5 Interessanti circuiti Flip Flop - Carica ON / OFF con pulsante

È possibile costruire cinque circuiti di interruttori a levetta flip flop elettronici semplici ma efficaci attorno a IC 4017, IC 4093 e IC 4013. Vedremo come questi possono essere implementati per commutazione di un relè alternativamente ON OFF , che a sua volta commuterà un carico elettronico come ventilatore, luci o qualsiasi apparecchio simile premendo un solo pulsante.

Cos'è un circuito Flip Flop

Un circuito relè flip flop funziona su a circuito bistabile concetto in cui ha due stadi stabili ON o OFF. Quando viene utilizzato in circuiti di applicazioni pratiche, consente a un carico collegato di passare alternativamente da uno stato ON a uno stato OFF e viceversa in risposta a un trigger di commutazione ON / OFF esterno.

Nei nostri esempi seguenti impareremo come realizzare circuiti relè flip flop basati su 4017 IC e 4093 IC. Questi sono progettati per rispondere a trigger alternati tramite il pulsante e di conseguenza azionare un relè e un carico alternativamente da uno stato ON a uno stato OFF e viceversa.

Aggiungendo solo una manciata di altri componenti passivi, il circuito può essere fatto commutare con precisione attraverso i successivi trigger di ingresso manualmente o elettronicamente.

Possono essere azionati tramite trigger esterni sia manualmente che tramite uno stadio elettronico.

1) Circuito flip flop con interruttore a levetta elettronico semplice utilizzando IC 4017

La prima idea parla di un utile circuito interruttore a levetta elettronico flip flop costruito attorno all'IC 4017. Il numero di componenti qui è minimo e il risultato ottenuto è sempre all'altezza del segno.

Facendo riferimento alla figura vediamo che l'IC è cablato nella sua configurazione standard, cioè una logica alta alla sua uscita si sposta da un pin all'altro sotto l'influenza del clock applicato al suo pin n. 14 .

La commutazione alternata al suo ingresso di clock viene riconosciuta come impulsi di clock e viene convertita nella commutazione richiesta ai suoi pin di uscita. L'intera operazione mi può comprendere con i seguenti punti:

Elenco delle parti

• R4 = 10K,
• R5 = 100 K,
• R6, R7 = 4K7,
• C6, C7 = 10µF / 25V,
• C8 = 1000µF / 25V,
• C10 = 0,1, DISCO,
• TUTTI I DIODI SONO 1N4007,
• IC = 4017,
• T1 = BC 547, T2 = BC 557,
• IC2 = 7812
• TRASFORMATORE = 0-12V, 500ma, INGRESSO COME DA SPECIFICHE DI ZONA.

Come funziona

Sappiamo che in risposta a ogni impulso logico alto al pin n. 14, i pin di uscita dell'IC 4017 vengono commutati in alto in sequenza da n. 3 a n. 11 nell'ordine: 3, 4, 2, 7, 1, 5, 6, 9, 10 e 11.

Tuttavia, questo procedimento può essere interrotto in qualsiasi istante e ripetuto semplicemente collegando uno qualsiasi dei pin di cui sopra al pin di ripristino # 15.

Ad esempio (nel caso presente), il pin # 4 dell'IC è collegato al pin # 15, quindi, la sequenza sarà limitata e tornerà alla sua posizione iniziale (pin # 3) ogni volta che la sequenza (logica High) raggiunge pin # 4 e il ciclo si ripete.

Significa semplicemente che ora la sequenza passa dal pin n. 3 al pin n. 2 avanti e indietro, costituendo una tipica azione di commutazione. Il funzionamento di questo circuito interruttore a levetta elettronico può essere ulteriormente compreso come segue:

Ogni volta che viene applicato un trigger positivo alla base di T1, conduce e abbassa il pin n. 14 dell'IC a massa. Questo porta l'IC in una posizione di standby.

Nel momento in cui il grilletto viene rimosso, T1 smette di condurre, il pin # 14 ora riceve istantaneamente un impulso positivo da R1. L'IC lo riconosce come un segnale di clock e commuta rapidamente la sua uscita dal suo pin # 3 iniziale al pin # 2.

L'impulso successivo produce lo stesso risultato in modo che ora l'uscita si sposti dal pin # 2 al pin # 4, ma poiché il pin # 4 è collegato al pin di reset # 15, come spiegato, la situazione rimbalza sul pin # 3 (punto iniziale) .

Pertanto la procedura viene ripetuta ogni volta che T1 riceve un trigger manualmente o tramite un circuito esterno.

Video clip:

Aggiornamento del circuito per controllare più di un carico

Ora vediamo come il concetto IC 4017 di cui sopra può essere aggiornato per azionare 10 possibili carichi elettrici tramite un unico pulsante.

L'idea è stata richiesta dal Sig. Dheeraj.

Obiettivi e requisiti del circuito

Sono Dhiraj Pathak dell'Assam, in India.

Secondo il diagramma sottostante, dovrebbero essere eseguite le seguenti operazioni:

• L'interruttore AC S1 quando viene acceso per la prima volta, il carico AC 1 dovrebbe accendersi e rimanere nello stato ON fino a quando S1 non viene disattivato. Il carico AC 2 dovrebbe rimanere spento durante questa operazione
• La seconda volta che S1 viene nuovamente acceso, AC Load 2 dovrebbe accendersi e rimanere acceso fino a quando S1 non viene spento. Il carico AC 1 dovrebbe rimanere spento durante questa operazione
• La terza volta che S1 viene nuovamente acceso, entrambi i carichi CA devono accendersi e rimanere accesi fino a quando S1 non viene spento. La quarta volta in cui S1 viene acceso, il ciclo di funzionamento dovrebbe ripetersi come indicato nei passaggi 1, 2 e 3.

La mia intenzione è di utilizzare questo design nel mio unico soggiorno del mio appartamento in affitto. Il locale è dotato di cablaggio a scomparsa e il ventilatore è posto al centro del tetto.

La luce sarà collegata parallelamente al ventilatore come luce centrale per la stanza. Non è presente alcuna presa di corrente aggiuntiva al centro del tetto. L'unica presa disponibile è per il ventilatore.

Non desidero far passare cavi separati dal centralino alla luce centrale. Quindi, ho pensato di progettare un circuito logico in grado di rilevare lo stato (On ​​/ OFF) della fonte di alimentazione e commutare i carichi di conseguenza.

Per l'utilizzo della luce centrale, non desidero tenere il ventilatore sempre acceso e viceversa.

Ogni volta che il circuito viene acceso, l'ultimo stato noto dovrebbe attivare la successiva operazione del circuito.

Il design

Di seguito è mostrato un semplice circuito di commutazione elettronico personalizzato per eseguire le funzioni sopra menzionate, senza MCU. Un interruttore del tipo a pulsante campanello viene utilizzato per eseguire la commutazione sequenziale per la luce e il ventilatore collegati.

Il design è autoesplicativo, se hai dubbi sulla descrizione del circuito, sentiti libero di chiarirlo attraverso i tuoi commenti.

Interruttore elettronico senza pulsante

Secondo la richiesta e il feedback ricevuto dal Sig. Dheeraj, il design di cui sopra può essere modificato per funzionare senza un pulsante ... ovvero, utilizzando l'interruttore ON / OFF esistente sul lato di ingresso della rete per generare le sequenze di commutazione specificate .

Il design aggiornato può essere visto nella figura seguente:

Un altro interessante Relè ON OFF La strega con un solo pulsante può essere configurata utilizzando un singolo IC 4093. Impariamo le procedure con la seguente spiegazione.

2) Circuito Flip Flop CMOS accurato utilizzando IC 4093

Dettagli piedinatura IC4093

Elenco delle parti

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

Il secondo concetto riguarda la possibilità di realizzare un circuito piuttosto preciso utilizzando tre porte di IC 4093 . Guardando la figura vediamo che gli ingressi di N1 e N2 sono uniti per formare inverter logici, proprio come le porte NOT.

Significa quello, qualunque livello logico applicati ai loro ingressi saranno invertiti alle loro uscite. Inoltre, queste due porte sono collegate in serie per formare un file configurazione latch con l'aiuto di un ciclo di feedback tramite R5.

N1 e N2 si agganciano istantaneamente nel momento in cui rileva un trigger positivo al suo ingresso. Un'altra porta N3 è stata introdotta sostanzialmente per rompere questo latch alternativamente dopo ogni successivo impulso di ingresso.

Il funzionamento del circuito può essere ulteriormente compreso con la seguente spiegazione:

Come funziona

Alla ricezione di un impulso sull'ingresso trigger, N1 risponde rapidamente, la sua uscita cambia stato costringendo anche N2 a cambiare stato.

Ciò fa sì che l'uscita di N2 diventi alta fornendo un feedback (tramite R5) all'ingresso di N1 ed entrambe le porte si bloccano in quella posizione. In questa posizione l'uscita di N2 è bloccata alla logica alta, il circuito di controllo precedente attiva il relè e il carico collegato.

Anche l'uscita alta carica lentamente C4, così che ora un ingresso della porta N3 diventa alto. A questo punto, l'altro ingresso di N3 è mantenuto logico basso da R7.

Ora un impulso nel punto di trigger farà aumentare momentaneamente anche questo ingresso, costringendo la sua uscita ad abbassarsi. Questo attirerà l'ingresso di N1 a terra tramite D4, rompendo istantaneamente il fermo.

Questo farà abbassare l'uscita di N2, disattivando il transistor e il relè. Il circuito è ora tornato al suo stato originale e pronto per il successivo trigger di input per ripetere l'intera procedura.

3) Circuito Flip Flop utilizzando IC 4013

La rapida disponibilità dei numerosi circuiti integrati CMOS oggi ha reso la progettazione di circuiti molto complicati un gioco da ragazzi, e senza dubbio i nuovi appassionati si stanno divertendo a realizzare circuiti con questi magnifici circuiti integrati.

Uno di questi dispositivi è l'IC 4013, che è fondamentalmente un doppio flip flop di tipo D e può essere utilizzato in modo discreto per implementare le azioni proposte.

In breve, l'IC trasporta due moduli integrati che possono essere facilmente configurati come flip flop semplicemente aggiungendo alcuni componenti passivi esterni.

Funzione Pinout IC 4013

L'IC può essere compreso con i seguenti punti.

Ogni singolo modulo flip flop è costituito dalle seguenti uscite pin:

1. Q e Qdash = uscite complementari
2. CLK = Ingresso orologio.
3. Dati = Pin out irrilevante, deve essere collegato alla linea di alimentazione positiva o alla linea di alimentazione negativa.
4. SET e RESET = Pin out complementari utilizzati per impostare o ripristinare le condizioni di uscita.

Le uscite Q e Qdash commutano i loro stati logici alternativamente in risposta agli ingressi set / reset o pin out dell'orologio.

Quando viene applicata una frequenza di clock all'ingresso CLK, l'uscita Q e Qdash cambiano di stato alternativamente finché i clock continuano a ripetersi.

Allo stesso modo lo stato Q e Qdash può essere modificato pulsando manualmente il set o i pin di reset con una sorgente di tensione positiva.

Normalmente il set e il pin di reset devono essere collegati a terra quando non utilizzati.

Il seguente schema circuitale mostra una semplice configurazione IC 4013 che può essere utilizzata come circuito flip flop e applicata per le esigenze previste.

Entrambi possono essere utilizzati se necessario, tuttavia se viene utilizzato solo uno di essi, assicurarsi che i pin di impostazione / ripristino / dati e clock dell'altra sezione inutilizzata siano adeguatamente collegati a terra.

Di seguito è possibile vedere un esempio di circuito flip flop di applicazione pratica, utilizzando l'IC 4013 sopra spiegato

Memoria e backup per guasto di rete per il circuito Flip Flp

Se si è interessati a includere una memoria di guasto di rete e una funzione di backup per il progetto 4013 sopra spiegato, è possibile aggiornarlo con un condensatore di backup come mostrato nella figura seguente:

Come si può vedere, una rete di condensatori e resistori di alto valore viene aggiunta al terminale di alimentazione dell'IC, e anche una coppia di diodi per garantire che l'energia immagazzinata all'interno del condensatore venga utilizzata per alimentare solo l'IC e non all'altro esterno fasi.

Ogni volta che la rete CA si interrompe, il condensatore da 2200 uF in modo costante e molto lento consente alla sua energia immagazzinata di raggiungere il pin di alimentazione dell'IC mantenendo viva la 'memoria' dell'IC e per assicurarsi che la posizione di chiusura sia ricordata dall'IC mentre la rete non è disponibile .

Non appena la rete ritorna, il circuito integrato fornisce l'azione di blocco originale sul relè come nella situazione precedente, e quindi impedisce ai relè di perdere il suo precedente stato di accensione durante l'assenza di rete.

4) Interruttore a levetta elettronico da 220 V SPDT con IC 741

Un interruttore a levetta si riferisce a un dispositivo che viene utilizzato per accendere e spegnere alternativamente un circuito elettrico quando necessario.

Normalmente interruttori meccanici vengono utilizzati per tali operazioni e trovano largo impiego ovunque sia richiesta la commutazione elettrica. Tuttavia, gli interruttori meccanici hanno un grosso inconveniente, sono soggetti a usura e rottura e hanno la tendenza a produrre scintille e rumore RF.

Un semplice circuito qui spiegato fornisce un'alternativa elettronica alle operazioni di cui sopra. Utilizzando un singolo su amp e poche altre parti passive economiche, un interruttore a levetta elettronico molto interessante può essere costruito e utilizzato per tale scopo.

Sebbene il circuito utilizzi anche un dispositivo di input meccanico, questo interruttore meccanico è un minuscolo microinterruttore che richiede solo una spinta alternata per implementare le azioni di commutazione proposte.

Un microinterruttore è un dispositivo versatile e molto resistente alle sollecitazioni meccaniche e quindi non influisce sull'efficienza del circuito.

Come funziona il circuito

La figura mostra un semplice progetto di circuito con interruttore a levetta elettronico, che incorpora un opamp 741 come parte principale.

L'IC è configurato come un amplificatore ad alto guadagno e quindi la sua uscita ha la tendenza ad essere facilmente innescata a 1 logico o 0 logico, alternativamente.

Una piccola parte del potenziale di uscita viene applicata all'ingresso non invertente di opamp

Quando il pulsante viene azionato, C1 si collega con l'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale.

Supponendo che l'uscita fosse a 0 logico, l'opamp cambia immediatamente stato.

C1 ora inizia a caricarsi attraverso R1.

Tuttavia, tenendo premuto l'interruttore per un periodo di tempo più lungo, C1 si caricherà solo in modo frazionario e solo quando viene rilasciato C1 inizia a caricarsi e continua a caricarsi fino al livello di tensione di alimentazione.

Poiché l'interruttore è aperto, ora C1 viene disconnesso e questo lo aiuta a 'conservare' le informazioni di output.

Ora se l'interruttore viene premuto ancora una volta, l'uscita alta attraverso il C1 completamente carico diventa disponibile all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale, l'amplificatore operazionale ancora cambia stato e crea uno 0 logico all'uscita in modo che C1 inizi a scaricarsi portando il posizione del circuito alla condizione originale.

Il circuito viene ripristinato ed è pronto per la successiva ripetizione del ciclo precedente.

L'output è uno standard Triac trigger impostato utilizzato per rispondere alle uscite dell'amplificatore operazionale per le azioni di commutazione rilevanti del carico collegato.

Elenco delle parti

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

5) Flip flop bistabile a transistor

Sotto questo quinto e ultimo ma non meno importante progetto fliop flop apprendiamo un paio di circuiti flip flop transistorizzati che possono essere utilizzati per attivare / disattivare un carico tramite un singolo pulsante di attivazione. Questi sono anche chiamati circuiti bistabili a transistor.

Il termine transistor bistabile si riferisce a uno stato di un circuito in cui il circuito funziona con un trigger esterno per rendersi stabile (permanentemente) su due stati: stato ON e stato OFF, da cui il nome bistabile che significa stabile su entrambi gli stati ON / OFF.

Questa commutazione stabile ON / OFF del circuito alternativamente potrebbe essere normalmente eseguita tramite un pulsante meccanico o tramite ingressi di trigger di tensione digitali.

Comprendiamo i circuiti a transistor bistabili proposti con l'aiuto dei seguenti due esempi di circuiti:

Funzionamento del circuito

Nel primo esempio possiamo vedere un semplice circuito a transistor ad accoppiamento incrociato che sembra abbastanza simile a un multivibratore monostabile configurazione tranne la base a resistenze positive che qui mancano intenzionalmente.

Comprendere il funzionamento bistabile del transistor è piuttosto semplice.

Non appena si accende l'alimentazione, a seconda del leggero sbilanciamento dei valori dei componenti e delle caratteristiche del transistor, uno dei transistor si accenderà completamente facendo spegnere completamente l'altro.

Supponiamo di considerare che il transistor sul lato destro conduca per primo, otterrà la sua polarizzazione tramite il LED sul lato sinistro, 1k e il condensatore da 22uF.

Una volta che il transistor sul lato destro si è completamente commutato, il transistor sinistro si spegnerà completamente poiché la sua base sarà ora tenuta a terra tramite il resistore da 10k sul collettore / emettitore del transistor destro.

La posizione di cui sopra sarà mantenuta solida e permanente fintanto che l'alimentazione al circuito viene mantenuta o fino a quando viene premuto l'interruttore push-to-ON.

Quando il pulsante mostrato viene premuto momentaneamente, il condensatore sinistro da 22uF ora non sarà in grado di mostrare alcuna risposta poiché è già completamente carico, tuttavia il 22uF destro in uno stato di scarica avrà l'opportunità di condurre liberamente e fornire una polarizzazione più difficile il transistore di sinistra che si accenderà istantaneamente ribaltando la situazione a suo favore, in cui il transistor di destra sarà costretto a spegnersi.

La posizione di cui sopra verrà mantenuta intatta fino a quando il pulsante non viene nuovamente premuto. La commutazione può essere capovolta alternativamente da sinistra a destra del transistor e viceversa azionando momentaneamente l'interruttore a pressione.

I LED collegati si accenderanno alternativamente a seconda di quale transistor è reso attivo a causa delle azioni bistabili.

Schema elettrico

Circuito flip-flop bistabile a transistor che utilizza un relè

Nell'esempio precedente abbiamo appreso come è possibile fare in modo che un paio di transistor si aggancino in modalità bistabili premendo un singolo pulsante e utilizzati per commutare i LED pertinenti e le indicazioni richieste.

In molte occasioni la commutazione di un relè diventa indispensabile per commutare carichi esterni più pesanti. Lo stesso circuito spiegato sopra può essere applicato per l'attivazione di un relè ON / OFF con alcune modifiche ordinarie.

Osservando la seguente configurazione bistabile del transistor vediamo che il circuito è sostanzialmente identico al precedente tranne il LED di destra che ora è stato sostituito con un relè ei valori della resistenza sono stati regolati un po 'per facilitare più corrente che potrebbe essere richiesta per il relè Attivazione.
Anche le operazioni del circuito sono identiche.

Premendo l'interruttore si spegnerà o si accenderà il relè a seconda delle condizioni iniziali del circuito.

Il relè può essere commutato alternativamente dallo stato ON allo stato OFF semplicemente premendo il pulsante collegato tutte le volte che si desidera per commutare di conseguenza il carico esterno collegato con i contatti del relè.

Immagine Flip Flop bistabile

Hai altre idee per riqualificare progetti flip flop, per favore condividile con noi, saremo lieti di pubblicarle qui per te e per il piacere di tutti i lettori dedicati.

Circuito Flip Flop utilizzando IC 4027

Dopo aver toccato il touch-finger pad. Il transistor T1 (un tipo di pnp) inizia a funzionare. L'impulso risultante al clock di ingresso del 4027 ha fronti estremamente lenti (a causa di CI e C2).

Di conseguenza (e straordinariamente) il primo flip-flop J -K nel 4027 funge quindi da gate di controllo Schmitt trasformando l'impulso molto lento al suo ingresso (pin 13) in un segnale elettrico regolare che può essere aggiunto al clock del flip-flop successivo ingresso (pin 3).

Successivamente il secondo flip-flop funziona come da manuale, fornendo un segnale di commutazione reale che può essere utilizzato per accendere e spegnere un relè tramite uno stadio a transistor, T2.

Il relè conduce alternativamente se si tocca la piastra di contatto con il dito. Il consumo di corrente del circuito mentre il relè è spento è inferiore a 1 mA e quando il relè è acceso, fino a 50 mA. Qualsiasi relè più economico può essere utilizzato fintanto che il livello di tensione della bobina è 12 V.

Tuttavia, utilizzare un relè con contatti correttamente dimensionati quando si aziona un dispositivo di rete.