5 Intressanta flip-flop-kretsar - Ladda PÅ / AV med tryckknapp

Fem enkla men ändå effektiva elektroniska vippkontaktkretsar kan byggas runt IC 4017, IC 4093 och IC 4013. Vi kommer att se hur dessa kan implementeras för växla ett relä växelvis PÅ , som i sin tur byter elektronisk belastning som fläkt, lampor eller liknande apparater med en enda tryckknapp.

Vad är en Flip Flop Circuit

En flip-flop-reläkrets fungerar på en bistabil krets koncept där den har två stabila steg, antingen PÅ eller AV. När det används i kretsar med praktiska applikationer tillåter det en ansluten belastning att växla växelvis från ett PÅ-läge till AV-läge och vice versa som svar på en extern PÅ / AV-omkopplare.

I våra följande exempel lär vi oss hur man skapar 4017 IC- och 4093 IC-baserade flip-flop-reläkretsar. Dessa är utformade för att svara på alternativa utlösare genom tryckknapp, och på motsvarande sätt manövrera ett relä och en belastning växelvis från ett ON-läge till OFF-läge och vice versa.

Genom att lägga till bara en handfull andra passiva komponenter kan kretsen fås att växla exakt genom efterföljande ingångsutlösare antingen manuellt eller elektroniskt.

De kan manövreras via externa utlösare antingen manuellt eller via ett elektroniskt steg.

1) Enkel elektronisk vippströmbrytare med hjälp av IC 4017

Den första tanken talar om en användbar elektronisk vippbrytarkrets byggd kring IC 4017. Komponentantalet här är minimalt, och det erhållna resultatet är alltid upp till märket.

Med hänvisning till figuren ser vi att IC är ansluten till sin standardkonfiguration, dvs en logik hög vid dess utgång skiftar från en stift till den andra i påverkan av den applicerade klockan vid dess stift nr 14 .

Den alternativa växlingen vid dess klockingång känns igen som klockpulser och omvandlas till den nödvändiga växlingen vid dess utgångsstift. Hela operationen kan jag förstå med följande punkter:

Dellista

• R4 = 10K,
• R5 = 100K,
• R6, R7 = 4K7,
• C6, C7 = 10 uF / 25V,
• C8 = 1000 uF / 25V,
• C10 = 0,1, DISC,
• ALLA DIODER ÄR 1N4007,
• IC = 4017,
• T1 = BC 547, T2 = BC 557,
• IC2 = 7812
• TRANSFORMATOR = 0-12V, 500ma, INGÅNG SOM PER OMRÅDE SPECIFIKATIONER.

Hur det fungerar

Vi vet att som svar på varje logisk hög puls vid stift # 14, växlar utgångsstiften på IC 4017 sekventiellt högt från # 3 till # 11 i ordningen: 3, 4, 2, 7, 1, 5, 6, 9, 10 och 11.

Detta förfarande kan dock stoppas när som helst och upprepas genom att bara ansluta någon av ovanstående stift till återställningsstiftet # 15.

Till exempel (i det aktuella fallet) är stift nr 4 på IC ansluten till stift nr 15, därför kommer sekvensen att vara begränsad och kommer att studsa tillbaka till sin ursprungliga position (stift # 3) varje gång sekvensen (logik Hög) når stift nr 4 och cykeln upprepas.

Det betyder helt enkelt att nu sekvensen växlar från stift nr 3 till stift nr 2 fram och tillbaka vilket utgör en typisk växlingsåtgärd. Funktionen för denna elektroniska vippströmbrytarkrets kan vidare förstås på följande sätt:

Varje gång en positiv avtryckare appliceras på basen av T1 leder den och drar ner stift nr 14 på IC till marken. Detta gör att IC är i beredskapsläge.

I det ögonblick som avtryckaren tas bort slutar T1 att leda, stift nr 14 får nu direkt en positiv puls från R1. IC bekräftar detta som en klocksignal och växlar snabbt sin utgång från sin första stift # 3 till stift # 2.

Nästa puls ger samma resultat så att nu utgången växlar från stift # 2 till stift # 4, men eftersom stift # 4 är anslutet till återställningsstift # 15, som förklarat, studsar situationen tillbaka till stift # 3 (initialpunkt) .

Således upprepas proceduren varje gång Tl tar emot en trigger antingen manuellt eller genom en extern krets.

Videoklipp:

Uppgradera kretsen för att styra mer än en belastning

Låt oss nu se hur ovanstående IC 4017-koncept kan uppgraderas för att driva 10 möjliga elektriska belastningar med en enda tryckknapp.

Idén begärdes av Herr Dheeraj.

Kretsmål och krav

Jag är Dhiraj Pathak från Assam, Indien.

Enligt nedanstående diagram bör följande operationer äga rum -

• Växelströmbrytaren S1 när den slås PÅ för första gången, bör växelström 1 slås på och förblir i PÅ-läge tills S1 är avstängd. AC-belastning 2 bör stanna av under denna operation
• Andra gången när S1 slås på igen, bör AC Load 2 slå PÅ och förbli PÅ tills S1 är AV. Växelström 1 bör stanna av under denna operation
• För tredje gången när S1 slås på igen bör båda AC-belastningarna slås PÅ och förbli PÅ tills S1 är AV. Den fjärde gången när S1 slås PÅ ska driftscykeln upprepas som nämnts i steg 1, 2 och 3.

Min avsikt är att använda denna design i mitt enda vardagsrum i min hyrda lägenhet. Rummet har dolda ledningar och fläkten är placerad mitt på taket.

Ljuset kommer att anslutas parallellt med fläkten som ett centralt ljus för rummet. Det finns inget extra eluttag i mitten av taket. Endast tillgängligt uttag är till fläkten.

Jag vill inte köra separata ledningar från växeln till mittlampan. Därför måste jag dock utforma en logisk krets som kan detektera strömkällans tillstånd (På / AV) och växla belastningar därefter.

För att använda mittlampan vill jag inte hålla fläkten PÅ hela tiden och tvärtom.

Varje gång kretsen slås på, bör det sista käntillståndet utlösa nästa kretsoperation.

Designen

En enkel elektronisk kopplingskrets anpassad för att utföra ovan nämnda funktioner visas nedan utan MCU. En omkopplare av klockknappstyp används för att utföra den sekventiella växlingen för det anslutna ljuset och fläkten.

Konstruktionen är självförklarande. Om du är osäker på kretsbeskrivningen är du välkommen att få det klargjort genom dina kommentarer.

Elektronisk strömbrytare utan tryckknapp

Enligt begäran och feedback från Mr. Dheeraj kan ovanstående design ändras för att fungera utan en tryckknapp .... det vill säga med den befintliga PÅ / AV-omkopplaren på huvudingångssidan för att generera de angivna växlingssekvenserna. .

Den uppdaterade designen kan ses i nedanstående figur:

En annan intressant PÅ AV-relä häxa med en enda knapp kan konfigureras med en enda IC 4093. Låt oss lära oss procedurerna med följande förklaring.

2) Exakt CMOS-vändkrets med IC 4093

IC4093 Pinout-detaljer

Dellista

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

Det andra konceptet handlar om att en ganska exakt krets kan skapas med hjälp av tre grindar av IC 4093 . Tittar vi på figuren ser vi att ingångarna till N1 och N2 förenas för att bilda logiska växelriktare, precis som INTE grindar.

Det betyder att någon logiknivå tillämpas på deras ingångar kommer att inverteras vid deras utgångar. Dessa två portar är också seriekopplade för att bilda en spärrkonfiguration med hjälp av en återkopplingsslinga via R5.

N1 och N2 spärrar omedelbart det ögonblick det känner av en positiv utlösare vid ingången. En annan grind N3 har införts i grunden för att bryta denna spärr omväxlande efter varje efterföljande ingångspuls.

Kretsens funktion kan förstås ytterligare med följande förklaring:

Hur det fungerar

Vid mottagning av en puls vid triggeringången svarar N1 snabbt, dess utgång ändrar tillstånd och tvingar N2 att också ändra tillstånd.

Detta gör att utgången från N2 blir hög och ger en återkoppling (via R5) till N1: s ingång och båda grindarna spärras i den positionen. Vid detta läge är utgången från N2 låst vid logisk hög, den föregående styrkretsen aktiverar reläet och den anslutna belastningen.

Den höga utmatningen laddar också långsamt C4, så att nu en ingång till grinden N3 blir hög. Vid denna tidpunkt hålls den andra ingången till N3 vid logisk låg av R7.

Nu kommer en puls vid triggerpunkten att göra att denna ingång också går högt tillfälligt och tvingar dess utgång att gå låg. Detta drar ingången till N1 till marken via D4 och bryter omedelbart spärren.

Detta gör att utgången från N2 blir låg och avaktiverar transistorn och reläet. Kretsen är nu tillbaka till sitt ursprungliga tillstånd och redo för nästa ingångsutlösare för att upprepa hela proceduren.

3) Flip Flop Circuit med IC 4013

Den snabba tillgängligheten av de många CMOS IC: erna idag har gjort designen av mycket komplicerade kretsar till ett barns spel, och utan tvekan tycker de nya entusiasterna om att göra kretsar med dessa magnifika IC.

En sådan anordning är IC 4013, som i grunden är en dubbel D-typ flip-flop IC, och kan användas diskret för att genomföra de föreslagna åtgärderna.

Kort sagt har IC två inbyggda moduler som enkelt kan konfigureras som flip-flops bara genom att lägga till några externa passiva komponenter.

IC 4013 Pinout-funktion

IC kan förstås med följande punkter.

Varje enskild flip-flop-modul består av följande pin-outs:

1. Q och Qdash = Kompletterande utgångar
2. CLK = Klockingång.
3. Data = Irrelevant utstansning, måste antingen anslutas till den positiva matningsledningen eller den negativa matningsledningen.
4. SET och RESET = Kompletterande uttag som används för att ställa in eller återställa utmatningsförhållandena.

Utgångarna Q och Qdash växlar sina logiska tillstånd växelvis som svar på inställningen / återställningen eller klockans utgångar.

När en klockfrekvens tillämpas vid CLK-ingången ändras utgången Q och Qdash omväxlande så länge klockorna fortsätter att upprepas.

På samma sätt kan Q- och Qdash-statusen ändras genom att manuellt pulsa apparaten eller återställningsstiftet med en positiv spänningskälla.

Normalt ska satsen och återställningsstiftet anslutas till marken när de inte används.

Följande kretsschema visar en enkel IC 4013-inställning som kan användas som en flip-flop-krets och tillämpas för de avsedda behoven.

Båda kan användas om så krävs, men om bara en av dem används, se till att inställningen / återställningen / data och klockstiften för den andra oanvända sektionen är jordad på rätt sätt.

Ett praktiskt exempel på flip-flop-kretsexempel kan ses nedan med användning av ovan beskrivna 4013 IC

Säkerhetskopiering av nätet och minne för Flip Flp Circuit

Om du är intresserad av att inkludera ett minnes- och säkerhetskopieringsfunktion för den ovan förklarade 4013-designen kan du uppgradera den med en kondensatorbackup som visas i följande bild:

Som man kan se läggs ett högt värde kondensator och motståndsnät till med IC-matningsterminalen, och också ett par dioder för att säkerställa att den lagrade energin inuti kondensatorn används för att bara leverera IC och inte till den andra externa steg.

När nätströmmen går sönder låter 2200 uF kondensatorn stadigt och mycket långsamt sin lagrade energi att nå tillförselnålen på IC: n, vilket håller IC: s 'minne vid liv' och att se till att spärrpositionen kommer ihåg av IC: n medan nätet är otillgängligt .

Så snart elnätet återvänder levererar IC den ursprungliga spärråtgärden på reläet enligt den tidigare situationen och förhindrar därmed att reläerna tappar sin tidigare PÅ-status under nätspänningen.

4) SPDT Electronic 220V vippströmbrytare med IC 741

En vippströmbrytare avser en anordning som används för att koppla en elektrisk krets PÅ och AV växelvis vid behov.

I vanliga fall mekaniska brytare används för sådana operationer och används i stor utsträckning varhelst elektrisk omkoppling krävs. Men mekaniska brytare har en stor nackdel, de är benägna att slitas och har en tendens att producera gnistor och RF-brus.

En enkel krets som förklaras här ger ett elektroniskt alternativ till ovanstående operationer. Använda en singel på förstärkare och några andra billiga passiva delar, kan en mycket intressant elektronisk vippströmställare byggas och användas för nämnda syfte.

Även om kretsen också använder en mekanisk inmatningsenhet men den här mekaniska omkopplaren är en liten mikrobrytare som bara kräver alternativ tryckning för att genomföra de föreslagna växlingsåtgärderna.

En mikrobrytare är en mångsidig enhet och mycket motståndskraftig mot mekanisk stress och påverkar därför inte kretsens effektivitet.

Hur kretsfunktionerna fungerar

Figuren visar en rak elektronisk vippströmbrytarkretsdesign med en 741 opamp som huvuddel.

IC: n är konfigurerad som en förstärkare med hög förstärkning och därför har dess utgång en tendens att lätt aktiveras till antingen logik 1 eller logik 0, växelvis.

En liten del av utgångspotentialen appliceras tillbaka på opampens icke inverterande ingång

När tryckknappen manövreras ansluter C1 till opampens inverterande ingång.

Förutsatt att utdata var vid logik 0 ändrar opampen omedelbart tillstånd.

C1 börjar nu ladda via R1.

Att hålla omkopplaren intryckt under en längre tid laddar dock bara C1 fraktionerat och först när den släpps börjar C1 ladda upp och fortsätter att ladda upp till matningsspänningsnivån.

Eftersom omkopplaren är öppen kopplas nu C1 bort och detta hjälper den att 'behålla' utdatainformationen.

Om omkopplaren trycks in en gång till blir den höga utmatningen över den fulladdade C1 tillgänglig vid inverteringsingången på op-förstärkaren, ändrar op-förstärkaren återigen tillstånd och skapar en logisk 0 vid utgången så att C1 börjar urladdas vilket ger kretsens läge till det ursprungliga tillståndet.

Kretsen återställs och är redo för nästa upprepning av ovanstående cykel.

Utgången är en standard triac-utlösare inställd används för att svara på utgångarna från opampen för relevanta kopplingsåtgärder för den anslutna lasten.

Dellista

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

5) Transistor Bistable Flip Flop

Under den här femte och sista men inte minst fliop-flop-designen lär vi oss ett par transistoriserade flip-flop-kretsar som kan användas för att växla en last PÅ / AV genom en enda tryckknapp. Dessa kallas också transistor bistabila kretsar.

Uttrycket transistor bistabil hänvisar till ett tillstånd av en krets där kretsen arbetar med en extern trigger för att göra sig stabil (permanent) över två tillstånd: ON-tillstånd och OFF-tillstånd, därav namnet bistabelt vilket betyder stabilt i antingen PÅ / AV-tillstånd.

Denna PÅ / AV-stabila växling av kretsen växelvis kan normalt göras via en mekanisk tryckknapp eller via en digital spänningsutlösaringång.

Låt oss förstå de föreslagna bistabila transistorkretsarna med hjälp av följande två kretsexempel:

Kretsdrift

I det första exemplet kan vi se en enkel tvärkopplad transistorkrets som ser ganska ut som en monostabil multivibrator konfiguration utom basen till positiva motstånd som saknas här avsiktligt.

Att förstå transistorns bistabila funktion är ganska enkelt.

Så snart strömmen slås PÅ, beroende på den lilla obalansen i komponentvärdena och transistorkarakteristikerna, kommer en av transistorn att sätta PÅ helt, vilket gör att den andra slår AV helt.

Antag att vi anser att höger transistor ska leda först, den kommer att få sin förspänning via vänster sida LED, 1k och 22uF kondensator.

När den högra transistorn har kopplats helt, kommer den vänstra transistorn att stängas AV helt eftersom basen nu kommer att hållas i mark via 10k-motståndet över den högra transistorsamlaren / emittern.

Ovanstående position kommer att hållas fast och permanent så länge strömmen till kretsen upprätthålls eller tills tryck-till-ON-omkopplaren är nedtryckt.

När den visade tryckknappen trycks in ett ögonblick kommer den vänstra 22uF kondensatorn nu inte att kunna visa något svar eftersom den redan är fulladdad, men den högra 22uF i urladdat tillstånd kommer att få möjlighet att leda fritt och ge en hårdare förspänning till den vänstra transistorn som omedelbart slås på och återställer situationen till sin fördel, varvid höger transistor kommer att tvingas stängas av.

Ovanstående position kommer att hållas intakt tills tryckknappen ännu en gång trycks in. Växlingen kan vändas växelvis från vänster till höger transistor och tvärtom genom att manövrera tryckknappen tillfälligt.

De anslutna lysdioderna tänds växelvis beroende på vilken transistor som görs aktiv på grund av de bistabila åtgärderna.

Kretsschema

Transistor bistabil flip-flop-krets med hjälp av ett relä

I exemplet ovan lärde vi oss hur ett par transistorer kan fås att spärras i bistabila lägen genom att trycka på en enda tryckknapp och användas för att växla relevanta LEds och de nödvändiga indikationerna.

Vid många tillfällen är det nödvändigt att växla relä för att växla tyngre externa laster. Samma krets som förklaras ovan kan användas för att aktivera ett relä PÅ / AV med några vanliga modifieringar.

Med tanke på följande transistor bistabil konfiguration ser vi att kretsen i princip är identisk med ovanstående utom den högra LED som nu ersätts med ett relä och motståndsvärdena har justerats lite för att underlätta mer ström som kan behövas för reläet aktivering.
Kretsens funktioner är också identiska.

Genom att trycka på omkopplaren stängs antingen AV eller slår på reläet beroende på kretsens ursprungliga tillstånd.

Reläet kan vändas växelvis från ett ON-läge till OFF-läge helt enkelt genom att trycka på den bifogade tryckknappen så många gånger som önskas för att växla den externa belastningen som är ansluten till reläkontakterna i enlighet därmed.

Bistabil flip-flop-bild

Har du några fler idéer som omfördelar flip-flop-projekt, vänligen dela med oss, vi kommer med glädje att publicera dem här för dig och för alla nöjda läsares nöje.

Flip Flop Circuit med IC 4027

Efter beröring av pekfingerplattan. Transistorn T1 (en typ av pnp) börjar fungera. Den resulterande pulsen vid 4027: s ingångsklocka har extremt tröga kanter (på grund av CI och C2).

Följaktligen (och utomordentligt) fungerar den första J-K-flip-flop 4027 sedan som en Schmitt-styrgrind som förvandlar den mycket tröga pulsen vid dess ingång (stift 13) till en smidig elektrisk signal som kan läggas till nästa flip-flops klocka ingång (stift 3).

Därefter fungerar den andra flip-flop enligt läroboken, vilket ger en verklig kopplingssignal som kan användas för att slå på och av ett relä genom ett transistorsteg, T2.

Reläet utförs omväxlande om du knackar på kontaktplattan med fingret. Kretsens strömförbrukning medan reläet är avstängt är mindre än 1 mA, och när reläet är på, upp till 50 mA. Alla reläer som är billigare kan användas så länge spolspänningsnivån är 12 V

Använd dock ett relä med korrekt märkta kontakter när du använder en nätaggregat.