Si estàs realitzant treballs amb transistors, és probable que hi hagi una combinació d'aquests dispositius semiconductors que t'interessi. Es tracta del parell de transistors conegut com Darlington. Aquesta configuració és força interessant per a molts projectes DIY d'electrònica, i els pots trobar de forma barata a l'IC ULN2803.
Esteu poder trobar el ULN2803 fabricat per diferents empreses, com la mítica Texas Instruments, o l'europea STMicroelectronics, etc. I en aquest article guia, intentaré resoldre tots els dubtes sobre aquest producte, indicar-te on el pots comprar, i com treballar amb ell ...
Què és el ULN2803?
El ULN2803 és un xip, un circuit integrat amb un empaquetat tradicional DIP, com tants d'altres. És a dir, amb dues piles de pins als seus costats. Bé, fins aquí pot semblar com tants altres, però en el seu interior no té portes lògiques convencionals, multiplexors, Filtres, mòduls sensor de corrent, registre de desplaçament, Ni tampoc un microcontrolador...
Dins el ULN2803 vas a trobar drivers, amb una sèrie de transistors, uns dispositius dels que ja he parlat en altres ocasions amb diferents tipus com: MOSFET, BC547, 2N3055, 2N222, Etc
Què és el transistor o parell Darlington?
El transistor Darlington no és un transistor com a tal, sinó un parell connectats d'una forma molt concreta. Dos transistors bipolars connectats formaran el parell Darlington, que permet que el corrent amplificat pel primer transistor ingressi a la base de l'segon transistor i es torni a amplificar novament.
Aquest tipus d'amplificació s'usava amb dos transistors separats, però un enginyer dels Bell Labs anomenat Sidney Darlington patentar la combinació en 1952. La idea era col·locar dos o tres transistors en una mateixa pastilla monolítica. Una idea similar a la de crear un xip o circuit integrat, encara que aquesta fita no se li reconeix a ell, com bé sabràs ...
El parell Darlington es comporta com un sol transistor convencional, és a dir, després de la combinació dels dos transistors segueix tenint una sola base, un col·lector i un emissor. Només que el guany de corrent serà la combinada, i per tant major a fer servir només un transistor. Concretament, es considera que el guany en el Darlington és aproximadament el resultat del producte entre les dues guanys dels transistors usats per separat.
Els avantatges d'usar aquest parell Darlington és clara, obtenir un gran guany de corrent. Això permet controlar corrents de magnitud superior amb un corrent de base petita. Però també té els seus desavantatges, com un desplaçament de fase major a altes freqüències que quan es fa servir un sol transistor, el que fa que usar-los en circuits amb realimentació negativa sigui una mica inestable.
I no és l'únic problema associat a el parell Darlington, ja que la caiguda de l'voltatge entre la base i l'emissor és més gran per la doble juntura existent (equivalent a la suma de les dues caigudes d'ambdues juntes).
La tensió de saturació que tenen també és una altra limitació. A nivell pràctic, això implica una major potència dissipada, és a dir, més calor. I seguint amb els desavantatges, la reducció de velocitat de commutació és un altre factor limitant, i no pot usar-se en circuits on es necessiti més agilitat. El primer transistor no pot inhibir activament el corrent de la base de el segon, el que alenteix l'apagat ...
Aquests transistors Darlington es poden trobar tant encapsulats per separat, és a dir, només un parell, o en circuits integrats amb diversos transistors Darlington com és el cas de l'ULN2803.
Datasheet i pinout de l'ULN2803
El funcionament de l'ULN2803 és molt senzill i el seu muntatge també ho és. Aquest circuit integrat té un conjunt de 8 portes inversores en el seu interior implementades mitjançant un transistor Darlington, en aquest cas fent servir transistors NPN. Això possibilita connectar als seus pins altres dispositius que tenen una forta demanda de corrent, com els motors pas a pas a manera de conductor, relès, Etc
Per tant, el ULN2803 és un circuito molt versàtil que es pot veure en multitud de projectes d'makers com a sortida de circuits digitals per manejar actuadors, motors de diversos tipus, i altres components. Tots ells es poden manejar amb un corrent baixa, admetent corrents de demanda altes com són 500 mA o 0.5A, que per a electrònica és un valor altíssim.
Admet tensions d'alimentació i de sortida digital de fins 50v, Per transformar senyals digitals TTL de 5v a qualsevol tensió de fins a 50 volts. Aquesta funció pràctica és el que es coneix com a controlador, és a dir, actua com un tipus d'element que aïlla com si d'una barrera electrònica es tractés, protegint circuits lògics digitals d'altres que requereixen voltatges i intensitats majors.
Pots veure totes les característiques completes i pinout al datasheet de fabricant. Per exemple, aquí tens dos dels més comuns:
Preu i on comprar
No és massa complicat de trobar si saps on buscar. El seu preu és barat, i fins i tot el pots comprar en grups de xips ULN2803 si necessites diversos. Per exemple, un dels més econòmics és el No s'ha trobat cap producte. que pots comprar aquí per aproximadament 1 €.
Primer projecte amb un ULN2803
Un dels principals circuits senzills que se solen fer amb el ULN2803 per mostrar el seu comportament és un mesurador de nivell d'aigua casolà. És molt simple, gràcies als seus 8 portes inversores compostes per Darlington i usant unes 8 resistències de 10k i altres tantes de 560 ohms, i també altres 8 LEDs, es pot tenir el mesurador llest. Pots afegir un buzzer, o una placa Arduino perquè quan arribi a un determinat nivell programar el microcontrolador perquè faci alguna acció, com tallar una vàlvula, Etc. Les combinacions són molt altes.
El muntatge com pots veure és molt senzill també. La poca demanda de corrent a la seva entrada (alta impedància) de l'ULN2803 per activar la conducció dels transistors fa que sigui possible submergir els conductors connectats a el xip en un tanc d'aigua i que la conductivitat de l'propi aigua sigui suficient per utilitzar el senyal elèctric per anar-los activant.
D'aquesta manera, d'acord l'aigua va arribant a els diferents nivells de cadascun dels seus 8 drivers, anirà activant els LEDs a la seva sortida i el buzzer emetent un xiulet quan s'omple el dipòsit d'aigua.
Com que idea addicional, Pots connectar cadascuna de les sortides als pins d'entrada d'Arduino, perquè quan arribi a el primer nivell programar un sketch perquè faci X acció, quan arribi a el segon nivell I acció, i així successivament. Una altra opció és usar relés en comptes de LEDs a la sortida, el que permetria accionar o controlar circuits o aparells de més potència segons el nivell arribi a un nivell o un altre, com poden ser electrovàlvules o vàlvules controlades elèctricament.