5 zajímavých obvodů Flip Flop - zatížení ON / OFF pomocí tlačítka

Kolem IC 4017, IC 4093 a IC 4013 lze postavit pět jednoduchých, ale účinných elektronických přepínacích obvodů s klopným obvodem. Uvidíme, jak je lze implementovat pro střídavé zapínání a vypínání relé , který pomocí jediného stisknutí tlačítka přepne elektronickou zátěž, jako je ventilátor, světla nebo podobné zařízení.

Co je to obvod Flip Flop

Klopný obvod relé pracuje na a bistabilní obvod koncept, ve kterém má dva stabilní stupně buď ZAPNUTO nebo VYPNUTO. Při použití v obvodech praktických aplikací umožňuje střídavě přepínat připojenou zátěž ze stavu ON do stavu OFF a naopak v reakci na externí spínací spínač ON / OFF.

V našich následujících příkladech se naučíme, jak vyrobit klopné obvody reléových obvodů 4017 IC a 4093 IC. Jsou navrženy tak, aby reagovaly na alternativní spouštění pomocí tlačítka, a odpovídajícím způsobem provozují relé a zátěž střídavě ze stavu ZAP do stavu VYPNUTO a naopak.

Přidáním jen hrstky dalších pasivních komponent lze obvod přinutit k přesnému přepínání prostřednictvím následných vstupních spouštěčů buď ručně, nebo elektronicky.

Mohou být ovládány pomocí externích spouštěčů buď ručně, nebo elektronickým stolkem.

1) Obvod jednoduchého elektronického přepínače Flip Flop pomocí IC 4017

První myšlenka hovoří o užitečných elektronických přepínacích obvodech přepínacích obvodů postavených na IC 4017. Počet komponent je zde minimální a získaný výsledek je vždy až ke značce.

S odkazem na obrázek vidíme, že IC je zapojen do své standardní konfigurace, tj. Logická výška na svém výstupu se přesouvá z jednoho kolíku na druhý v důsledku vlivu použitých hodin na jeho pin # 14 .

Alternativní přepínání na jeho hodinovém vstupu je rozpoznáno jako hodinové impulsy a je převedeno na požadované přepínání na svých výstupních pinech. Celé operaci lze pochopit následujícími body:

Seznam dílů

• R4 = 10K,
• R5 = 100K,
• R6, R7 = 4K7,
• C6, C7 = 10µF / 25V,
• C8 = 1000µF / 25V,
• C10 = 0,1, DISC,
• VŠECHNY DIÓDY JSOU 1N4007,
• IC = 4017,
• T1 = BC 547, T2 = BC 557,
• IC2 = 7812
• TRANSFORMÁTOR = 0-12 V, 500 mA, VSTUP JAKO SPECIFIKACE V OBLASTI.

Jak to funguje

Víme, že v reakci na každý logicky vysoký impuls na pinu # 14 jsou výstupní piny IC 4017 přepínány vysoko postupně z # 3 na # 11 v pořadí: 3, 4, 2, 7, 1, 5, 6, 9, 10 a 11.

Toto řízení však lze kdykoli zastavit a opakovat pouhým připojením některého z výše uvedených pinů k resetovacímu kolíku # 15.

Například (v tomto případě) je pin # 4 IC připojen k pin # 15, proto bude sekvence omezena a bude se odrážet zpět do své původní polohy (pin # 3) pokaždé, když sekvence (logická vysoká) dosáhne pin # 4 a cyklus se opakuje.

Jednoduše to znamená, že nyní sekvence přepíná z pin # 3 na pin # 2 způsobem tam a zpět, což představuje typickou přepínací akci. Činnost tohoto obvodu elektronického přepínacího spínače lze dále chápat takto:

Pokaždé, když je kladná spoušť použita na základnu T1, vede a táhne kolík č. 14 IC na zem. Tím se IC dostane do pohotovostní polohy.

V okamžiku, kdy je odstraněna spoušť, T1 přestane vést, pin # 14 nyní okamžitě přijme kladný puls z R1. IC to uznává jako hodinový signál a rychle přepíná svůj výstup z počátečního kolíku # 3 na kolík # 2.

Další impuls produkuje stejný výsledek, takže nyní se výstup přesune z pinu # 2 na pin # 4, ale protože je pin # 4 připojen k resetování pinu # 15, jak je vysvětleno, situace se vrací zpět na pin # 3 (počáteční bod) .

Procedura se tedy opakuje pokaždé, když T1 obdrží spoušť buď ručně, nebo prostřednictvím externího obvodu.

Videoklip:

Vylepšení obvodu pro ovládání více než jedné zátěže

Nyní se podívejme, jak lze výše uvedený koncept IC 4017 upgradovat tak, aby ovládal 10 možných elektrických zátěží pomocí jediného tlačítka.

Nápad požadoval pan Dheeraj.

Cíle a požadavky obvodu

Jsem Dhiraj Pathak z Assamu v Indii.

Podle níže uvedeného diagramu by měly proběhnout následující operace -

• Při prvním zapnutí AC vypínače S1, AC zátěž 1 by se měla zapnout a zůstat ve stavu ON, dokud nebude S1 vypnutý. Během této operace by zátěž 2 měla zůstat vypnutá
• Podruhé, když je S1 opět ZAPNUTO, AC zátěž 2 by se měla zapnout a zůstat ZAPNUTÁ, dokud S1 nevypne. Během této operace by zátěž 1 měla zůstat vypnutá
• Při třetím zapnutí S1 by se obě zátěže střídavého proudu měly zapnout a zůstat zapnuté až do vypnutí S1. 4. Čtvrtýkrát, když je S1 zapnutý, by se měl pracovní cyklus opakovat, jak je uvedeno v krocích 1, 2 a 3.

Mým záměrem je použít tento design v mém jediném obývacím pokoji mého pronajatého bytu. Místnost má skryté vedení a ventilátor je umístěn ve středu střechy.

Světlo bude připojeno paralelně k ventilátoru jako centrální světlo pro místnost. Ve středu střechy není žádná další elektrická zásuvka. K dispozici je pouze zásuvka pro ventilátor.

Nechci vést samostatné vodiče od rozvaděče ke středovému světlu. Proto jsem sice navrhl logický obvod, který dokáže detekovat stav (zapnuto / vypnuto) zdroje energie a odpovídajícím způsobem přepínat zátěže.

Při používání středového světla si nepřeji, aby byl ventilátor stále zapnutý a naopak.

Pokaždé, když je obvod zapnut, měl by poslední známý stav spustit další činnost obvodu.

Design

Níže je uveden jednoduchý elektronický spínací obvod přizpůsobený k provádění výše uvedených funkcí bez MCU. K provedení postupného spínání připojeného světla a ventilátoru se používá zvonkový tlačítkový spínač.

Návrh je samozřejmý, pokud máte jakékoli pochybnosti ohledně popisu obvodu, neváhejte a nechte jej objasnit prostřednictvím svých komentářů.

Elektronický spínač bez tlačítka

Podle požadavku a zpětné vazby od pana Dheeraje lze výše uvedený design upravit tak, aby fungoval bez tlačítka .... to znamená pomocí stávajícího vypínače ON / OFF na straně vstupu sítě pro generování specifikovaných přepínacích sekvencí .

Aktualizovaný design lze vidět na níže uvedeném obrázku:

Další zajímavé ON OFF relé čarodějnice s jediným tlačítkem lze konfigurovat pomocí jediného IC 4093. Naučme se postupy s následujícím vysvětlením.

2) Přesný obvod CMOS Flip Flop pomocí IC 4093

IC4093 Detaily vývodů

Seznam dílů

• 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 poměrně přesném obvodu, který lze provést pomocí tří bran IC 4093 . Při pohledu na obrázek vidíme, že vstupy N1 a N2 jsou spojeny dohromady a tvoří logické měniče, stejně jako NOT brány.

To znamená, že logická úroveň aplikované na jejich vstupy budou invertovány na jejich výstupech. Tyto dvě brány jsou také zapojeny do série a tvoří a konfigurace západky pomocí zpětnovazební smyčky přes R5.

N1 a N2 se okamžitě zablokují v okamžiku, kdy na svém vstupu zjistí pozitivní spoušť. Další brána N3 byla zavedena v zásadě, aby tuto západku střídavě přerušila po každém následujícím vstupním impulzu.

Fungování obvodu lze dále pochopit s následujícím vysvětlením:

Jak to funguje

Po přijetí impulzu na vstupu spouště N1 rychle reaguje a jeho výstup mění stav, což nutí N2 také změnit stav.

To způsobí, že výstup N2 půjde vysoko a poskytne zpětnou vazbu (přes R5) ke vstupu N1 a obě brány se v této poloze zablokují. V této poloze je výstup N2 blokován na logicky vysoké hodnotě, předchozí řídicí obvod aktivuje relé a připojenou zátěž.

Vysoký výstup také pomalu nabíjí C4, takže nyní se jeden vstup brány N3 stává vysoký. V tomto okamžiku je druhý vstup N3 udržován logicky na nízké hodnotě R7.

Nyní impuls v aktivačním bodě způsobí, že tento vstup také na okamžik zeslábne, což nutí jeho výstup klesnout. Toto přivede vstup N1 na zem přes D4 a okamžitě rozbije západku.

Tím se sníží výstup N2 a deaktivuje se tranzistor a relé. Okruh je nyní zpět do původního stavu a je připraven na další vstupní spoušť pro opakování celého postupu.

3) Flip Flop Circuit pomocí IC 4013

Rychlá dostupnost mnoha integrovaných obvodů CMOS dnes učinila navrhování složitých obvodů dětskou hrou a bezpochyby si noví nadšenci užívají výrobu obvodů s těmito nádhernými integrovanými obvody.

Jedním z takových zařízení je IC 4013, což je v podstatě duální klopný obvod IC typu D a lze jej diskrétně použít k implementaci navrhovaných akcí.

Stručně řečeno, IC nese dva vestavěné moduly, které lze snadno konfigurovat jako žabky pouhým přidáním několika externích pasivních komponent.

Funkce IC 4013 Pinout

IC lze chápat v následujících bodech.

Každý jednotlivý flip flop modul se skládá z následujících pinů:

1. Q a Qdash = doplňkové výstupy
2. CLK = hodinový vstup.
3. Data = irelevantní pin out, musí být připojeno buď ke kladnému napájecímu vedení, nebo k zápornému napájecímu vedení.
4. NASTAVIT a RESETOVAT = Doplňkové vývody používané pro nastavení nebo resetování výstupních podmínek.

Výstupy Q a Qdash střídavě přepínají své logické stavy v reakci na vstupy Set / Reset nebo Clock Pin Out.

Když je na vstupu CLK aplikována taktovací frekvence, výstup Q a Qdash mění stavy střídavě, dokud se hodiny stále opakují.

Podobně lze změnit stav Q a Qdash ručním pulzováním sady nebo resetovacích kolíků zdrojem kladného napětí.

Pokud se set a resetovací kolík nepoužívají, měly by být normálně připojeny k zemi.

Následující schéma zapojení ukazuje jednoduché nastavení IC 4013, které lze použít jako klopný obvod a použít pro zamýšlené potřeby.

V případě potřeby lze použít obojí, ale pokud je použit pouze jeden z nich, ujistěte se, že kolíky set / reset / data a hodiny druhé nevyužité části jsou správně uzemněny.

Níže uvádíme praktický příklad klopného obvodu s využitím výše vysvětleného 4013 IC

Záloha výpadku sítě a paměť pro obvod Flip Flp

Pokud máte zájem zahrnout paměť výpadku sítě a zálohovací zařízení pro výše vysvětlený design 4013, můžete ji upgradovat pomocí zálohy kondenzátoru, jak je znázorněno na následujícím obrázku:

Jak je vidět, k napájecí svorce integrovaného obvodu je přidána síť s vysokou hodnotou kondenzátoru a rezistoru a také několik diod, které zajišťují, že uložená energie uvnitř kondenzátoru je použita k napájení pouze integrovaného obvodu a nikoliv k dalšímu externímu etapy.

Kdykoli dojde k výpadku síťového napájení, kondenzátor 2200 uF stabilně a velmi pomalu umožňuje, aby se jeho uložená energie dostala k napájecímu kolíku integrovaného obvodu a udržovala tak „paměť živého“ integrovaného obvodu a zajistila, aby si IC pamatoval polohu západky, zatímco síť není k dispozici .

Jakmile se síť vrátí, IC provede původní aretační akci na relé podle dřívější situace, a tím zabrání tomu, aby relé ztratilo svůj předchozí stav zapnutí během nepřítomnosti v síti.

4) SPDT Electronic 220V Toggle Switch using IC 741

Přepínač označuje zařízení, které se používá ke střídavému zapínání a vypínání elektrického obvodu, kdykoli je to požadováno.

Normálně mechanické spínače jsou používány pro takové operace a jsou široce používány všude tam, kde je požadováno elektrické spínání. Mechanické spínače však mají jednu velkou nevýhodu, jsou náchylné k opotřebení a mají tendenci vytvářet jiskření a vysokofrekvenční šum.

Zde vysvětlený jednoduchý obvod poskytuje elektronickou alternativu k výše uvedeným operacím. Pomocí jediného na zesilovači a několik dalších levných pasivních dílů lze postavit a použít pro tento účel velmi zajímavý elektronický přepínací spínač.

I když obvod také využívá mechanické vstupní zařízení, ale tento mechanický spínač je malý mikrospínač, který vyžaduje pouze alternativní tlačení pro implementaci navrhovaných přepínacích akcí.

Mikrospínač je univerzální zařízení a je velmi odolný vůči mechanickému namáhání, a proto neovlivňuje účinnost obvodu.

Jak obvod funguje

Obrázek ukazuje přímočarý design obvodu elektronického přepínacího spínače, který jako hlavní část obsahuje operační zesilovač 741.

IC je konfigurován jako zesilovač s vysokým ziskem, a proto má jeho výstup tendenci snadno se střídavě spouštět buď na logiku 1, nebo na logiku 0.

Malá část výstupního potenciálu se aplikuje zpět na neinvertující vstup operačního zesilovače

Když je stisknuto tlačítko, C1 se spojí s invertujícím vstupem operačního zesilovače.

Za předpokladu, že výstup byl na logice 0, operační zesilovač okamžitě změní stav.

C1 nyní začíná nabíjet prostřednictvím R1.

Pokud však držíte spínač stisknutý delší dobu, bude se C1 nabíjet pouze zlomkově a až po jeho uvolnění se C1 začne nabíjet a bude se nabíjet až do úrovně napájecího napětí.

Protože je spínač otevřený, C1 se nyní odpojí a to mu pomůže „uchovat“ si výstupní informace.

Nyní, pokud je spínač stisknut ještě jednou, je vysoký výstup přes plně nabitý C1 k dispozici na invertujícím vstupu operačního zesilovače, operační zesilovač opět změní stav a vytvoří logiku 0 na výstupu, takže C1 začne vybíjení přinášet poloha obvodu do původního stavu.

Obvod je obnoven a je připraven na další opakování výše uvedeného cyklu.

Výstup je standardní nastavena triaková spoušť slouží k reakci na výstupy operačního zesilovače pro příslušné spínací akce připojené zátěže.

Seznam dílů

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

5) Transistor Bistable Flip Flop

Pod tímto pátým a v neposlední řadě designem flop flop se naučíme několik tranzistorových klopných obvodů, které lze použít k přepínání zátěže ON / OFF pomocí jediného tlačítka spouště. Nazývají se také tranzistorové bistabilní obvody.

Termín tranzistor bistabilní označuje stav obvodu, kde obvod pracuje s externím spouštěčem, aby se stal stabilním (trvale) ve dvou stavech: stav ON a stav OFF, proto název bistabilní znamená stabilní v obou stavech ON / OFF.

Toto stabilní střídavé přepínání obvodu ON / OFF lze normálně provést pomocí mechanického tlačítka nebo pomocí digitálních napěťových spouštěcích vstupů.

Pojďme pochopit navrhované bistabilní tranzistorové obvody pomocí následujících dvou příkladů obvodů:

Obvodový provoz

V prvním příkladu vidíme jednoduchý tranzistorový obvod s křížovou vazbou, který vypadá docela podobně jako a monostabilní multivibrátor konfigurace kromě základny na kladné rezistory, které zde záměrně chybí.

Pochopení bistabilního fungování tranzistoru je poměrně jednoduché.

Jakmile je napájení ZAPNUTO, v závislosti na mírné nerovnováze hodnot komponent a charakteristik tranzistoru se jeden z tranzistorů zcela zapne a druhý se úplně vypne.

Předpokládejme, že nejprve uvažujeme pravostranný tranzistor, který získá předpětí prostřednictvím LED na levé straně, 1k a kondenzátoru 22uF.

Jakmile se pravý tranzistor zcela přepne, levý tranzistor se úplně vypne, protože jeho základna bude nyní přidržována k zemi pomocí 10k rezistoru přes pravý tranzistorový kolektor / emitor.

Výše uvedená poloha bude udržována pevná a trvalá, dokud bude napájení obvodu udržováno nebo dokud nebude stisknuto tlačítko push-to-ON.

Když je zobrazené tlačítko zatlačeno na okamžik, levý kondenzátor 22uF nyní nebude schopen zobrazit žádnou odezvu, protože je již plně nabitý, avšak pravý 22uF ve vybitém stavu dostane příležitost svobodně se chovat a poskytnout tvrdší předpětí levý tranzistor, který se okamžitě zapne a vrátí situaci ve svůj prospěch, přičemž pravý tranzistor bude nucen se vypnout.

Výše uvedená pozice bude zachována neporušená, dokud nebude znovu stisknuto tlačítko stisknutí. Přepínání lze střídavě převrátit zleva doprava tranzistor a naopak krátkým stisknutím spínače.

Připojené LED diody se budou střídavě rozsvěcovat v závislosti na tom, který tranzistor je díky bistabilním akcím aktivován.

Kruhový diagram

Tranzistorový bistabilní klopný obvod využívající relé

Ve výše uvedeném příkladu jsme se dozvěděli, jak lze v bistabilních režimech zajistit, aby se pár tranzistorů zablokovalo stisknutím jediného tlačítka a bylo použito k přepínání příslušných LEds a požadovaných indikací.

V mnoha případech je přepínání relé nutné, aby bylo možné přepínat těžší externí zátěže. Stejný obvod, který je vysvětlen výše, lze použít pro aktivaci relé ZAP / VYP s některými běžnými úpravami.

Při pohledu na následující bistabilní konfiguraci tranzistoru vidíme, že obvod je v zásadě totožný s výše uvedeným, s výjimkou pravé LED diody, která je nyní nahrazena relé a hodnoty rezistoru byly trochu upraveny pro usnadnění většího proudu, který může být pro relé vyžadován aktivace.
Činnost obvodu je také identická.

Stisknutím spínače se buď vypne, nebo sepne relé v závislosti na počátečním stavu obvodu.

Relé lze střídavě přepínat ze stavu ZAPNUTO do stavu VYP jednoduše stisknutím připojeného tlačítka tolikrát, kolikrát je potřeba pro odpovídající přepnutí externí zátěže spojené s kontakty relé.

Bistabilní Flip Flop obrázek

Máte nějaké další nápady týkající se přeřazování projektů flip flop, sdílejte je s námi, rádi je sem zveřejníme pro vás a pro potěšení všech oddaných čtenářů.

Flip Flop Circuit pomocí IC 4027

Po dotyku podložky dotykového prstu. Tranzistor T1 (typ pnp) začíná pracovat. Výsledný puls na vstupních hodinách 4027 má extrémně pomalé okraje (kvůli CI a C2).

V souladu s tím (a mimořádně) první klopný obvod J-K v roce 4027 poté slouží jako řídicí brána Schmitt, která mění velmi pomalý pulz na svém vstupu (kolík 13) na hladký elektrický signál, který lze přidat k hodinám dalšího klopného obvodu vstup (pin 3).

Poté druhý klopný obvod funguje podle učebnice a poskytuje skutečný spínací signál, který lze použít k zapnutí a vypnutí relé prostřednictvím tranzistorového stupně T2.

Relé vede střídavě, pokud klepnete prstem na kontaktní desku. Spotřeba proudu obvodu, když je relé vypnuto, je menší než 1 mA, a když je relé zapnuté, až 50 mA. Jakékoli cenově dostupnější relé lze použít, pokud je úroveň napětí cívky 12 V

Při provozu síťového zařízení však používejte relé se správně dimenzovanými kontakty.