¿Para qué es esta resistencia en este circuito?

Estoy estudiando electrónica y actualmente estoy leyendo / trabajando en "Make: Electronics" de Charles Platt. Este es uno de los diagramas de circuito que da para hacer una alarma antirrobo básica:

Mi pregunta es, ¿cuál es el propósito de la resistencia de 1K después del interruptor? Entiendo el punto de todos los otros componentes, pero ¿por qué esa resistencia tiene que estar allí? He releído esta parte del libro varias veces, pero no parece mencionar por qué esa resistencia está ahí o qué hace. ¿Se puede omitir?

Las resistencias de 10K y 1K en el circuito forman un divisor de voltaje cuando se presiona el interruptor cerrado. Con el suministro de + 12V, este divisor establece nominalmente un voltaje de polarización de base del transistor en aproximadamente 1 voltio. Fluye muy poca corriente base debido al hecho de que el emisor del transistor NPN se mantiene por encima del suelo y, como tal, el voltaje del emisor base NPN nunca se eleva lo suficiente como para permitir que el transistor se encienda. En una simulación de dicho circuito con un modelo de transistor 2N3904, muestra que la presencia de la resistencia de 1K mantiene cierta polarización a través del LED de aproximadamente 0.7V debido a corrientes de nivel muy bajas en el transistor. Si se quita la resistencia de 1K y cuando el interruptor está cerrado a GND, la polarización a través del LED cae esencialmente a cero porque el transistor se apaga por completo.

Desde un punto de vista funcional para que un LED se encienda y apague desde el interruptor, no es necesario tener la resistencia de 1K en relación con este simple circuito. Por otro lado, si este circuito se usó en un sistema más complejo que tenía un circuito de monitor a través del LED en busca del sesgo mencionado anteriormente, podría ser un indicador de que todo el cableado del interruptor al LED estaba intacto y en su lugar. En un sistema de alarma antirrobo real donde el interruptor y el LED pueden ubicarse muy separados, esta detección de polarización residual puede desempeñar un papel para garantizar que el cableado no haya sido alterado.

Tienes razón, la resistencia de 1 kΩ no tiene sentido. Cuando se cierra el interruptor, esto hace que la base del transistor baje lo suficiente como para apagarlo, pero un cortocircuito directo de la base al suelo sin ambigüedad lograría el mismo efecto.

Realmente no me gusta mucho este circuito. En este caso, no veo el punto de poner el LED en la pata del emisor. Parece una forma complicada de hacer las cosas sin un beneficio real.

Dado todo lo anterior, no vería nada en ese libro como ejemplos de buen diseño.

Si el interruptor está abierto, el voltaje base está determinado por el voltaje directo del LED, por ejemplo 2 V + 0.7 V = 3.7 V. Entonces la corriente base es (12 V - 3.7 V) / 10 kΩ = 0.83 mA.

Si cierra el interruptor, la corriente a través de la resistencia de 10 kΩ se dividirá para pasar en parte a través de la resistencia de 1 kΩ y en parte a la base. Sabemos que la base necesita 3.7 V antes de que el transistor comience a conducir. Para tener 3.7 V allí, la corriente a través de 1 kΩ tendrá que ser 3.7 mA, debido a la Ley de Ohm. Entonces, si el transistor condujera, su corriente base será 3.7 mA menos que la corriente del suministro de 12 V a través de la resistencia de 10 kΩ.

Pero vimos que esa corriente no será superior a 0,83 mA, por lo que todo pasará por 1 kΩ y el transistor no conducirá en absoluto. Dado que no conduce, podemos ignorarlo por ahora y calcular el voltaje base del divisor de resistencia:

$V_B = \dfrac{1 k\Omega}{1 k\Omega + 10 k\Omega} \times 12 V = 1.09 V$ ,

que de hecho es inferior a los 3,7 V.

¿Qué pasa si se omite 1 kΩ? Entonces la corriente de tierra aumentaría de 1.09 mA a 1.2 mA, eso es todo. Esa diferencia de 0.1 mA no romperá el banco, por lo que es mejor que lo omita.

Francamente, no creo que este sea un buen circuito. Cierra el interruptor para apagar el LED, en lugar de encenderlo, lo cual está bien, pero significa que cuando el LED está apagado aún tendrá una corriente de 1.1 mA que fluye, para nada. Sería una mejor idea colocar el interruptor en el lado de 10 kΩ. Admitido, su función sería inversa (el cierre encendería el LED), pero no tendrá una corriente con el LED apagado. En ese caso, aún puede agregar una resistencia a tierra, pero su valor debería ser mucho más alto: un 4.5 kΩ consumirá 0.83 mA a 3.7 V de voltaje base. Esa 0,83 mA era la corriente proveniente del suministro de 12 V, por lo que ese es el punto en el que el transistor solo comienza a conducir. Entonces el valor debe ser más alto que eso. Un valor de 100 kΩ dibujará 37 µA cuando el transistor conduce, por lo que la base obtendrá 830 µA - 83 µA = 750 µA. Si no le importa la pérdida del 10%, puede colocar la resistencia. También puede omitirlo allí (¡no reemplazarlo con un cable!), Luego la base flotará cuando el interruptor esté abierto. Para un transistor bipolar eso no es realmente un problema, especialmente porque necesitaría un alto 3.7 V para que funcione, pero para un MOSFET se requeriría esa resistencia.

La corriente encontrará la ruta con la R. más baja. Apague, el divisor sujetará el voltaje de base a 1V, que no es suficiente para encender el transistor. Encienda, la corriente fluirá hacia el transistor y encenderá el Vbe y el Diodo.

Leí de su pregunta, que el circuito es un ejemplo de alarma antirrobo.

Por lo tanto, creo que la función de esa resistencia es evitar que algún intruso queme su alarma "muy sofisticada", colocando una batería de 9V directamente entre los contactos del interruptor.

Otra función de esa resistencia (tal vez en el libro se explica más adelante para mejorar ese robo) es que tal vez esté incrustado en el interruptor. De esta manera, si un intruso simplemente cortocircuita los cables (es decir, hace un cortocircuito directo entre la base y la tierra), la resistencia en realidad será 0. Por lo tanto, puede agregar un comparador que monitoree el voltaje de la base. Si baja demasiado, la alarma debería encenderse de todos modos, ya que un intruso intentó manipularla.

Una parte de esto, la resistencia no tiene otras funciones prácticas: podría haberse omitido.

Por qué esta extraña disposición (transistor NPN, LED en el lado del emisor). Bueno, si considera el interruptor y la resistencia como un solo componente, notará que ambos tienen la tierra conectada a un terminal. Tal vez esto podría ser útil en algunas circunstancias?