5 интересных схем триггеров - включение / выключение нагрузки с помощью кнопки

На базе IC 4017, IC 4093 и IC 4013 могут быть построены пять простых, но эффективных схем электронного триггерного переключателя. Мы увидим, как они могут быть реализованы для переключение реле попеременно ВКЛ ВЫКЛ , который, в свою очередь, переключит электронную нагрузку, такую ​​как вентилятор, освещение или любой другой аналогичный прибор, одним нажатием кнопки.

Что такое схема флип-флоп

Схема реле триггера работает на бистабильная схема концепция, в которой он имеет две стабильные стадии: ВКЛ или ВЫКЛ. При использовании в схемах практических приложений он позволяет подключенной нагрузке поочередно переключаться из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ и наоборот в ответ на внешний триггер переключения ВКЛ / ВЫКЛ.

В следующих примерах мы научимся создавать схемы триггерных реле на базе микросхем 4017 IC и 4093 IC. Они предназначены для реагирования на альтернативные триггеры с помощью кнопки и, соответственно, поочередно переводят реле и нагрузку из включенного состояния в выключенное и наоборот.

Добавив всего несколько других пассивных компонентов, можно заставить схему точно переключаться между последующими входными триггерами вручную или электронно.

Они могут управляться с помощью внешних триггеров вручную или с помощью электронной сцены.

1) Простая электронная триггерная схема с тумблером с использованием IC 4017

Первая идея говорит о полезной схеме электронного триггерного тумблера, построенной на базе IC 4017. Количество компонентов здесь минимальное, и полученный результат всегда на должном уровне.

Обращаясь к рисунку, мы видим, что микросхема подключена к своей стандартной конфигурации, то есть высокий логический уровень на ее выходе смещается с одного вывода на другой под влиянием примененных часов на его выходе. штифт # 14 .

Альтернативное переключение на его тактовом входе распознается как тактовые импульсы и преобразуется в необходимое переключение на его выходных контактах. Всю операцию можно понять с помощью следующих пунктов:

Список деталей

• R4 = 10К,
• R5 = 100К,
• R6, R7 = 4K7,
• C6, C7 = 10 мкФ / 25 В,
• C8 = 1000 мкФ / 25 В,
• C10 = 0,1, ДИСК,
• ВСЕ ДИОДЫ - 1N4007,
• IC = 4017,
• T1 = BC 547, T2 = BC 557,
• IC2 = 7812
• ТРАНСФОРМАТОР = 0-12 В, 500 мА, ВХОД В СООТВЕТСТВИИ С ТУ НА ЗОНУ.

Как это устроено

Мы знаем, что в ответ на каждый импульс высокого логического уровня на выводе №14, выходные контакты IC 4017 переключаются на высокий уровень последовательно с №3 на №11 в порядке: 3, 4, 2, 7, 1, 5, 6, 9, 10 и 11.

Однако этот процесс можно остановить в любой момент и повторить, просто подключив любой из вышеперечисленных контактов к контакту сброса №15.

Например (в данном случае), вывод №4 ИС подключен к выводу №15, поэтому последовательность будет ограничена и будет возвращаться в исходное положение (вывод №3) каждый раз, когда последовательность (логический высокий) достигает контакт № 4, и цикл повторяется.

Это просто означает, что теперь последовательность переключается с контакта №3 на контакт №2 взад и вперед, образуя типичное действие переключения. Функционирование этой схемы электронного тумблера можно также понять следующим образом:

Каждый раз, когда на основание T1 подается положительный триггер, он проводит и опускает контакт № 14 IC на землю. Это переводит ИС в состояние ожидания.

В момент снятия триггера T1 перестает проводить, контакт № 14 теперь мгновенно получает положительный импульс от R1. Микросхема распознает это как тактовый сигнал и быстро переключает свой выход с исходного контакта №3 на контакт №2.

Следующий импульс дает тот же результат, так что теперь выход смещается с контакта №2 на контакт №4, но поскольку контакт №4 подключен к контакту сброса №15, как объяснялось, ситуация возвращается к контакту №3 (начальная точка). .

Таким образом, процедура повторяется каждый раз, когда T1 получает триггер вручную или через внешнюю цепь.

Видеоклип:

Модернизация схемы для управления более чем одной нагрузкой

Теперь давайте посмотрим, как описанную выше концепцию IC 4017 можно модернизировать для управления 10 возможными электрическими нагрузками с помощью одной кнопки.

Идея была предложена г-ном Дираджем.

Цели и требования схемы

Я Дирадж Патхак из Ассама, Индия.

Согласно приведенной ниже диаграмме, должны быть выполнены следующие операции:

• Переключатель переменного тока S1 при первом включении, нагрузка переменного тока 1 должна включиться и оставаться в состоянии ВКЛ, пока S1 не будет отключен. Нагрузка переменного тока 2 должна оставаться выключенной во время этой операции.
• Во второй раз, когда S1 снова включается, нагрузка переменного тока 2 должна включиться и оставаться включенной, пока S1 не будет выключен. Нагрузка переменного тока 1 должна оставаться выключенной во время этой операции.
• В третий раз, когда S1 снова включается, обе нагрузки переменного тока должны включиться и оставаться включенными, пока S1 не будет выключен. В четвертый раз, когда S1 включен, рабочий цикл должен повториться, как указано в шагах 1, 2 и 3.

Я намерен использовать этот дизайн в своей единственной гостиной в съемной квартире. В комнате скрытая проводка, вентилятор расположен в центре крыши.

Свет будет подключен параллельно вентилятору в качестве центрального источника света в комнате. В центре крыши нет дополнительной розетки. Доступна только розетка для вентилятора.

Я не хочу проводить отдельные провода от распределительного щита к центральному свету. Следовательно, я решил разработать логическую схему, которая может определять состояние (включено / выключено) источника питания и соответственно переключать нагрузки.

При использовании центрального света я не хочу, чтобы вентилятор был постоянно включен, и наоборот.

Каждый раз, когда на схему подается питание, последнее известное состояние должно запускать следующую операцию схемы.

Дизайн

Ниже показана простая схема электронного переключателя, настроенная для выполнения вышеупомянутых функций, без MCU. Выключатель кнопочного типа звонка используется для последовательного переключения подключенного света и вентилятора.

Дизайн не требует пояснений, если у вас есть какие-либо сомнения относительно описания схемы, пожалуйста, не стесняйтесь получить разъяснения в своих комментариях.

Электронный переключатель без кнопки

Согласно запросу и обратной связи, полученным от г-на Дираджа, вышеуказанная конструкция может быть изменена для работы без кнопки .... то есть с использованием существующего переключателя ВКЛ / ВЫКЛ на стороне входа сети для генерации указанных последовательностей переключения .

Обновленный дизайн можно увидеть на рисунке ниже:

Еще один интересный ON OFF реле ведьма с одной кнопкой может быть настроена с помощью одной IC 4093. Давайте изучим процедуры со следующим объяснением.

2) Точная схема триггера CMOS с использованием IC 4093

IC4093 Информация о распиновке

Список деталей

• R3 = 10К,
• R4, R5 = 2M2,
• R6, R7 = 39К,
• C4, C5 = 0,22, ДИСК,
• C6 = 100 мкФ / 25 В,
• D4, D5 = 1N4148,
• T1 = BC 547,
• IC = 4093,

Вторая концепция о довольно точной схеме может быть составлена с использованием трех вентилей IC 4093 . Глядя на рисунок, мы видим, что входы N1 и N2 объединены вместе, чтобы сформировать логические инверторы, точно так же, как вентили НЕ.

Значит, любой логический уровень примененные к их входам, будут инвертированы на их выходах. Кроме того, эти два затвора соединены последовательно, образуя конфигурация защелки с помощью обратной связи через R5.

N1 и N2 мгновенно защелкнутся, как только обнаружит положительный триггер на своем входе. Другой вентиль N3 был введен в основном для того, чтобы поочередно открывать эту защелку после каждого последующего входного импульса.

Функционирование схемы можно понять с помощью следующего пояснения:

Как это устроено

При получении импульса на входе триггера N1 быстро реагирует, его выход меняет состояние, заставляя N2 также изменить состояние.

Это приводит к тому, что выход N2 становится высоким, обеспечивая обратную связь (через R5) на вход N1, и оба затвора защелкиваются в этом положении. В этом положении выход N2 заблокирован на высоком логическом уровне, предыдущая схема управления активирует реле и подключенную нагрузку.

Высокий выход также медленно заряжает C4, так что теперь один вход логического элемента N3 становится высоким. В этот момент на другом входе N3 R7 удерживает низкий логический уровень.

Теперь импульс в точке запуска заставит этот вход также на мгновение перейти в высокий уровень, заставив его выход перейти в низкий уровень. Это потянет вход N1 на землю через D4, мгновенно сломав защелку.

Это приведет к понижению уровня на выходе N2, отключая транзистор и реле. Теперь схема вернулась в исходное состояние и готова к следующему триггеру ввода, чтобы повторить всю процедуру.

3) Флип-флоп схема с использованием IC 4013

Быстрая доступность многих КМОП-микросхем сегодня сделала проектирование очень сложных схем детской забавой, и, без сомнения, новые энтузиасты получают удовольствие от создания схем с этими великолепными ИС.

Одним из таких устройств является IC 4013, которая, по сути, представляет собой двойную микросхему триггера D-типа и может использоваться отдельно для реализации предложенных действий.

Короче говоря, ИС имеет два встроенных модуля, которые можно легко настроить как триггеры, просто добавив несколько внешних пассивных компонентов.

Назначение выводов IC 4013

IC можно понять по следующим пунктам.

Каждый отдельный модуль триггера состоит из следующих выводов:

1. Q и Qdash = Дополнительные выходы
2. CLK = тактовый вход.
3. Данные = несоответствующий вывод, должен быть подключен либо к положительной, либо к отрицательной линии питания.
4. УСТАНОВИТЬ и СБРОСИТЬ = Дополнительные выводы, используемые для установки или сброса условий вывода.

Выходы Q и Qdash переключают свои логические состояния поочередно в ответ на установку / сброс или на входы вывода тактового сигнала.

Когда тактовая частота применяется на входе CLK, выход Q и Qdash меняют состояния поочередно, пока часы продолжают повторяться.

Точно так же статус Q и Qdash можно изменить, вручную подавая импульс на набор или контакты сброса с помощью источника положительного напряжения.

Обычно установка и вывод сброса должны быть заземлены, когда они не используются.

На следующей схеме показана простая установка IC 4013, которую можно использовать в качестве триггерной схемы и применять для предполагаемых нужд.

Оба могут использоваться, если требуется, однако, если используется только один из них, убедитесь, что контакты установки / сброса / данных и синхронизации другой неиспользуемой секции заземлены надлежащим образом.

Пример практического применения схемы триггера можно увидеть ниже, используя объясненную выше микросхему 4013.

Резервное копирование при сбое питания и память для схемы Flip Flp

Если вы хотите включить память отказа сети и средство резервного копирования для описанной выше конструкции 4013, вы можете обновить ее резервным конденсатором, как показано на следующем рисунке:

Как можно видеть, к клемме питания ИС добавлена ​​сеть конденсаторов и резисторов высокой емкости, а также пара диодов, чтобы гарантировать, что энергия, накопленная внутри конденсатора, используется для питания только ИС, а не других внешних этапы.

Всякий раз, когда сеть переменного тока выходит из строя, конденсатор 2200 мкФ стабильно и очень медленно позволяет своей накопленной энергии достигать вывода питания ИС, сохраняя `` память '' ИС и гарантируя, что положение защелки запоминается ИС, пока сеть недоступна. .

Как только сеть восстанавливается, ИС выполняет первоначальное фиксирующее действие на реле, как в предыдущей ситуации, и, таким образом, предотвращает потерю реле своего предыдущего состояния включения во время отсутствия сети.

4) Электронный тумблер 220 В SPDT с использованием IC 741

Тумблер - это устройство, которое используется для попеременного включения и выключения электрической цепи, когда это необходимо.

Обычно механические переключатели используются для таких операций и широко применяются там, где требуется электрическое переключение. Однако у механических переключателей есть один большой недостаток: они склонны к износу и имеют тенденцию к возникновению искр и высокочастотных шумов.

Простая схема, описанная здесь, обеспечивает электронную альтернативу вышеуказанным операциям. Используя один на усилителе и несколько других дешевых пассивных деталей, очень интересный электронный тумблер может быть построен и использован для указанной цели.

Хотя в схеме также используется механическое устройство ввода, этот механический переключатель представляет собой крошечный микровыключатель, который просто требует попеременного нажатия для реализации предлагаемых переключающих действий.

Микропереключатель - это универсальное устройство, которое очень устойчиво к механическим воздействиям и, следовательно, не влияет на эффективность схемы.

Как работает схема

На рисунке показана простая схема электронного тумблера с операционным усилителем 741 в качестве основной части.

ИС сконфигурирована как усилитель с высоким коэффициентом усиления, и поэтому его выход имеет тенденцию легко переключаться либо на логическую 1, либо на логический 0, поочередно.

Крошечная часть выходного потенциала возвращается на неинвертирующий вход операционного усилителя.

Когда нажимается кнопка, C1 подключается к инвертирующему входу операционного усилителя.

Если на выходе был логический 0, операционный усилитель немедленно меняет состояние.

C1 начинает заряжаться через R1.

Однако удерживание переключателя нажатым в течение более длительного периода времени будет заряжать C1 только частично, и только когда он отпущен, C1 начинает заряжаться и продолжает заряжаться до уровня напряжения питания.

Поскольку переключатель разомкнут, теперь C1 отключается, и это помогает ему «сохранить» выходную информацию.

Теперь, если переключатель нажат еще раз, высокий выход на полностью заряженном C1 становится доступным на инвертирующем входе операционного усилителя, операционный усилитель снова меняет состояние и создает логический 0 на выходе, так что C1 начинает разряжаться, обеспечивая положение схемы в исходное состояние.

Схема восстановлена ​​и готова к следующему повторению вышеуказанного цикла.

Вывод стандартный установка триггера симистора используется для реагирования на выходы операционного усилителя для соответствующих коммутационных действий подключенной нагрузки.

Список деталей

• R1, R8 = 1M,
• R2, R3, R5, R6 = 10К,
• R4 = 220К,
• R7 = 1К
• C1 = 0,1 мкФ,
• C2, C3 = 474/400 В,
• S1 = кнопка микропереключателя,
• IC1 = 741
• Симистор BT136

5) транзисторный бистабильный триггер

В рамках этого пятого и последнего, но не менее важного, дизайна флиоп-флопа мы изучаем пару транзисторных триггерных схем, которые можно использовать для переключения нагрузки ВКЛ / ВЫКЛ с помощью одной кнопки-триггера. Их также называют транзисторными бистабильными схемами.

Термин «бистабильный транзистор» относится к состоянию схемы, при которой схема работает с внешним триггером, чтобы сделать себя стабильной (постоянно) в двух состояниях: состоянии ВКЛ и состоянии ВЫКЛ, отсюда название бистабильный, что означает стабильный в любом состоянии ВКЛ / ВЫКЛ.

Это стабильное включение / выключение цепи поочередно может быть выполнено с помощью механической кнопки или цифровых входов триггера напряжения.

Давайте разберемся в предлагаемых схемах бистабильных транзисторов с помощью следующих двух примеров схем:

Схема работы

В первом примере мы видим простую схему перекрестно связанных транзисторов, которая очень похожа на схему моностабильный мультивибратор конфигурация за исключением базы для положительных резисторов, которые здесь намеренно отсутствуют.

Понять бистабильную работу транзистора довольно просто.

Как только питание будет включено, в зависимости от небольшого дисбаланса в значениях компонентов и характеристиках транзистора, один из транзисторов полностью включится, а другой полностью отключится.

Предположим, мы рассматриваем правый транзистор как проводящий первым, он получит свое смещение через левый светодиод, 1 кОм и конденсатор 22 мкФ.

Как только правый транзистор полностью переключится, левый транзистор полностью отключится, так как его база теперь будет заземлена через резистор 10 кОм на правом коллекторе / эмиттере транзистора.

Вышеупомянутое положение будет оставаться твердым и постоянным до тех пор, пока в цепи поддерживается питание или пока не будет нажата кнопка включения.

Когда показанная кнопка нажата на мгновение, левый конденсатор 22 мкФ теперь не сможет показать какой-либо ответ, поскольку он уже полностью заряжен, однако правый 22 мкФ, находящийся в разряженном состоянии, получит возможность свободно проводить и обеспечивать более жесткое смещение для левый транзистор, который немедленно включится, изменив ситуацию в свою пользу, при этом правый транзистор будет принудительно отключен.

Вышеупомянутое положение будет оставаться неизменным, пока кнопка пресса не будет нажата еще раз. Переключение можно переключать попеременно с левого на правый транзистор и наоборот, кратковременно нажимая переключатель.

Подключенные светодиоды будут гореть попеременно в зависимости от того, какой транзистор стал активным из-за бистабильного действия.

Принципиальная электрическая схема

Схема транзисторного бистабильного триггера с использованием реле

В приведенном выше примере мы узнали, как пару транзисторов можно заставить фиксироваться в бистабильном режиме, нажав всего одну кнопку, и использовать их для переключения соответствующих светодиодов и необходимых индикаторов.

Во многих случаях переключение реле становится обязательным для переключения более тяжелых внешних нагрузок. Та же схема, которая объяснена выше, может применяться для активации реле ВКЛ / ВЫКЛ с некоторыми обычными модификациями.

Глядя на следующую бистабильную конфигурацию транзистора, мы видим, что схема в основном идентична приведенной выше, за исключением правого светодиода, который теперь заменен реле, а значения резистора были немного скорректированы для обеспечения большего тока, который может потребоваться для реле. активация.
Работа схемы также идентична.

Нажатие переключателя либо выключит, либо включит реле в зависимости от начального состояния цепи.

Реле можно переключать поочередно из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ, просто нажимая прикрепленную кнопку столько раз, сколько необходимо для переключения внешней нагрузки, подключенной к контактам реле, соответственно.

Бистабильный флип-флоп изображение

Есть ли у вас еще какие-либо идеи по пересмотру проектов шлепанцев, поделитесь с нами, мы будем очень рады разместить их здесь для вас и для удовольствия всех преданных читателей.

Схема триггера с использованием IC 4027

После прикосновения к сенсорной панели. Транзистор Т1 (разновидность pnp) начинает работать. Результирующий импульс на входе тактовой частоты 4027 имеет очень медленные фронты (из-за CI и C2).

Соответственно (и что необычно) первый триггер J -K в 4027 затем служит в качестве управляющего элемента Шмитта, превращая очень медленный импульс на его входе (вывод 13) в гладкий электрический сигнал, который может быть добавлен к часам следующего триггера. вход (контакт 3).

После этого второй триггер функционирует согласно учебнику, обеспечивая реальный сигнал переключения, который можно использовать для включения и выключения реле через транзисторный каскад T2.

Реле срабатывает поочередно, если постучать пальцем по контактной пластине. Потребление тока в цепи при выключенном реле менее 1 мА, а при включенном реле до 50 мА. Любое реле, более доступное по цене, можно использовать до тех пор, пока уровень напряжения катушки составляет 12 В.

Однако при работе с сетевым устройством используйте реле с правильно подобранными контактами.