- Pracovné vysvetlenie
- Komponenty
- Schéma zapojenia a vysvetlenie
- Fungovanie klopného obvodu typu D.
- IC 7474
- Niektoré dôležité body
Prepínač „Clap On Clap Off“ je zaujímavý koncept, ktorý by sa mohol použiť v domácej automatizácii. Funguje ako prepínač, pomocou ktorého sa zariadenia zapínajú a vypínajú zvukom tlieskania. Jeho názov je síce „Clap switch“, ale je možné ho zapnúť akýmkoľvek zvukom s približne rovnakou výškou zvuku Clap. Hlavnou súčasťou obvodu je elektrický kondenzátorový mikrofón, ktorý sa použil ako zvukový senzor. Kondenzátorový mikrofón v podstate prevádza zvukovú energiu na elektrickú, ktorá sa postupne používa na spustenie časovača IC 555, cez tranzistor. A spustenie 555 ic funguje ako taktovací impulz pre klopný obvod typu D a rozsvieti sa LED dióda, ktorá zostane rozsvietená, kým ďalší hodinový impulz nebude znamenať až do ďalšieho tlieskania / zvuku. Toto je prepínač klapky, ktorý sa zapne pri prvom klapnutí a vypne sa pri druhom klapnutí. Ak z obvodu odstránime Flip flop typu D, LED sa po nejakom čase automaticky vypne a tento čas bude trvať 1,1xR1xC1 sekundy, čo som vysvetlil v mojom predchádzajúcom obvode klapkového spínača. Pre lepšie pochopenie odporúčam preštudovať si predošlý obvod pred preštudovaním tohto.
Pracovné vysvetlenie
Tu používame elektrický kondenzátorový mikrofón na snímanie zvuku, tranzistor na spustenie časovača IC 555, 555 IC na NASTAVENIE & RESETOVANIE klopného obvodu typu D a klopný obvod typu D na zapamätanie logickej úrovne (LED ZAPNUTÉ alebo VYPNUTÉ), kým nasledujúci Tlieskanie / zvuk.
Komponenty
Kondenzátorový mikrofón
555 Časovač IC
Tranzistor BC547
Rezistory (1k, 47k, 100k ohm)
Kondenzátor (10 uF)
IC7474 presnejšie DM74S74N (klopný flop typu D)
LED a batéria (5-9 V)
Schéma zapojenia a vysvetlenie
Pripojenia môžete vidieť vyššie v schéme zapojenia príchytiek. Tranzistor je pôvodne v stave VYPNUTÝ, pretože nie je dostatočné (0,7 V) napätie základne-vysielač na jeho zapnutie. A bod A je pri vysokom potenciáli a bod A je pripojený k aktivačnému kolíku 2 na 555 IC, v dôsledku čoho je aktivačný pin 2 tiež k vysokému potenciálu. Ako vieme, na spustenie 555 IC prostredníctvom Trigger PIN 2 musí byť napätie PIN 2 nižšie ako Vcc / 3. Takže v tomto štádiu žiadny výstup na OUT PIN 3 neznamená žiadny taktovací impulz pre klopný obvod typu D (IC 7474), teda žiadna odozva od klopného obvodu typu D, a preto LED nesvieti.
Teraz, keď produkujeme nejaký zvuk v blízkosti kondenzátorového mikrofónu, sa tento zvuk premení na elektrickú energiu a zvýši potenciál v základni, čo zapne tranzistor. Akonáhle sa tranzistor zapne, potenciál v bode A by bol nízky a spustí 555 IC z dôvodu nízkeho napätia (pod Vcc / 3) na spínacom kolíku 2. Výstupný PIN3 bude teda vysoký a pozitívne hodiny impulz bude aplikovaný na klopný obvod typu D, vďaka čomu bude klopný obvod reagovať a LED sa rozsvieti. Tento SET stav klopného obvodu zostane taký, aký je, až do nasledujúceho hodinového impulzu (ďalší klapka). Podrobné fungovanie klopného obvodu typu D je uvedené nižšie.
Tu používame časovač 555 IC v monostabilnom režime, ktorého výstup (PIN 3 z 555 IC) bol použitý ako hodinový impulz pre klopný obvod typu D. Takže hodinový impulz bude VYSOKÝ po dobu 1,1xR1xC1 sekundy a potom by sa zmenil na LOW. 555 IC operácií sa môžete naučiť prostredníctvom niektorých 555 časovacích obvodov TU.
Fungovanie klopného obvodu typu D.
Tu používame klopný obvod typu D spustený s pozitívnym okrajom, čo znamená, že tento klopný obvod reaguje iba vtedy, keď by hodinový impulz prešiel z LOW na HIGH. OUTPUT Q sa zobrazí podľa stavu INPUT D v čase prechodu hodinového impulzu (nízky na vysoký). Flip flop si pamätá tento VÝSTUPNÝ stav Q (buď VYSOKÝ alebo NÍZKY), až do nasledujúceho kladného hodinového impulzu (od najnižšieho po najvyšší). A opäť ukazuje OUPUT Q, podľa stavu vstupu D, v čase prechodu hodinového impulzu (LOW na HIGH)
Flip-flop typu D je v podstate pokročilá verzia flipflopu SR. V SR flipflop sú S = 0 a R = 0 zakázané, pretože kvôli tomu sa flip-flop správa neočakávane. Tento problém je vyriešený v klopnom obvode typu D pridaním invertora medzi oba vstupy (pozri schému) a druhý vstup je daný taktovacím impulzom do oboch brán NAND. Je zavedený invertor, aby sa zabránilo rovnakým logickým úrovniam na oboch vstupoch, takže nikdy nenastane stav „S = 0 a R = 0“.
Klopný obvod typu D nemení svoj stav, keď je taktovací impulz nízky, pretože dáva výstupnú logickú úroveň „1“ pri bránach NAND A a B, čo je vstup pre brány NAND X a Y. A keď obidva vstupy sú 1 pre brány NAND X a Y, potom sa výstup nemení (pamätajte na klopný obvod SR). Záverom je, že nezmení svoj stav, kým je taktovací impulz LOW, bez ohľadu na INPUT D. Zmení sa to iba vtedy, keď dôjde k prechodu v taktovacom pulze z LOW na HIGH. Počas obdobia HIGH a LOW sa to nezmení. Môžeme odvodiť pravdivostnú tabuľku pre tento D-klopný flop:
Clk |
D |
Q |
Q ' |
Popis |
↓ »0 |
X |
Q |
Q ' |
Pamäť žiadna zmena |
↑ »1 |
0 |
0 |
1 |
Resetovať Q »0 |
↑ »1 |
1 |
1 |
0 |
Nastaviť Q »1 |
IC 7474
Použili sme IC DM74S74N série 7474. IC DM74S74N je klopný obvod IC typu Dual D, v ktorom sú dva klopné obvody typu D, ktoré je možné použiť jednotlivo alebo ako kombináciu prepínačov typu master-slave. V našom obvode používame jeden klopný obvod typu D. Kolíky pre prvý klopný obvod D sú na ľavej strane a pre druhý klopný obvod sú na pravej strane. Existujú tiež piny PRE a CLR pre obidva klopné obvody typu D, ktoré sú piny s nízkou aktivitou. Tieto kolíky slúžili na NASTAVENIE alebo RESETOVANIE klopného obvodu typu D bez ohľadu na INPUT D a hodiny. Pripojili sme obidve k Vcc, aby boli neaktívne.
Po porozumení klopného obvodu typu D a IC DM74S74N môžeme ľahko pochopiť použitie klopného obvodu typu D v našom obvode. Keď sme prvýkrát spustili 555 IC prvým Clapom, LED dióda svieti, keď dostaneme Q = 1 a Q '= 0. A zostane ZAPNUTÝ až do ďalšieho spustenia alebo ďalšieho kladného hodinového impulzu (LOW to HIGH). Pripojili sme Q 'k INPUT D, takže keď LED svieti, Q' = 0 čaká na druhý taktovací impulz, aby ho bolo možné aplikovať na INPUT D a urobí Q = 0 a Q '= 1, čo v otočí VYPNÚŤ LED. Teraz Q '= 1 čaká na ďalší hodinový impulz, aby sa LED rozsvietila aplikáciou Q' = 1 na VSTUP D, a tak bude tento proces pokračovať.
Ak chcete vyskúšať tento obvod, musíte hlasno tlieskať, pretože tento malý kondenzátorový mikrofón nemá veľký dosah. Alebo môžete priamo zasiahnuť ľahko mikrofón (ako som to urobil vo videu).
Niektoré dôležité body
- Ak obvod najskôr nefunguje, potom pripojte CLR (PIN1 IC DM74S74N) k zemi, aby ste vynulovali klopný obvod, potom znova pripojte k Vcc, ako je to znázornené v obvode.
- Tento obvod môžeme upraviť pomocou relé na ovládanie elektronických zariadení (120 / 220V AC).
- Kontrolný PIN 5 časovača IC 555 by mal byť pripojený k zemi cez kondenzátor 0,01 uF.
- Na pripojenie LED by sme mali použiť odpor 220 ohmov.