Tutorial: Entendendos os transistores.

Existem diversos tipos de transistores: NPN, PNP, FET, MOSFET etc. Neste post vou explicar como funcionam os transistores do tipo NPN e PNP e montar uma ponte-H diferente desta.

Em termos gerais estes dois transistores funcionam como interruptores. Todos os dois possuem 3 conectores: 1-Emissor, 2-Base e 3-Coletor. Na ligação a corrente deve circular no sentido do Coletor para o Emissor. O sinal da base é que vai determinar se o circuito está fechado (passando corrento) ou aberto (sem passar corrente). No transistor NPN, o circuito fica aberto enquanto a tensão na base for 0V e fica fechado se na base houver uma tensão maior que 0V (mesmo uma tensão de mV é o suficiente para fechar o circuito). O transistor PNP funciona ao contrário do NPN (fechado se a Base for igual a 0V e aberto se for maior que 0V).

Não sou um "expert" em eletrônica, basicamente quando preciso de um transistor do tipo NPN eu compro o BC548 e quanto quero um PNP compro o BC558. A regra geral é, transistores do tipo BC54X são NPN e BC55X são PNP. O X é um número qualquer, para cada número existe uma tensão máxima de funcionamento (no caso do BC548 a tensão máxima é 20V). Existem outros detalhes mais técnicos sobre os transistores, mas chega de conversa fiada e vamos para um exemplo prático utilizando arduino. Observe o circuito abaixo:

O transistor P é um transistor PNP e N um NPN. Ao ligarmos esse circuito, o led amarelo, que está ligado ao transistor P, ficará aceso e o led verde desligado. Quando enviarmos um sinal de +5V para a porta 11 (digitalWrite(11,HIGH)) o led amarelo irá apagar e se enviarmos um sinal para a porta 3 o led verde irá acender.

Qual a diferença entre esse tal transistor e fazer a ligação diretamente na porta digital?

A resposta é bem simples, vamos supor que você tenha um motor (corrente contínua) que precise de uma tensão de 12V (como a maioria dos motores) para funcionar. Se você fizer a ligação diretamente na porta digital o motor não irá funcionar, as portas digitais só tem 5V. Então você vai precisar uma fonte externa ligada ao motor e vai querer usar o arduino para controlar o motor.

Um recurso interessante ao se ligar os motores DC é a ponte-H. Ela permite, utilizando duas portas digitais, controlar o sentido de rotação do motor. Um exemplo de ponte-H, utilizando apenas transistores NPN pode ser vista aqui. O que vou apresentar agora é uma outra ponte-H, que utiliza transistores NPN (2x) e PNP (2x).

Uma dúvida comum ao se trabalhar com motores no arduino é como fazer a alimentação do arduino. É muito comum ver alguém ligando um motor na porta digital e o motor não funcionar (principalmente motor servo). Neste diagrama, vou mostrar como devemos ligar o motor a uma fonte de energia externa.

Aqui Q1N e Q2N são transistores do tipo NPN e Q1P e Q2P transistores do tipo PNP. Note que no diagrama não conectamos a porta +5V do arduino, pois a energia virá de uma fonte externa. Contudo, precisamos conectar o GND (ground ou terra) do arduino no GND ou Negativo da fonte externa. Isso serve para informar ao arduino uma referência.