5 circuitos flip-flop interessantes - carga ON / OFF com botão de pressão

Cinco circuitos de chave seletora de flip-flop eletrônicos simples, mas eficazes, podem ser construídos em torno do IC 4017, IC 4093 e IC 4013. Veremos como eles podem ser implementados para alternando um relé alternadamente ON OFF , que por sua vez irá alternar uma carga eletrônica, como ventilador, luzes ou qualquer dispositivo semelhante, pressionando um único botão.

O que é um circuito flip-flop

Um circuito de retransmissão flip-flop funciona em um circuito biestável conceito no qual tem dois estágios estáveis ​​ON ou OFF. Quando usado em circuitos de aplicações práticas, permite que uma carga conectada alterne entre um estado LIGADO e DESLIGADO e vice-versa em resposta a um acionador de comutação externo LIGADO / DESLIGADO.

Em nossos exemplos a seguir, aprenderemos como fazer circuitos de relé flip-flop baseados em 4017 IC e 4093 IC. Eles são projetados para responder a disparos alternados por meio de um botão de pressão e, de forma correspondente, operar um relé e uma carga alternadamente de um estado LIGADO para DESLIGADO e vice-versa.

Adicionando apenas um punhado de outros componentes passivos, o circuito pode ser feito para alternar com precisão por meio de acionadores de entrada subsequentes, seja manualmente ou eletronicamente.

Eles podem ser operados através de gatilhos externos manualmente ou por estágio eletrônico.

1) Circuito flip-flop com chave seletora eletrônica simples usando IC 4017

A primeira ideia fala sobre um circuito de alternância flip-flop eletrônico útil construído em torno do IC 4017. A contagem de componentes aqui é mínima e o resultado obtido está sempre à altura da marca.

Referindo-se à figura, vemos que o IC está conectado em sua configuração padrão, ou seja, uma lógica alta em sua saída muda de um pino para o outro na influência do relógio aplicado em seu pino # 14 .

A alternância de alternância em sua entrada de relógio é reconhecida como pulsos de relógio e é convertida na alternância necessária em seus pinos de saída. Toda a operação pode ser entendida com os seguintes pontos:

Lista de Peças

• R4 = 10K,
• R5 = 100K,
• R6, R7 = 4K7,
• C6, C7 = 10µF / 25V,
• C8 = 1000µF / 25V,
• C10 = 0,1, DISC,
• TODOS OS DIODOS SÃO 1N4007,
• IC = 4017,
• T1 = BC 547, T2 = BC 557,
• IC2 = 7812
• TRANSFORMER = 0-12V, 500ma, INPUT CONFORME ESPECIFICAÇÕES DE ÁREA.

Como funciona

Sabemos que em resposta a cada pulso lógico alto no pino # 14, os pinos de saída do IC 4017 são comutados sequencialmente de # 3 para # 11 na ordem: 3, 4, 2, 7, 1, 5, 6, 9, 10 e 11.

No entanto, este procedimento pode ser interrompido a qualquer momento e repetido apenas conectando qualquer um dos pinos acima ao pino de reinicialização # 15.

Por exemplo (no caso presente), o pino nº 4 do IC está conectado ao pino nº 15, portanto, a sequência será restrita e retornará à sua posição inicial (pino nº 3) cada vez que a sequência (lógica alta) atingir pino # 4 e o ciclo se repete.

Significa simplesmente que agora a sequência alterna do pino nº 3 para o pino nº 2 de um lado para o outro, constituindo uma ação de alternância típica. A operação deste circuito de chave seletora eletrônica pode ser melhor entendida como segue:

Cada vez que um gatilho positivo é aplicado à base de T1, ele conduz e puxa para baixo o pino # 14 do IC para o aterramento. Isso coloca o IC em uma posição de espera.

No momento em que o gatilho é removido, T1 para de conduzir, o pino # 14 agora recebe instantaneamente um pulso positivo de R1. O IC reconhece isso como um sinal de clock e rapidamente alterna sua saída de seu pino inicial nº 3 para o pino nº 2.

O próximo pulso produz o mesmo resultado, de modo que agora a saída muda do pino # 2 para o pino # 4, mas como o pino # 4 está conectado para reiniciar o pino # 15, como explicado, a situação retorna para o pino # 3 (ponto inicial) .

Assim, o procedimento é repetido toda vez que T1 recebe um disparo, seja manualmente ou por meio de um circuito externo.

Videoclipe:

Atualizar o circuito para controlar mais de uma carga

Agora vamos ver como o conceito IC 4017 acima pode ser atualizado para operar 10 cargas elétricas possíveis através de um único botão.

A ideia foi solicitada pelo Sr. Dheeraj.

Objetivos e requisitos do circuito

Eu sou Dhiraj Pathak de Assam, Índia.

De acordo com o diagrama abaixo, as seguintes operações devem ocorrer -

• O interruptor AC S1 quando ligado pela primeira vez, a carga AC 1 deve ligar e permanecer no estado ON até que S1 seja desligado. A carga AC 2 deve permanecer desligada durante esta operação
• Na segunda vez, quando S1 for novamente LIGADO, a carga CA 2 deve LIGAR e permanecer LIGADA até que S1 seja DESLIGADO. A carga AC 1 deve permanecer desligada durante esta operação
• Na terceira vez, quando S1 for novamente LIGADO, ambas as cargas CA devem LIGAR e permanecer LIGADAS até S1 ser DESLIGADO. Na quarta vez que o S1 for ligado, o ciclo de operação deve se repetir conforme mencionado nas etapas 1, 2 e 3.

Minha intenção é usar este projeto na minha sala de estar individual do meu apartamento alugado. A sala tem fiação oculta e o ventilador está localizado no centro do telhado.

A luz será conectada paralelamente ao ventilador como uma luz central para a sala. Não há tomada elétrica extra no centro do telhado. A única saída disponível é para o ventilador.

Não desejo passar fios separados do painel de controle à luz central. Portanto, pensei em projetar um circuito lógico que possa detectar o estado (ligado / desligado) da fonte de alimentação e alternar as cargas de acordo.

Para usar a luz central, não desejo manter o ventilador ligado o tempo todo e vice-versa.

Cada vez que o circuito é ligado, o último estado conhecido deve disparar a próxima operação do circuito.

O design

Um circuito de chave eletrônico simples personalizado para executar as funções mencionadas acima é mostrado abaixo, sem um MCU. Um interruptor tipo botão de campainha é usado para executar a comutação sequencial para a luz e o ventilador conectados.

O design é autoexplicativo, se você tiver alguma dúvida quanto à descrição do circuito, fique à vontade para esclarecer através de seus comentários.

Interruptor eletrônico sem botão de pressão

De acordo com a solicitação e o feedback recebido do Sr. Dheeraj, o design acima pode ser modificado para funcionar sem um botão de pressão ... isto é, usando o interruptor ON / OFF existente no lado da entrada principal para gerar as sequências de alternância especificadas .

O projeto atualizado pode ser testemunhado na figura abaixo:

Outro interessante Relé ON OFF bruxa com um único botão pode ser configurada usando um único IC 4093. Vamos aprender os procedimentos com a seguinte explicação.

2) Circuito Flip Flop CMOS preciso usando IC 4093

Detalhes de pinagem IC4093

Lista de Peças

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

O segundo conceito é sobre um circuito bastante preciso pode ser feito usando três portas de IC 4093 . Olhando para a figura, vemos que as entradas de N1 e N2 são unidas para formar inversores lógicos, assim como as portas NOT.

Isso significa que, qualquer nível lógico aplicadas às suas entradas serão invertidas nas suas saídas. Além disso, essas duas portas são conectadas em série para formar um configuração de trava com a ajuda de um loop de feedback via R5.

N1 e N2 irão travar instantaneamente no momento em que detecta um disparo positivo em sua entrada. Outra porta N3 foi introduzida basicamente para quebrar essa trava alternadamente após cada pulso de entrada subsequente.

O funcionamento do circuito pode ser melhor compreendido com a seguinte explicação:

Como funciona

Ao receber um pulso na entrada de disparo, N1 responde rapidamente, sua saída muda de estado, forçando N2 a também mudar de estado.

Isso faz com que a saída de N2 fique alta, fornecendo um feedback (via R5) para a entrada de N1 e ambos os portões travam nessa posição. Nesta posição, a saída de N2 é travada em nível lógico alto, o circuito de controle anterior ativa o relé e a carga conectada.

A saída alta também carrega lentamente C4, de modo que agora uma entrada da porta N3 torna-se alta. Nesta conjuntura, a outra entrada de N3 é mantida em nível lógico baixo por R7.

Agora, um pulso no ponto de disparo fará com que esta entrada também fique alta momentaneamente, forçando sua saída a diminuir. Isso puxará a entrada de N1 para o aterramento via D4, quebrando a trava instantaneamente.

Isso fará com que a saída de N2 fique baixa, desativando o transistor e o relé. O circuito agora está de volta ao seu estado original e pronto para o próximo acionador de entrada repetir todo o procedimento.

3) Circuito Flip Flop usando IC 4013

A rápida disponibilidade de muitos CIs CMOS hoje tornou o projeto de circuitos muito complicados uma brincadeira de criança, e sem dúvida os novos entusiastas estão gostando de fazer circuitos com esses magníficos CIs.

Um desses dispositivos é o IC 4013, que é basicamente um IC flip-flop do tipo D duplo, e pode ser usado discretamente para implementar as ações propostas.

Resumindo, o IC carrega dois módulos embutidos que podem ser facilmente configurados como flip-flops apenas adicionando alguns componentes passivos externos.

Função de pinagem do IC 4013

O IC pode ser entendido com os seguintes pontos.

Cada módulo de flip-flop individual consiste nas seguintes pinagens:

1. Q e Qdash = saídas complementares
2. CLK = entrada de relógio.
3. Dados = Pino de saída irrelevante, deve ser conectado à linha de alimentação positiva ou negativa.
4. SET e RESET = Pinagens complementares usadas para definir ou redefinir as condições de saída.

As saídas Q e Qdash mudam seus estados lógicos alternadamente em resposta às entradas set / reset ou clock pin out.

Quando uma frequência de clock é aplicada na entrada CLK, a saída Q e Qdash mudam de estado alternadamente enquanto os relógios se repetem.

Da mesma forma, o status Q e Qdash pode ser alterado pulsando manualmente o conjunto ou os pinos de reinicialização com uma fonte de tensão positiva.

Normalmente, o conjunto e o pino de reinicialização devem ser conectados ao aterramento quando não utilizados.

O diagrama de circuito a seguir mostra uma configuração simples de IC 4013 que pode ser usada como um circuito flip-flop e aplicada para as necessidades pretendidas.

Ambos podem ser utilizados se necessário; no entanto, se apenas um deles for empregado, certifique-se de que os pinos de ajuste / redefinição / dados e relógio da outra seção não utilizada estejam aterrados adequadamente.

Um exemplo de circuito flip-flop de aplicação prática pode ser visto abaixo, usando o IC 4013 explicado acima

Backup de falha de rede e memória para o circuito flip-flp

Se você estiver interessado em incluir uma memória de falha de rede e recurso de backup para o design 4013 explicado acima, você pode atualizá-lo com um backup de capacitor, conforme mostrado na figura a seguir:

Como pode ser visto, um capacitor de alto valor e rede de resistores são adicionados ao terminal de alimentação do IC, e também um par de diodos para garantir que a energia armazenada dentro do capacitor seja usada para fornecer apenas o IC e não para o outro externo estágios.

Sempre que a rede CA falha, o capacitor de 2200 uF permite que a energia armazenada alcance o pino de alimentação do IC mantendo a 'memória viva' do IC e certifique-se de que a posição de trava seja lembrada pelo IC enquanto a rede estiver indisponível .

Assim que a rede retorna, o IC entrega a ação de travamento original no relé de acordo com a situação anterior e, assim, evita que os relés percam seu status de ativação anterior durante a ausência da rede.

4) Chave seletora eletrônica SPDT 220V usando IC 741

Uma chave seletora se refere a um dispositivo que é usado para ligar e desligar um circuito elétrico alternadamente sempre que necessário.

Normalmente interruptores mecânicos são usados ​​para tais operações e são amplamente empregados sempre que a comutação elétrica é necessária. No entanto, os interruptores mecânicos têm uma grande desvantagem, eles são sujeitos a desgaste e têm a tendência de produzir faíscas e ruído de RF.

Um circuito simples explicado aqui fornece uma alternativa eletrônica para as operações acima. Usando um único no amplificador e algumas outras peças passivas baratas, uma chave seletora eletrônica muito interessante pode ser construída e usada para esse propósito.

Embora o circuito também empregue um dispositivo de entrada mecânico, este interruptor mecânico é um micro interruptor minúsculo que requer apenas empurrar alternadamente para implementar as ações de alternância propostas.

Um micro switch é um dispositivo versátil e muito resistente ao estresse mecânico e, portanto, não afeta a eficiência do circuito.

Como funciona o circuito

A figura mostra um projeto de circuito de chave seletora eletrônico simples, incorporando um 741 opamp como a parte principal.

O IC é configurado como um amplificador de alto ganho e, portanto, sua saída tem a tendência de ser facilmente acionada para lógica 1 ou lógica 0, alternadamente.

Uma pequena porção do potencial de saída é aplicada de volta à entrada não inversora do opamp

Quando o botão é operado, C1 se conecta com a entrada inversora do opamp.

Assumindo que a saída estava em 0 lógico, o opamp muda imediatamente de estado.

C1 agora começa a carregar por meio de R1.

No entanto, manter o interruptor pressionado por um longo período de tempo carregará apenas C1 fracionariamente e apenas quando for liberado C1 começa a carregar e continua a carregar até o nível de tensão de alimentação.

Como a chave está aberta, agora C1 é desconectado e isso ajuda a “reter” as informações de saída.

Agora, se o interruptor for pressionado mais uma vez, a saída alta em C1 totalmente carregado torna-se disponível na entrada inversora do amplificador operacional, o amplificador operacional mais uma vez muda de estado e cria um 0 lógico na saída para que C1 comece a descarregar, trazendo o posição do circuito à condição original.

O circuito é restaurado e está pronto para a próxima repetição do ciclo acima.

A saída é um padrão Triac gatilho configurado usado para responder às saídas do OP para as ações de comutação relevantes da carga conectada.

Lista de Peças

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

5) Flip-flop biestável de transistor

Sob este quinto e último, mas não menos importante projeto fliop flop, aprendemos alguns circuitos flip-flop transistorizados que podem ser usados ​​para alternar uma carga ON / OFF através de um único gatilho de botão. Eles também são chamados de circuitos biestáveis ​​de transistor.

O termo transistor biestável refere-se a um estado de um circuito onde o circuito funciona com um gatilho externo para se tornar estável (permanentemente) em dois estados: estado LIGADO e estado DESLIGADO, daí o nome biestável que significa estável em qualquer um dos estados LIGADO / DESLIGADO.

Esta alternância de ligar / desligar estável do circuito pode ser feita normalmente através de um botão mecânico ou através de entradas de acionamento de tensão digital.

Vamos entender os circuitos de transistor biestáveis ​​propostos com a ajuda dos dois exemplos de circuito a seguir:

Operação de Circuito

No primeiro exemplo, podemos ver um circuito de transistor de acoplamento cruzado simples que se parece muito com um multivibrador monoestável configuração exceto a base para resistores positivos que estão faltando aqui intencionalmente.

Compreender o funcionamento biestável do transistor é bastante simples.

Assim que a alimentação for LIGADA, dependendo do ligeiro desequilíbrio nos valores dos componentes e nas características do transistor, um dos transistores será LIGADO completamente, fazendo com que o outro seja DESLIGADO completamente.

Suponha que consideremos o transistor do lado direito para conduzir primeiro, ele obterá sua polarização através do LED do lado esquerdo, 1k e do capacitor de 22uF.

Uma vez que o transistor do lado direito tenha comutado completamente, o transistor esquerdo irá desligar completamente, uma vez que sua base agora será mantida no solo por meio do resistor de 10k através do coletor / emissor do transistor direito.

A posição acima será mantida sólida e permanente enquanto a energia para o circuito for mantida ou até que a chave push-to-ON seja pressionada.

Quando o botão mostrado é pressionado momentaneamente, o capacitor 22uF esquerdo agora não será capaz de mostrar qualquer resposta, uma vez que já está totalmente carregado, no entanto, o 22uF direito estando em um estado descarregado terá a oportunidade de conduzir livremente e fornecer uma polarização mais difícil para o transistor esquerdo que ligará instantaneamente revertendo a situação a seu favor, onde o transistor do lado direito será forçado a desligar.

A posição acima será mantida intacta até que o botão de pressão seja pressionado novamente. A alternância pode ser invertida alternadamente do transistor da esquerda para a direita e vice-versa, acionando o interruptor momentaneamente.

Os LEDs conectados acenderão alternadamente, dependendo de qual transistor é ativado devido às ações biestáveis.

Diagrama de circuito

Circuito flip-flop biestável de transistor usando um relé

No exemplo acima, aprendemos como alguns transistores podem ser travados em modos biestáveis ​​pressionando um único botão e usados ​​para alternar os LEds relevantes e as indicações necessárias.

Em muitas ocasiões, a alternância do relé se torna obrigatória para alternar cargas externas mais pesadas. O mesmo circuito que é explicado acima pode ser aplicado para ativar um relé ON / OFF com algumas modificações comuns.

Olhando para a seguinte configuração biestável do transistor, vemos que o circuito é basicamente idêntico ao acima, exceto o LED direito que agora é substituído por um relé e os valores do resistor foram ajustados um pouco para facilitar mais corrente que pode ser necessária para o relé ativação.
As operações do circuito também são idênticas.

Pressionar o interruptor irá DESLIGAR ou LIGAR o relé, dependendo da condição inicial do circuito.

O relé pode ser invertido alternadamente de um estado LIGADO para DESLIGADO simplesmente pressionando o botão de pressão conectado quantas vezes desejar para alternar a carga externa conectada com os contatos do relé de acordo.

Imagem de flip-flop biestável

Se você tem mais ideias para reclassificar projetos de flip-flop, por favor, compartilhe conosco, teremos o maior prazer em postá-las aqui para você e para o prazer de todos os leitores dedicados.

Circuito Flip Flop usando IC 4027

Depois de tocar na almofada do dedo sensível ao toque. O transistor T1 (um tipo de pnp) começa a operar. O pulso resultante no relógio de entrada do 4027 tem bordas extremamente lentas (devido a CI e C2).

Consequentemente (e extraordinariamente), o primeiro flip-flop J -K em 4027 serve como uma porta de controle Schmitt transformando o pulso muito lento em sua entrada (pino 13) em um sinal elétrico suave que pode ser adicionado ao relógio do próximo flip-flop entrada (pino 3).

Posteriormente, o segundo flip-flop funciona de acordo com o livro didático, fornecendo um sinal de comutação real que pode ser usado para ligar e desligar um relé através de um estágio de transistor, T2.

O relé funciona alternadamente se você tocar na placa de contato com o dedo. O consumo de corrente do circuito enquanto o relé está desligado é inferior a 1 mA e, quando o relé está ligado, é de até 50 mA. Qualquer relé que seja mais acessível pode ser usado, desde que o nível de tensão da bobina seja 12 V

No entanto, use um relé com contatos classificados corretamente ao operar um dispositivo de rede elétrica.