IC 4017, IC 4093 및 IC 4013을 중심으로 간단하면서도 효과적인 전자식 토글 플립 플롭 스위치 회로 5 개를 구축 할 수 있습니다. 릴레이를 번갈아 ON OFF로 전환 , 그러면 한 번의 누름 버튼을 눌러 팬, 조명 또는 유사한 기기와 같은 전자 부하를 전환합니다.

플립 플롭 회로 란?

플립 플롭 릴레이 회로는 쌍 안정 회로 ON 또는 OFF의 두 가지 안정적인 단계가있는 개념입니다. 실제 애플리케이션 회로에서 사용하면 연결된 부하가 외부 ON / OFF 스위칭 트리거에 응답하여 ON 상태에서 OFF 상태로 또는 그 반대로 전환 할 수 있습니다.

다음 예에서는 4017 IC 및 4093 IC 기반 플립 플롭 릴레이 회로를 만드는 방법을 배웁니다. 이들은 누름 버튼을 통해 대체 트리거에 응답하도록 설계되었으며 이에 따라 릴레이 및 부하를 ON 상태에서 OFF 상태로 또는 그 반대로 교대로 작동합니다.

소수의 다른 수동 구성 요소 만 추가하면 수동 또는 전자적으로 후속 입력 트리거를 통해 정확하게 토글하도록 회로를 만들 수 있습니다.

수동 또는 전자 단계의 외부 트리거를 통해 작동 할 수 있습니다.

1) IC 4017을 사용한 간단한 전자식 토글 스위치 플립 플롭 회로

첫 번째 아이디어는 IC 4017 주변에 구축 된 유용한 전자 플립 플롭 토글 스위치 회로에 대해 이야기합니다. 여기서 구성 요소 수는 최소이며 얻은 결과는 항상 기준에 달합니다.

그림을 참조하면 IC가 표준 구성에 연결되어 있음을 알 수 있습니다. 즉, 출력에서 높은 로직이 적용된 클록의 영향으로 한 핀에서 다른 핀으로 이동합니다. 핀 # 14 .

클록 입력에서의 대체 토글은 클록 펄스로 인식되고 출력 핀에서 필요한 토글로 변환됩니다. 전체 작업은 다음과 같은 사항으로 이해 될 수 있습니다.

부품 목록

R4 = 10K,
R5 = 100K,
R6, R7 = 4K7,
C6, C7 = 10µF / 25V,
C8 = 1000µF / 25V,
C10 = 0.1, 디스크,
모든 다이오드는 1N4007입니다.
IC = 4017,
T1 = BC 547, T2 = BC 557,
IC2 = 7812
변압기 = 0-12V, 500ma, 영역 사양에 따라 입력.

작동 원리

핀 # 14의 모든 로직 하이 펄스에 응답하여 IC 4017의 출력 핀이 3, 4, 2, 7, 1, 5, 6의 순서로 # 3에서 # 11까지 순차적으로 하이로 전환된다는 것을 알고 있습니다. 9, 10 및 11.

그러나 위의 핀 중 하나를 재설정 핀 # 15에 연결하여이 과정을 언제든지 중지하고 반복 할 수 있습니다.

예를 들어 (현재의 경우) IC의 4 번 핀이 15 번 핀에 연결되어 있으므로 시퀀스가 제한되고 시퀀스 (논리적 높음)가 도달 할 때마다 초기 위치 (핀 3 번)로 되돌아갑니다. 핀 # 4와 사이클이 반복됩니다.

이는 단순히 시퀀스가 일반적인 토글 동작을 구성하는 앞뒤로 핀 # 3에서 핀 # 2로 토글된다는 것을 의미합니다. 이 전자 토글 스위치 회로의 작동은 다음과 같이 더 이해 될 수 있습니다.

포지티브 트리거가 T1의베이스에 적용될 때마다 IC의 14 번 핀을 전도하여 접지로 당깁니다. 이것은 IC를 대기 위치로 만듭니다.

트리거가 제거되는 순간 T1은 전도를 멈추고 핀 # 14는 R1에서 즉시 포지티브 펄스를 수신합니다. IC는 이것을 클럭 신호로 인식하고 초기 핀 # 3에서 핀 # 2로 신속하게 출력을 토글합니다.

다음 펄스는 동일한 결과를 생성하여 이제 출력이 핀 # 2에서 핀 # 4로 이동하지만, 설명 된대로 핀 # 4가 리셋 핀 # 15에 연결되어 있으므로 상황은 다시 핀 # 3 (초기 점)으로 바운스됩니다. .

따라서 T1이 수동으로 또는 외부 회로를 통해 트리거를 수신 할 때마다 절차가 반복됩니다.

비디오 클립:

둘 이상의 부하를 제어하도록 회로 업그레이드

이제 위의 IC 4017 개념을 업그레이드하여 단일 푸시 버튼을 통해 가능한 10 개의 전기 부하를 작동하는 방법을 살펴 보겠습니다.

아이디어는 Dheeraj 씨가 요청했습니다.

회로 목표 및 요구 사항

“공기 다이어프램 펌프 작동 원리 ”

저는 인도 아삼 출신의 Dhiraj Pathak입니다.

아래 다이어그램에 따라 다음 작업이 수행되어야합니다.

AC 스위치 S1을 처음 켰을 때 AC 부하 1은 S1이 꺼질 때까지 ON 상태를 유지해야합니다. AC 부하 2는이 작업 중에 꺼져 있어야합니다.
두 번째로 S1이 다시 켜지면 AC 부하 2가 켜지고 S1이 꺼질 때까지 켜져 있어야합니다. AC 부하 1은이 작업 중에 꺼져 있어야합니다.
세 번째로 S1이 다시 켜지면 두 AC 부하가 모두 켜지고 S1이 꺼질 때까지 계속 켜져 있어야합니다. S1이 네 번째로 켜지면 1, 2, 3 단계에서 언급 한대로 작동주기가 반복되어야합니다.

내 의도는 내 임대 아파트의 내 싱글 거실에서이 디자인을 사용하는 것입니다. 방에는 배선이 숨겨져 있고 팬은 지붕 중앙에 있습니다.

조명은 실내의 중앙 조명으로 팬과 평행하게 연결됩니다. 지붕 중앙에는 추가 전원 콘센트가 없습니다. 사용 가능한 콘센트 만 팬용입니다.

배전반에서 중앙 조명까지 별도의 전선을 연결하고 싶지 않습니다. 따라서 전원의 상태 (On / OFF)를 감지하고 그에 따라 부하를 전환 할 수있는 논리 회로를 설계하려고합니다.

중앙 조명을 사용하기 위해 팬을 항상 켜진 상태로 유지하고 싶지 않으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

회로의 전원이 켜질 때마다 마지막으로 알려진 상태가 회로의 다음 작동을 트리거해야합니다.

디자인

위에서 언급 한 기능을 수행하도록 사용자 정의 된 간단한 전자 스위치 회로는 MCU없이 아래에 나와 있습니다. 벨 푸시 버튼형 스위치는 연결된 조명 및 팬에 대한 순차적 전환을 실행하는 데 사용됩니다.

디자인은 자명하므로 회로 설명에 대해 의문이 있으시면 의견을 통해 자유롭게 설명하십시오.

푸시 버튼이없는 전자 스위치

Dheeraj 씨로부터받은 요청과 피드백에 따라, 위의 디자인은 푸시 버튼없이 작동하도록 수정할 수 있습니다 .... 즉, 지정된 토글 시퀀스를 생성하기 위해 전원 입력 측의 기존 ON / OFF 스위치를 사용하여 .

업데이트 된 디자인은 아래 그림에서 확인할 수 있습니다.

또 다른 흥미로운 ON OFF 릴레이 버튼 하나로 마녀는 하나의 IC 4093을 사용하여 구성 할 수 있습니다. 다음 설명으로 절차를 배우겠습니다.

2) IC 4093을 사용한 정확한 CMOS 플립 플롭 회로

IC4093 핀아웃 세부 사항

부품 목록

R3 = 10K,
R4, R5 = 2M2,
R6, R7 = 39K,
C4, C5 = 0.22, 디스크,
C6 = 100µF / 25V,
D4, D5 = 1N4148,
T1 = BC 547,
IC = 4093,

두 번째 개념은 다소 정확한 회로를 만들 수 있다는 것입니다. IC 4093의 3 개 게이트 사용 . 그림을 보면 N1과 N2의 입력이 서로 결합되어 NOT 게이트처럼 논리 인버터를 형성하는 것을 볼 수 있습니다.

즉, 논리 수준 입력에 적용된 것은 출력에서 반전됩니다. 또한이 두 게이트는 직렬로 연결되어 래치 구성 R5를 통한 피드백 루프의 도움으로.

N1과 N2는 입력에서 포지티브 트리거를 감지하는 순간 즉시 래치합니다. 다른 게이트 N3이 기본적으로 도입되어 모든 후속 입력 펄스 후에이 래치를 교대로 차단합니다.

회로의 기능은 다음 설명으로 더 이해 될 수 있습니다.

작동 원리

트리거 입력에서 펄스를 수신하면 N1이 빠르게 응답하고 출력이 상태를 변경하여 N2도 상태를 변경합니다.

이로 인해 N2의 출력이 높아져 N1의 입력에 피드백 (R5를 통해)을 제공하고 두 게이트가 해당 위치에서 래치됩니다. 이 위치에서 N2의 출력은 로직 하이에서 잠기고 선행 제어 회로는 릴레이와 연결된 부하를 활성화합니다.

높은 출력은 또한 천천히 C4를 충전하므로 이제 게이트 N3의 한 입력이 높아집니다. 이 시점에서 N3의 다른 입력은 R7에 의해 로직 로우로 유지됩니다.

이제 트리거 지점에서 펄스가 발생하면이 입력도 순간적으로 높아져 출력이 낮아집니다. 이렇게하면 N1의 입력이 D4를 통해 접지되어 즉시 래치가 해제됩니다.

이렇게하면 N2의 출력이 낮아져 트랜지스터와 릴레이가 비활성화됩니다. 이제 회로가 원래 상태로 돌아가고 다음 입력 트리거가 전체 절차를 반복 할 준비가되었습니다.

3) IC 4013을 이용한 Flip Flop 회로

오늘날 많은 CMOS IC의 빠른 가용성은 훨씬 복잡한 회로 설계를 어린이의 놀이로 만들었으며, 새로운 애호가들은이 멋진 IC로 회로를 만드는 것을 즐기고 있습니다.

그러한 장치 중 하나가 기본적으로 듀얼 D 형 플립 플롭 IC 인 IC 4013이며 제안 된 동작을 구현하기 위해 개별적으로 사용될 수 있습니다.

간단히 말해서 IC는 몇 개의 외부 수동 부품을 추가하기 만하면 플립 플롭으로 쉽게 구성 할 수있는 2 개의 내장 모듈이 있습니다.

IC 4013 핀아웃 기능

IC는 다음과 같은 점으로 이해 될 수있다.

각 개별 플립 플롭 모듈은 다음과 같은 핀 배열로 구성됩니다.

Q 및 Qdash = 보완 출력
CLK = 클럭 입력.
데이터 = 관련없는 핀 출력, 양극 공급 라인 또는 음극 공급 라인에 연결되어야합니다.
설정 및 재설정 = 출력 조건을 설정하거나 재설정하는 데 사용되는 보완 핀 배치.

출력 Q 및 Qdash는 설정 / 리셋 또는 클록 핀 출력 입력에 응답하여 논리 상태를 교대로 전환합니다.

CLK 입력에 클록 주파수가 적용되면 클록이 계속 반복되는 한 출력 Q 및 Qdash 상태가 번갈아 변경됩니다.

마찬가지로 Q 및 Qdash 상태는 양 전압 소스로 세트 또는 리셋 핀을 수동으로 펄싱하여 변경할 수 있습니다.

일반적으로 사용하지 않을 때는 세트와 리셋 핀을 접지에 연결해야합니다.

다음 회로 다이어그램은 플립 플롭 회로로 사용하고 의도 된 요구에 적용 할 수있는 간단한 IC 4013 설정을 보여줍니다.

필요한 경우 둘 다 사용할 수 있지만 둘 중 하나만 사용하는 경우 사용되지 않는 다른 섹션의 설정 / 리셋 / 데이터 및 클록 핀이 적절하게 접지되었는지 확인합니다.

위에서 설명한 4013 IC를 사용하여 실제 응용 플립 플롭 회로 예를 아래에서 볼 수 있습니다.

Flip Flp 회로를위한 주전원 오류 백업 및 메모리

위에 설명 된 4013 설계를위한 주전원 장애 메모리 및 백업 시설을 포함하려는 경우 다음 그림과 같이 커패시터 백업으로 업그레이드 할 수 있습니다.

알 수 있듯이 고가의 커패시터 및 저항 네트워크가 IC의 공급 단자와 함께 추가되고 커패시터 내부에 저장된 에너지가 다른 외부가 아닌 IC에만 공급되는 데 사용되도록 두 개의 다이오드가 추가됩니다. 단계.

“집에서 스턴 건을 만드는 방법 ”

전원 AC에 장애가 발생할 때마다 2200 uF 커패시터는 저장된 에너지가 IC의 공급 핀에 도달하여 IC의 '메모리가 살아있는'상태를 유지하고 전원을 사용할 수없는 동안 IC가 래치 위치를 기억하는지 확인합니다. .

전원이 복귀하자마자 IC는 이전 상황에 따라 릴레이에 원래 래칭 동작을 전달하므로 전원이없는 동안 릴레이가 이전 스위치 ON 상태를 잃지 않도록 방지합니다.

4) IC 741을 사용하는 SPDT 전자 220V 토글 스위치

토글 스위치는 필요할 때마다 전기 회로를 번갈아 켜고 끄는 데 사용되는 장치를 말합니다.

일반적으로 기계식 스위치 이러한 작업에 사용되며 전기적 스위칭이 필요한 모든 곳에서 광범위하게 사용됩니다. 그러나 기계식 스위치에는 한 가지 큰 단점이 있으며 마모가 발생하기 쉽고 스파크 및 RF 노이즈를 생성하는 경향이 있습니다.

여기에 설명 된 간단한 회로는 위의 작업에 대한 전자적 대안을 제공합니다. 단일 사용 앰프에서 그리고 다른 몇 가지 저렴한 수동 부품, 매우 흥미로운 전자 토글 스위치를 제작하여 상기 목적으로 사용할 수 있습니다.

회로도 기계식 입력 장치를 사용하지만이 기계식 스위치는 제안 된 토글 동작을 구현하기 위해 번갈아 가며 누르면되는 작은 마이크로 스위치입니다.

마이크로 스위치는 다목적 장치이며 기계적 스트레스에 매우 강하기 때문에 회로의 효율성에 영향을 미치지 않습니다.

회로의 기능

그림은 741 opamp를 주요 부품으로 통합 한 간단한 전자 토글 스위치 회로 설계를 보여줍니다.

IC는 고 이득 증폭기로 구성되어 있으므로 출력이 로직 1 또는 로직 0으로 번갈아 쉽게 트리거되는 경향이 있습니다.

출력 전위의 작은 부분이 opamp의 비 반전 입력에 다시 적용됩니다.

푸시 버튼이 작동되면 C1은 opamp의 반전 입력에 연결됩니다.

출력이 논리 0에 있다고 가정하면 opamp는 즉시 상태를 변경합니다.

“온도 센서가 있는 arduino 팬 제어 ”

C1은 이제 R1을 통해 충전을 시작합니다.

그러나 스위치를 더 길게 누르면 C1이 부분적으로 만 충전되고 해제 된 경우에만 C1이 충전을 시작하고 공급 전압 수준까지 계속 충전합니다.

스위치가 열려 있기 때문에 이제 C1이 연결 해제되고 출력 정보를 '유지'하는 데 도움이됩니다.

이제 스위치를 다시 한 번 누르면 완전히 충전 된 C1의 높은 출력이 연산 증폭기의 반전 입력에서 사용할 수있게되고 연산 증폭기는 다시 상태를 변경하고 출력에서 논리 0을 생성하여 C1이 방전을 시작합니다. 원래 상태에 대한 회로의 위치.

회로가 복원되고 위주기의 다음 반복을 위해 준비됩니다.

출력은 표준입니다. 트라이 악 트리거 설정 연결된 부하의 관련 스위칭 동작에 대한 opamp의 출력에 응답하는 데 사용됩니다.

부품 목록

R1, R8 = 1M,
R2, R3, R5, R6 = 10K,
R4 = 220K,
R7 = 1K
C1 = 0.1uF,
C2, C3 = 474 / 400V,
S1 = 마이크로 스위치 푸시 버튼,
IC1 = 741
트라이 액 BT136

5) 트랜지스터 쌍 안정 플립 플롭

이 다섯 번째이자 마지막 플롭 플롭 설계에서는 단일 푸시 버튼 트리거를 통해 부하를 ON / OFF하는 데 사용할 수있는 두 개의 트랜지스터 화 된 플립 플롭 회로를 배웁니다. 이를 트랜지스터 쌍 안정 회로라고도합니다.

트랜지스터 쌍 안정이라는 용어는 회로가 외부 트리거와 함께 작동하여 ON 상태와 OFF 상태의 두 가지 상태에서 안정적으로 (영구적으로) 작동하는 회로의 상태를 나타냅니다. 따라서 쌍 안정이라는 이름은 ON / OFF 상태에서 안정을 의미합니다.

회로의이 ON / OFF 안정 토글은 일반적으로 기계식 푸시 버튼 또는 디지털 전압 트리거 입력을 통해 수행 될 수 있습니다.

다음 두 가지 회로 예를 사용하여 제안 된 쌍 안정 트랜지스터 회로를 이해해 보겠습니다.

회로 작동

첫 번째 예에서는 간단한 교차 결합 트랜지스터 회로를 볼 수 있습니다. 단 안정 멀티 바이브레이터 여기에서 의도적으로 누락 된베이스 대 포지티브 저항을 제외한 구성.

트랜지스터 쌍 안정 기능을 이해하는 것은 다소 간단합니다.

전원이 켜지 자마자 부품 값과 트랜지스터 특성의 약간의 불균형에 따라 트랜지스터 중 하나가 완전히 켜지고 다른 하나는 완전히 꺼집니다.

오른쪽 트랜지스터가 먼저 전도한다고 가정하면 왼쪽 LED, 1k 및 22uF 커패시터를 통해 바이어스를 얻을 수 있습니다.

오른쪽 트랜지스터가 완전히 전환되면 왼쪽 트랜지스터는 이제 기본이 오른쪽 트랜지스터 컬렉터 / 이미 터를 통해 10k 저항을 통해 접지에 고정되므로 완전히 꺼집니다.

위의 위치는 회로에 대한 전원이 유지되는 동안 또는 푸시-온 스위치를 누를 때까지 견고하고 영구적으로 유지됩니다.

표시된 푸시 버튼을 잠시 누르면 왼쪽 22uF 커패시터가 이미 완전히 충전 되었기 때문에 응답을 표시 할 수 없습니다. 그러나 오른쪽 22uF가 방전 상태에 있으면 자유롭게 전도 할 수있는 기회가 주어지고 상황을 유리하게 되돌 리면서 즉시 스위치를 켜는 왼쪽 트랜지스터는 오른쪽 트랜지스터가 강제로 차단됩니다.

위의 위치는 누름 버튼을 다시 누를 때까지 그대로 유지됩니다. 토글 링은 일시적으로 푸시 스위치를 작동하여 왼쪽에서 오른쪽 트랜지스터로 또는 그 반대로 전환 할 수 있습니다.

연결된 LED는 쌍 안정 동작으로 인해 활성화 된 트랜지스터에 따라 교대로 켜집니다.

회로도

릴레이를 사용하는 트랜지스터 쌍 안정 플립 플롭 회로

위의 예에서 단일 푸시 버튼을 눌러 쌍 안정 모드에서 래치하도록 두 개의 트랜지스터를 만들고 관련 LEd 및 필수 표시를 토글하는 데 사용하는 방법을 배웠습니다.

많은 경우에 더 무거운 외부 부하를 전환하기 위해 릴레이 토글 링이 필수적입니다. 위에서 설명한 것과 동일한 회로를 일반적인 수정으로 릴레이 ON / OFF 활성화에 적용 할 수 있습니다.

다음 트랜지스터 쌍 안정 구성을 살펴보면 현재 릴레이로 교체 된 오른쪽 LED와 릴레이에 필요할 수있는 더 많은 전류를 용이하게하기 위해 저항 값이 약간 조정 된 것을 제외하고는 회로가 기본적으로 위와 동일하다는 것을 알 수 있습니다. 활성화.
회로의 작동도 동일합니다.

스위치를 누르면 회로의 초기 상태에 따라 릴레이가 꺼 지거나 켜집니다.

릴레이 접점에 연결된 외부 부하를 적절히 전환하기 위해 부착 된 누름 버튼을 원하는만큼 누르기 만하면 릴레이가 ON 상태에서 OFF 상태로 교대로 전환 될 수 있습니다.