5 zaujímavých obvodov Flip Flop - zaťaženie ON / OFF pomocou tlačidla

Okolo IC 4017, IC 4093 a IC 4013 je možné vytvoriť päť jednoduchých, ale efektívnych elektronických prepínacích obvodov s klopným obvodom. Uvidíme, ako ich možno implementovať pre striedavé zapínanie a vypínanie relé , ktorá pomocou jediného stlačenia tlačidla prepne elektronickú záťaž, ako napríklad ventilátor, svetlá alebo akýkoľvek podobný prístroj.

Čo je to obvod Flip Flop

Obvod relé klopného obvodu funguje na a bistabilný obvod koncept, v ktorom má dva stabilné stupne, buď ZAPNUTÉ alebo VYPNUTÉ. Pri použití v obvodoch praktických aplikácií umožňuje striedavo prepínať pripojenú záťaž zo stavu ZAPNUTÉ do stavu VYPNUTÉ a naopak v reakcii na externý spínací spínač ZAPNUTIE / VYPNUTIE.

V našich nasledujúcich príkladoch sa naučíme, ako vyrobiť klopné reléové obvody na báze 4017 IC a 4093 IC. Sú navrhnuté tak, aby reagovali na alternatívne spúšťače pomocou tlačidla a zodpovedajúcim spôsobom prevádzkujú relé a záťaž striedavo zo stavu ZAPNUTÉ do stavu VYPNUTÉ a naopak.

Pridaním iba niekoľkých ďalších pasívnych súčiastok je možné obvod presne prepínať prostredníctvom ďalších vstupných spúšťačov, a to buď ručne, alebo elektronicky.

Môžu byť ovládané pomocou externých spúšťačov buď manuálne alebo elektronicky.

1) Obvod flip flopu jednoduchého elektronického prepínača pomocou IC 4017

Prvá myšlienka hovorí o užitočnom elektronickom prepínacom obvode s prepínačom postaveným na IC 4017. Počet komponentov je tu minimálny a získaný výsledok je vždy až po značku.

S odkazom na obrázok vidíme, že IC je zapojený do svojej štandardnej konfigurácie, t. J. Logická výška na jeho výstupe sa posúva z jedného kolíka na druhý v dôsledku vplyvu použitých hodín na pin č. 14 .

Alternatívne prepínanie na jeho vstupe hodín je rozpoznané ako hodinové impulzy a na svojich výstupných kolíkoch sa prevádza na požadované prepínanie. Celú operáciu mi možno rozumejú nasledujúce body:

Zoznam položiek

• R4 = 10K,
• R5 = 100 tis.,
• R6, R7 = 4K7,
• C6, C7 = 10µF / 25V,
• C8 = 1000µF / 25V,
• C10 = 0,1, DISK,
• VŠETKY DIÓDY SÚ 1N4007,
• IC = 4017,
• T1 = BC 547, T2 = BC 557,
• IC2 = 7812
• TRANSFORMÁTOR = 0-12 V, 500 mA, VSTUP PODĽA ŠPECIFIKÁCIÍ OBLASTI.

Ako to funguje

Vieme, že v reakcii na každý logicky vysoký impulz na pin č. 14 sa výstupné piny IC 4017 prepínajú vysoko postupne z č. 3 na č. 11 v poradí: 3, 4, 2, 7, 1, 5, 6, 9, 10 a 11.

Toto konanie však možno kedykoľvek zastaviť a opakovať jednoduchým pripojením niektorého z vyššie uvedených pinov k resetovaciemu kolíku # 15.

Napríklad (v tomto prípade) je pin # 4 IC pripojený k pin # 15, preto bude sekvencia obmedzená a odrazí sa späť do svojej pôvodnej polohy (pin # 3) zakaždým, keď sekvencia (logická vysoká) dosiahne pin # 4 a cyklus sa opakuje.

Jednoducho to znamená, že teraz sa sekvencia prepína z pin # 3 na pin # 2 tam a späť, čo predstavuje typickú prepínaciu akciu. Činnosť tohto obvodu elektronického prepínača možno ďalej chápať takto:

Zakaždým, keď sa na základňu T1 použije pozitívny spúšťač, vedie a stiahne kolík č. 14 IC na zem. Týmto sa IC prepne do pohotovostnej polohy.

V okamihu, keď je spúšť odstránená, T1 prestane viesť, pin # 14 teraz okamžite prijme pozitívny impulz z R1. IC to uznáva ako hodinový signál a rýchlo prepína svoj výstup z počiatočného pinu # 3 na pin # 2.

Nasledujúci impulz produkuje rovnaký výsledok, takže teraz sa výstup posúva z kolíka # 2 na kolík # 4, ale keďže je kolík # 4 pripojený k resetovaniu kolíka # 15, ako bolo vysvetlené, situácia sa odrazí späť na kolík # 3 (počiatočný bod). .

Takto sa postup opakuje zakaždým, keď T1 prijme spúšť buď manuálne, alebo prostredníctvom externého obvodu.

Videoklip:

Modernizácia obvodu na riadenie viac ako jednej záťaže

Teraz sa pozrime, ako je možné vyššie uvedený koncept IC 4017 upgradovať tak, aby ovládal 10 možných elektrických záťaží pomocou jediného tlačidla.

O túto myšlienku požiadal pán Dheeraj.

Ciele a požiadavky obvodov

Som Dhiraj Pathak z Assamu v Indii.

Podľa nižšie uvedeného diagramu by sa mali vykonať nasledujúce operácie -

• AC vypínač S1 pri prvom zapnutí, AC záťaž 1 by sa mala zapnúť a zostať v stave ON, kým S1 nebude vypnutá. Počas tejto operácie by záťaž AC 2 mala zostať vypnutá
• Po druhom zapnutí, keď je S1 opäť zapnutý, by sa mala záťaž AC 2 zapnúť a zostať zapnutá, kým sa S1 nevypne. Počas tejto operácie by záťaž 1 mala zostať vypnutá
• Tretíkrát, keď je S1 opäť zapnutý, mali by sa obidve AC záťaže zapnúť a zostať zapnuté, kým sa S1 nevypne. Štvrtýkrát, keď je S1 ZAPNUTÝ, by sa mal prevádzkový cyklus opakovať, ako je uvedené v krokoch 1, 2 a 3.

Mojím zámerom je použiť tento dizajn v mojej jedinej obývacej izbe môjho prenajatého bytu. Izba má skryté vedenie a ventilátor je umiestnený v strede strechy.

Svetlo bude pripojené paralelne k ventilátoru ako stredové svetlo pre miestnosť. Uprostred strechy nie je k dispozícii žiadna ďalšia elektrická zásuvka. K dispozícii je iba zásuvka pre ventilátor.

Nechcem viesť samostatné vodiče z rozvádzača do stredového svetla. Preto navrhujem logický obvod, ktorý dokáže detekovať stav (zapnutý / vypnutý) zdroja energie a zodpovedajúcim spôsobom prepínať zaťaženie.

Pri použití stredového svetla nechcem mať neustále zapnutý ventilátor a naopak.

Zakaždým, keď je obvod zapnutý, posledný známy stav by mal spustiť ďalšiu činnosť obvodu.

Dizajn

Ďalej je uvedený jednoduchý elektronický spínací obvod prispôsobený na vykonávanie vyššie uvedených funkcií bez MCU. Pre postupné prepínanie pripojeného svetla a ventilátora sa používa zvonkový tlačidlový spínač.

Návrh je samozrejmý, ak máte pochybnosti o popise obvodu, neváhajte a objasnite ho prostredníctvom svojich komentárov.

Elektronický spínač bez tlačidla

Pokiaľ ide o požiadavku a spätnú väzbu od pána Dheeraja, vyššie uvedený dizajn je možné upraviť tak, aby fungoval bez tlačidla .... to znamená pomocou existujúceho vypínača ON / OFF na strane vstupu napájania na generovanie určených prepínacích sekvencií .

Aktualizovaný dizajn je možné vidieť na nasledujúcom obrázku:

Ďalšia zaujímavá Relé ZAP. VYP čarodejnicu jediným tlačidlom je možné nakonfigurovať pomocou jediného IC 4093. Naučme sa postupy s nasledujúcim vysvetlením.

2) Presný obvod CMOS s preklápaním pomocou IC 4093

IC4093 Podrobnosti o vývodoch

Zoznam položiek

• R3 = 10K,
• R4, R5 = 2M2,
• R6, R7 = 39K,
• C4, C5 = 0,22, DISC,
• C6 = 100µF / 25V,
• D4, D5 = 1N4148,
• T1 = BC 547,
• IC = 4093,

Druhý koncept je o dosť presnom obvode, ktorý je možné vytvoriť pomocou troch brán IC 4093 . Pri pohľade na obrázok vidíme, že vstupy N1 a N2 sú spojené dohromady a vytvárajú logické invertory, rovnako ako brány NOT.

To znamená, akékoľvek logická úroveň použité na ich vstupy budú invertované na ich výstupoch. Tiež sú tieto dve brány spojené do série a tvoria a konfigurácia západky pomocou spätnoväzbovej slučky cez R5.

N1 a N2 sa okamžite zablokujú v okamihu, keď na svojom vstupe zaznamená pozitívny spúšťač. V zásade bola zavedená ďalšia brána N3, ktorá prerušuje túto západku striedavo po každom nasledujúcom vstupnom impulze.

Fungovanie obvodu možno ďalej pochopiť nasledujúcim vysvetlením:

Ako to funguje

Po prijatí impulzu na vstupe spúšťača N1 rýchlo reaguje a jeho výstup mení stav, ktorý núti N2 tiež meniť stav.

To spôsobí, že výstup N2 pôjde vysoko a poskytne spätnú väzbu (cez R5) na vstup N1 a obidve brány sa v tejto polohe zablokujú. V tejto polohe je výstup N2 blokovaný na logicky vysokej hodnote, predchádzajúci riadiaci obvod aktivuje relé a pripojenú záťaž.

Vysoký výkon tiež pomaly nabíja C4, takže jeden vstup brány N3 sa stáva vysokým. V tomto okamihu je ďalší vstup N3 udržiavaný na logicky nízkej hodnote pomocou R7.

Teraz impulz v spúšťacom bode spôsobí, že aj tento vstup sa na chvíľu zvýši, čo núti jeho výstup k poklesu. To stiahne vstup N1 na zem cez D4 a okamžite rozbije západku.

Týmto sa zníži výstup N2 a deaktivuje sa tranzistor a relé. Obvod je teraz späť do pôvodného stavu a je pripravený na ďalšie spustenie vstupu, aby sa opakoval celý postup.

3) Obvod Flip Flop pomocou IC 4013

Vďaka rýchlej dostupnosti mnohých integrovaných obvodov CMOS sa dnes navrhovanie zložitých obvodov stalo hračkou a bezpochyby nových nadšencov teší výroba obvodov s týmito nádhernými integrovanými obvodmi.

Jedným z takýchto zariadení je IC 4013, ktorý je v podstate dvojitým klopným obvodom typu D a môže sa použiť diskrétne na implementáciu navrhovaných akcií.

Stručne povedané, IC nesie dva vstavané moduly, ktoré možno ľahko nakonfigurovať ako žabky iba pridaním niekoľkých externých pasívnych komponentov.

IC 4013 Pinout funkcia

IC možno chápať v nasledujúcich bodoch.

Každý jednotlivý flip flop modul sa skladá z nasledujúcich pinov:

1. Q a Qdash = Doplnkové výstupy
2. CLK = vstup hodín.
3. Údaje = irelevantný výstup, musí byť pripojený buď k kladnému napájaciemu vedeniu, alebo k zápornému napájaciemu vedeniu.
4. NASTAVIŤ a RESETOVAŤ = Doplnkové výstupy pre nastavenie alebo vynulovanie výstupných podmienok.

Výstupy Q a Qdash striedavo prepínajú svoje logické stavy v reakcii na vstupy Set / Reset alebo Clock Pin Out.

Keď sa na vstup CLK použije hodinová frekvencia, výstup Q a Qdash sa striedavo menia, pokiaľ sa hodiny stále opakujú.

Podobne je možné zmeniť stav Q a Qdash ručným pulzovaním súpravy alebo resetovacích kolíkov zdrojom kladného napätia.

Ak sa set a resetovací kolík nepoužívajú, mali by byť zvyčajne pripojené k zemi.

Nasledujúca schéma zapojenia zobrazuje jednoduché nastavenie IC 4013, ktoré je možné použiť ako klopný obvod a použiť ho na zamýšľané účely.

Oba je možné v prípade potreby použiť, ale ak je použitý iba jeden z nich, uistite sa, že súpravy / reset / dáta a časové piny druhej nepoužívanej časti sú správne uzemnené.

Praktický príklad obvodu s klopným obvodom je možné vidieť nižšie pomocou vyššie vysvetlenej 4013 IC

Záloha pri výpadku siete a pamäť pre obvod Flip Flp

Ak máte záujem zahrnúť pamäť zlyhania siete a zálohovacie zariadenie pre vyššie vysvetlený dizajn 4013, môžete ju upgradovať pomocou zálohy kondenzátora, ako je to znázornené na nasledujúcom obrázku:

Ako je zrejmé, k napájacej svorke IC je pridaná sieť kondenzátorov a odporov vysokej hodnoty a tiež niekoľko diód, aby sa zabezpečilo, že akumulovaná energia vo vnútri kondenzátora sa použije iba na napájanie IC a nie na ďalšie externé napájanie. etapy.

Kedykoľvek dôjde k zlyhaniu sieťového napájania, kondenzátor 2200 uF stabilne a veľmi pomaly umožňuje, aby sa jeho uskladnená energia dostala k napájaciemu kolíku integrovaného obvodu udržiavaním IC pamäte „nažive“ a aby zabezpečila, že si IC bude pamätať polohu západky, kým bude sieť nedostupná .

Hneď ako sa sieť vráti, IC vykoná pôvodnú aretáciu na relé podľa predchádzajúcej situácie, a zabráni tak strate relé z predchádzajúceho stavu zapnutia počas neprítomnosti v sieti.

4) SPDT elektronický prepínač 220V pomocou IC 741

Prepínačom sa rozumie zariadenie, ktoré sa používa na striedavé zapínanie a vypínanie elektrického obvodu, kedykoľvek je to potrebné.

Normálne mechanické spínače sa používajú na takéto operácie a sú široko používané všade tam, kde je potrebné elektrické prepínanie. Avšak mechanické spínače majú jednu veľkú nevýhodu, sú náchylné na opotrebovanie a majú tendenciu vytvárať iskrenie a RF šum.

Tu vysvetlený jednoduchý obvod poskytuje elektronickú alternatívu k vyššie uvedeným operáciám. Pomocou jediného na amp a niekoľko ďalších lacných pasívnych dielov je možné skonštruovať a použiť na uvedený účel veľmi zaujímavý elektronický prepínač.

Aj keď obvod taktiež využíva mechanické vstupné zariadenie, tento mechanický spínač je malý mikrospínač, ktorý si na implementáciu navrhovaných prepínacích akcií vyžaduje iba alternatívne stlačenie.

Mikrospínač je univerzálne zariadenie a je veľmi odolný voči mechanickému namáhaniu, a preto neovplyvňuje účinnosť obvodu.

Ako obvod funguje

Obrázok zobrazuje priamy návrh obvodu elektronického prepínača, ktorý ako hlavnú časť obsahuje operačný zosilňovač 741.

IC je nakonfigurovaný ako zosilňovač s vysokým ziskom, a preto má jeho výstup tendenciu ľahko sa spúšťať striedavo na logiku 1 alebo 0.

Malá časť výstupného potenciálu sa aplikuje späť na neinvertujúci vstup operačného zosilňovača

Keď je stlačené tlačidlo, C1 sa spojí s invertujúcim vstupom operačného zosilňovača.

Za predpokladu, že výstup bol na logike 0, operačný zosilňovač okamžite zmení stav.

C1 sa teraz začína nabíjať cez R1.

Ak však spínač držíte stlačený dlhšiu dobu, bude sa nabíjať C1 iba zlomkovo a až po jeho uvoľnení sa C1 začne nabíjať a bude sa nabíjať až do úrovne napájacieho napätia.

Pretože je spínač otvorený, C1 sa teraz odpojí, čo mu pomáha „uchovať“ si výstupné informácie.

Teraz, ak je spínač stlačený ešte raz, je vysoký výkon cez plne nabitý C1 k dispozícii na invertujúcom vstupe operačného zosilňovača, operačný zosilňovač opäť zmení stav a vytvorí logiku 0 na výstupe, takže C1 sa začne vybíjať a prinesie polohu obvodu do pôvodného stavu.

Okruh je obnovený a je pripravený na ďalšie opakovanie vyššie uvedeného cyklu.

Výstup je štandardný nastavená triaková spúšť slúži na reakciu na výstupy operačného zosilňovača pre príslušné spínacie činnosti pripojenej záťaže.

Zoznam položiek

• R1, R8 = 1 M,
• R2, R3, R5, R6 = 10K,
• R4 = 220 tis.,
• R7 = 1K
• C1 = 0,1 uF,
• C2, C3 = 474 / 400V,
• S1 = tlačidlo mikrospínača,
• IC1 = 741
• Triak BT136

5) Tranzistor Bistable Flip Flop

V rámci tohto piateho a v neposlednom rade návrhu fliop flopu sa naučíme niekoľko tranzistorových obvodov flip flopu, ktoré je možné použiť na prepínanie záťaže ON / OFF pomocou jediného spúšťača. Tiež sa nazývajú tranzistorové bistabilné obvody.

Termín bistabilný tranzistor sa vzťahuje na stav obvodu, v ktorom obvod pracuje s externým spúšťačom, aby sa stal stabilným (trvalo) v dvoch stavoch: stav ZAPNUTÝ a stav VYPNUTÝ, preto názov bistabilný znamená stabilný v obidvoch stavoch ZAPNUTÉ / VYPNUTÉ.

Toto stabilné prepínanie obvodu ON / OFF striedavo je možné bežne vykonať pomocou mechanického tlačidla alebo cez digitálne napäťové spúšťacie vstupy.

Poďme pochopiť navrhované bistabilné tranzistorové obvody pomocou nasledujúcich dvoch príkladov obvodov:

Prevádzka obvodu

V prvom príklade vidíme jednoduchý tranzistorový obvod s krížovou väzbou, ktorý vyzerá dosť podobne ako a monostabilný multivibrátor konfiguráciu okrem základne na kladné odpory, ktoré tu zámerne chýbajú.

Pochopenie bistabilného fungovania tranzistora je dosť jednoduché.

Ihneď po zapnutí napájania sa v závislosti na miernej nerovnováhe v hodnotách komponentov a charakteristikách tranzistora jeden z tranzistorov úplne zapne, druhý sa úplne vypne.

Predpokladajme, že považujeme pravostranný tranzistor za prvý, ktorý získa predpätie prostredníctvom LED na ľavej strane, 1k a kondenzátora 22uF.

Po úplnom prepnutí pravého tranzistora sa ľavý tranzistor úplne vypne, pretože jeho základňa bude teraz držaná na zemi cez odpor 10 k cez pravý kolektor / emitor tranzistora.

Vyššie uvedená poloha bude udržiavaná stabilná a trvalá, pokiaľ je napájanie obvodu udržané alebo kým nie je stlačený hlavný vypínač.

Keď je zobrazené tlačidlo stlačené na chvíľu, ľavý kondenzátor 22uF teraz nebude schopný zobraziť žiadnu reakciu, pretože je už úplne nabitý, avšak pravý 22uF vo vybitom stave dostane príležitosť slobodne sa správať a poskytnúť tvrdšie predpätie ľavý tranzistor, ktorý sa okamžite zapne, čím zvráti situáciu v jeho prospech, pričom pravý tranzistor bude vynútený vypnutím.

Vyššie uvedená poloha sa zachová nedotknutá, kým sa opäť nestlačí tlačidlo stlačenia. Prepínanie je možné striedavo otáčať zľava doprava, a to krátkodobým stlačením spínača.

Pripojené LED diódy sa budú striedavo rozsvecovať v závislosti od toho, ktorý tranzistor sa stane aktívnym kvôli bistabilným akciám.

Schéma zapojenia

Tranzistorový bistabilný klopný obvod využívajúci relé

Vo vyššie uvedenom príklade sme sa naučili, ako je možné dosiahnuť, aby sa pár tranzistorov zaistilo v bistabilných režimoch stlačením jediného tlačidla a použili sa na prepínanie príslušných LEds a požadovaných indikácií.

V mnohých prípadoch je prepínanie relé nevyhnutné, aby bolo možné spínať väčšie vonkajšie zaťaženie. Rovnaký obvod, ktorý je vysvetlený vyššie, sa dá použiť na aktiváciu relé ZAP / VYP s niektorými bežnými modifikáciami.

Pri pohľade na nasledujúcu konfiguráciu bistabilných tranzistorov vidíme, že obvod je v podstate identický s vyššie uvedeným, s výnimkou pravej LED diódy, ktorá je teraz nahradená relé a hodnoty odporu boli trochu upravené, aby sa uľahčil väčší prúd, ktorý môže byť pre relé potrebný. aktivácia.
Fungovanie obvodu je tiež identické.

Stlačením spínača sa relé vypne alebo zapne v závislosti od počiatočného stavu obvodu.

Relé je možné striedavo prepínať zo stavu ZAPNUTÉ do stavu VYPNUTÉ jednoduchým stlačením pripojeného tlačidla toľkokrát, koľkokrát je potrebné na zodpovedajúce prepnutie externej záťaže spojenej s kontaktmi relé.

Bistabilný obrázok flip flopu

Máte nejaké ďalšie nápady týkajúce sa zmeny projektov flip flopu, zdieľajte ich s nami, radi ich tu uverejníme pre vaše potešenie a pre všetkých oddaných čitateľov.

Flip Flop Circuit pomocou IC 4027

Po dotyku podložky dotykového prsta. Tranzistor T1 (typ pnp) začína pracovať. Výsledný impulz na vstupných hodinách 4027 má extrémne spomalené hrany (kvôli CI a C2).

V súlade s tým (a mimoriadne) prvý klopný obvod J-K v roku 4027 potom slúži ako riadiaca brána Schmitta, ktorá premieňa veľmi pomalý impulz na jeho vstupe (kolík 13) na hladký elektrický signál, ktorý je možné pridať k hodinám nasledujúceho klopného obvodu vstup (pin 3).

Potom druhý klopný obvod funguje podľa učebnice a poskytuje skutočný spínací signál, ktorým sa dá relé zapnúť a vypnúť cez tranzistorový stupeň T2.

Relé vedie striedavo, ak klepnete prstom na kontaktnú dosku. Spotreba prúdu obvodu pri vypnutom relé je menej ako 1 mA a pri zapnutom relé až 50 mA. Akékoľvek cenovo dostupnejšie relé možno použiť, pokiaľ je úroveň napätia cievky 12 V

Pri prevádzke sieťového zariadenia však používajte relé so správne dimenzovanými kontaktmi.