5 interesantes circuitos flip-flop: carga ON / OFF con pulsador

5 interesantes circuitos flip-flop: carga ON / OFF con pulsador

Se pueden construir cinco circuitos de interruptores basculantes electrónicos simples pero efectivos alrededor del IC 4017, IC 4093 e IC 4013. Veremos cómo se pueden implementar para encender un relé alternativamente ON OFF , que a su vez cambiará una carga electrónica como ventilador, luces o cualquier aparato similar presionando un solo botón.

¿Qué es un circuito Flip Flop?

Un circuito de relé flip flop funciona en un circuito biestable concepto en el que tiene dos etapas estables ON u OFF. Cuando se usa en circuitos de aplicaciones prácticas, permite que una carga conectada cambie alternativamente de un estado ENCENDIDO a un estado APAGADO y viceversa en respuesta a un disparador de conmutación ENCENDIDO / APAGADO externo.

En nuestros siguientes ejemplos, aprenderemos cómo hacer circuitos de relé flip flop basados ​​en 4017 IC y 4093 IC. Estos están diseñados para responder a disparos alternativos a través del botón pulsador y, en consecuencia, operan un relé y una carga alternativamente desde un estado ON a OFF y viceversa.



Al agregar solo un puñado de otros componentes pasivos, se puede hacer que el circuito cambie con precisión a través de activadores de entrada posteriores, ya sea de forma manual o electrónica.

Pueden operarse a través de disparadores externos ya sea de forma manual o electrónica.

1) Circuito de flip-flop de interruptor de palanca electrónico simple con IC 4017

La primera idea habla de un útil circuito de interruptor de palanca basculante electrónico construido alrededor del IC 4017. El recuento de componentes aquí es mínimo, y el resultado obtenido siempre está a la altura.

Con referencia a la figura, vemos que el IC está cableado en su configuración estándar, es decir, un alto lógico en su salida cambia de un pin a otro en la influencia del reloj aplicado en su pin # 14 .

El cambio alternativo en su entrada de reloj se reconoce como pulsos de reloj y se convierte en el cambio requerido en sus pines de salida. Me permite entender toda la operación con los siguientes puntos:

4017 circuito flip flop

Lista de partes

  • R4 = 10 K,
  • R5 = 100 K,
  • R6, R7 = 4K7,
  • C6, C7 = 10 µF / 25 V,
  • C8 = 1000 µF / 25 V,
  • C10 = 0,1, DISCO,
  • TODOS LOS DIODOS SON 1N4007,
  • IC = 4017,
  • T1 = BC 547, T2 = BC 557,
  • IC2 = 7812
  • TRANSFORMADOR = 0-12V, 500ma, ENTRADA SEGÚN LAS ESPECIFICACIONES DEL ÁREA.

Cómo funciona

Sabemos que en respuesta a cada pulso lógico alto en el pin # 14, los pines de salida del IC 4017 se conmutan a alto secuencialmente del # 3 al # 11 en el orden: 3, 4, 2, 7, 1, 5, 6, 9, 10 y 11.

Sin embargo, este procedimiento puede detenerse en cualquier instante y repetirse simplemente conectando cualquiera de los pines anteriores al pin de reinicio # 15.

Por ejemplo (en el caso presente), el pin n. ° 4 del IC está conectado al pin n. ° 15, por lo tanto, la secuencia se restringirá y volverá a su posición inicial (pin n. ° 3) cada vez que la secuencia (lógica alta) alcance pin # 4 y el ciclo se repite.

Simplemente significa que ahora la secuencia cambia de la patilla n. ° 3 a la patilla n. ° 2 de un lado a otro, lo que constituye una acción de alternancia típica. El funcionamiento de este circuito de interruptor de palanca electrónico se puede entender mejor de la siguiente manera:

Cada vez que se aplica un disparador positivo a la base de T1, conduce y tira hacia abajo el pin # 14 del IC a tierra. Esto lleva el IC a una posición de espera.

En el momento en que se quita el gatillo, T1 deja de conducir, el pin # 14 ahora recibe instantáneamente un pulso positivo de R1. El IC reconoce esto como una señal de reloj y rápidamente cambia su salida desde su pin inicial # 3 al pin # 2.

El siguiente pulso produce el mismo resultado, de modo que ahora la salida cambia del pin n. ° 2 al pin n. ° 4, pero dado que el pin n. ° 4 está conectado para restablecer el pin n. ° 15, como se explicó, la situación vuelve al pin n. ° 3 (punto inicial) .

Por tanto, el procedimiento se repite cada vez que T1 recibe un disparo, ya sea manualmente o mediante un circuito externo.

Clip de vídeo:

Actualización del circuito para controlar más de una carga

Ahora veamos cómo el concepto IC 4017 anterior se puede actualizar para operar 10 posibles cargas eléctricas a través de un solo botón.

La idea fue solicitada por el Sr. Dheeraj.

Objetivos y requisitos del circuito

Soy Dhiraj Pathak de Assam, India.

Según el diagrama a continuación, se deben realizar las siguientes operaciones:

  • El interruptor de CA S1 cuando se enciende por primera vez, la carga de CA 1 debe encenderse y permanecer en estado encendido hasta que S1 se apague. La carga de CA 2 debe permanecer apagada durante esta operación
  • La segunda vez, cuando S1 se enciende nuevamente, la carga de CA 2 debe encenderse y permanecer encendida hasta que S1 se apague. La carga de CA 1 debe permanecer apagada durante esta operación
  • La tercera vez, cuando S1 se enciende nuevamente, ambas cargas de CA deben encenderse y permanecer encendidas hasta que S1 se apague. La cuarta vez que se enciende el S1, el ciclo de operación debe repetirse como se menciona en los pasos 1, 2 y 3.

Mi intención es utilizar este diseño en mi sala de estar individual de mi apartamento alquilado. La habitación tiene cableado oculto y el ventilador está ubicado en el centro del techo.

La luz se conectará en paralelo al ventilador como luz central de la habitación. No hay toma de corriente adicional en el centro del techo. La única salida disponible es para el ventilador.

No deseo tender cables separados desde el tablero de distribución hasta la luz central. Por lo tanto, pensé en diseñar un circuito lógico que pueda detectar el estado (encendido / apagado) de la fuente de alimentación y cambiar las cargas en consecuencia.

Para usar la luz central, no deseo mantener el ventilador encendido todo el tiempo y viceversa.

Cada vez que se enciende el circuito, el último estado conocido debería activar la siguiente operación del circuito.

El diseño

A continuación, se muestra un circuito de interruptor electrónico simple personalizado para realizar las funciones mencionadas anteriormente, sin una MCU. Se utiliza un interruptor tipo campana para ejecutar la conmutación secuencial de la luz y el ventilador conectados.

El diseño se explica por sí mismo, si tiene alguna duda con respecto a la descripción del circuito, no dude en aclararla a través de sus comentarios.

circuito de flip flop controlado por pulsador ON OFF

Interruptor electrónico sin pulsador

Según la solicitud y los comentarios recibidos del Sr. Dheeraj, el diseño anterior se puede modificar para que funcione sin un botón ... es decir, utilizando el interruptor de ENCENDIDO / APAGADO existente en el lado de entrada de la red para generar las secuencias de alternancia especificadas .

El diseño actualizado se puede ver en la siguiente figura:

Interruptor electrónico sin pulsador

Otro interesante ON OFF relé La bruja con un solo botón se puede configurar usando un solo IC 4093. Aprendamos los procedimientos con la siguiente explicación.

2) Circuito Flip Flop CMOS preciso con IC 4093

Circuito flip flop simple con puertas nand IC 4093

Detalles del pinout IC4093

Lista de partes

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

El segundo concepto se trata de un circuito bastante preciso que se puede hacer utilizando tres puertas de IC 4093 . Al observar la figura, vemos que las entradas de N1 y N2 se unen para formar inversores lógicos, al igual que las puertas NOT.

Significa que, cualquier nivel lógico aplicados a sus entradas se invertirán en sus salidas. Además, estas dos puertas están conectadas en serie para formar una configuración del pestillo con la ayuda de un circuito de retroalimentación vía R5.

N1 y N2 se enclavarán instantáneamente en el momento en que detecten un disparador positivo en su entrada. Se ha introducido otra puerta N3 básicamente para romper este pestillo alternativamente después de cada pulso de entrada subsiguiente.

El funcionamiento del circuito se puede entender mejor con la siguiente explicación:

Cómo funciona

Al recibir un pulso en la entrada del disparador, N1 responde rápidamente, su salida cambia de estado obligando a N2 a cambiar también de estado.

Esto hace que la salida de N2 se eleve proporcionando una retroalimentación (a través de R5) a la entrada de N1 y ambas puertas se bloquean en esa posición. En esta posición, la salida de N2 está bloqueada en lógica alta, el circuito de control anterior activa el relé y la carga conectada.

La salida alta también carga lentamente C4, de modo que ahora una entrada de la puerta N3 se vuelve alta. En esta coyuntura, la otra entrada de N3 se mantiene en lógica baja por R7.

Ahora, un pulso en el punto de activación hará que esta entrada también suba momentáneamente, forzando su salida a bajar. Esto atraerá la entrada de N1 a tierra a través de D4, rompiendo instantáneamente el pestillo.

Esto hará que la salida de N2 sea baja, desactivando el transistor y el relé. El circuito ahora ha vuelto a su estado original y está listo para que el siguiente disparador de entrada repita todo el procedimiento.

3) Circuito Flip Flop con IC 4013

La rápida disponibilidad de muchos circuitos integrados CMOS en la actualidad ha hecho que el diseño de circuitos muy complicados sea un juego de niños y, sin duda, los nuevos entusiastas están disfrutando de hacer circuitos con estos magníficos circuitos integrados.

Uno de estos dispositivos es el IC 4013, que es básicamente un circuito integrado flip-flop de tipo D dual, y puede usarse discretamente para implementar las acciones propuestas.

En resumen, el IC lleva dos módulos integrados que se pueden configurar fácilmente como flip flops con solo agregar algunos componentes pasivos externos.

Función de asignación de pines IC 4013

El IC puede entenderse con los siguientes puntos.

Cada módulo flip flop individual consta de los siguientes pines:

  1. Q y Qdash = salidas complementarias
  2. CLK = Entrada de reloj.
  3. Datos = Pin irrelevante, debe estar conectado a la línea de alimentación positiva o la línea de alimentación negativa.
  4. SET y RESET = Salidas de clavijas complementarias utilizadas para configurar o restablecer las condiciones de salida.

Las salidas Q y Qdash cambian sus estados lógicos alternativamente en respuesta a las entradas set / reset o pin out del reloj.

Cuando se aplica una frecuencia de reloj en la entrada CLK, las salidas Q y Qdash cambian de estado alternativamente siempre que los relojes sigan repitiéndose.

De manera similar, el estado de Q y Qdash se puede cambiar pulsando manualmente el conjunto o los pines de reinicio con una fuente de voltaje positivo.

Normalmente, el conjunto y el pin de reinicio deben estar conectados a tierra cuando no se utilizan.

El siguiente diagrama de circuito muestra una configuración simple de IC 4013 que puede usarse como un circuito flip flop y aplicarse para las necesidades previstas.

Ambos se pueden utilizar si es necesario, sin embargo, si solo se emplea uno de ellos, asegúrese de que los pines de configuración / reinicio / datos y reloj de la otra sección no utilizada estén conectados a tierra adecuadamente.

Diagrama de conexión de pines IC 4013

A continuación se puede ver un ejemplo de circuito flip flop de aplicación práctica, utilizando el 4013 IC explicado anteriormente

Diagrama de circuito del flip flop IC 4013

Copia de seguridad y memoria de falla de red para el circuito Flip Flp

Si está interesado en incluir una memoria de falla de red y una función de respaldo para el diseño 4013 explicado anteriormente, puede actualizarlo con un capacitor de respaldo como se muestra en la siguiente figura:

Circuito flip flop IC 4013 con memoria de fallo de red

Como se puede ver, se agrega una red de condensadores y resistencias de alto valor con el terminal de suministro del IC, y también un par de diodos para garantizar que la energía almacenada dentro del condensador se use para suministrar solo el IC y no al otro externo. etapas.

Siempre que falla la red de CA, el capacitor de 2200 uF de manera constante y muy lenta permite que su energía almacenada alcance el pin de suministro del IC, manteniendo viva la 'memoria' del IC y para asegurarse de que el IC recuerde la posición del pestillo mientras la red no está disponible. .

Tan pronto como regresa la red, el IC entrega la acción de enclavamiento original en el relé como en la situación anterior, y así evita que los relés pierdan su estado de encendido anterior durante la ausencia de la red.

4) Interruptor de palanca electrónico SPDT 220V usando IC 741

Un interruptor de palanca se refiere a un dispositivo que se utiliza para encender y apagar un circuito eléctrico alternativamente cuando sea necesario.

Normalmente interruptores mecánicos se utilizan para tales operaciones y se emplean ampliamente donde se requiere conmutación eléctrica. Sin embargo, los interruptores mecánicos tienen un gran inconveniente, son propensos a desgastarse y tienden a producir chispas y ruido de RF.

Un circuito simple que se explica aquí proporciona una alternativa electrónica a las operaciones anteriores. Usando un solo en amplificador y algunas otras partes pasivas baratas, se puede construir y usar un interruptor de palanca electrónico muy interesante para dicho propósito.

Aunque el circuito también emplea un dispositivo de entrada mecánico, este interruptor mecánico es un microinterruptor diminuto que solo requiere un empuje alternativo para implementar las acciones de alternancia propuestas.

Un microinterruptor es un dispositivo versátil y muy resistente a la tensión mecánica y, por lo tanto, no afecta la eficiencia del circuito.

Cómo funciona el circuito

La figura muestra un sencillo diseño de circuito de interruptor de palanca electrónico, que incorpora un opamp 741 como parte principal.

El IC está configurado como un amplificador de alta ganancia y, por lo tanto, su salida tiene la tendencia de activarse fácilmente a 1 lógico o 0 lógico, alternativamente.

Una pequeña parte del potencial de salida se aplica de nuevo a la entrada no inversora del opamp

Cuando se opera el pulsador, C1 se conecta con la entrada inversora del opamp.

Suponiendo que la salida estaba en 0 lógico, el opamp cambia de estado inmediatamente.

C1 ahora comienza a cargarse a través de R1.

Sin embargo, mantener presionado el interruptor durante un período de tiempo más largo solo cargará C1 en forma fraccionada y solo cuando se libera, C1 comienza a cargarse y continúa cargándose hasta el nivel de voltaje de suministro.

Debido a que el interruptor está abierto, ahora C1 se desconecta y esto le ayuda a 'retener' la información de salida.

Ahora, si se presiona el interruptor una vez más, la salida alta a través del C1 completamente cargado se vuelve disponible en la entrada inversora del amplificador operacional, el amplificador operacional cambia nuevamente de estado y crea un 0 lógico en la salida para que C1 comience a descargar y traiga el posición del circuito a la condición original.

El circuito se restablece y está listo para la siguiente repetición del ciclo anterior.

La salida es un estándar configuración del gatillo triac utilizado para responder a las salidas del opamp para las acciones de conmutación relevantes de la carga conectada.

Lista de partes

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

5) Flip Flop biestable de transistor

Bajo este quinto y último pero no menos importante diseño de fliop flop, aprendemos un par de circuitos flip flop transistorizados que se pueden usar para alternar una carga entre ENCENDIDO / APAGADO a través de un solo disparador de botón. También se denominan circuitos biestables de transistores.

El término transistor biestable se refiere a un estado de un circuito donde el circuito funciona con un disparador externo para volverse estable (permanentemente) en dos estados: estado ON y estado OFF, de ahí el nombre biestable que significa estable en cualquiera de los estados ON / OFF.

Esta conmutación estable de ENCENDIDO / APAGADO del circuito alternativamente podría realizarse normalmente a través de un botón pulsador mecánico o mediante entradas de disparo de voltaje digital.

Entendamos los circuitos de transistores biestables propuestos con la ayuda de los siguientes dos ejemplos de circuitos:

Operación del circuito

En el primer ejemplo podemos ver un circuito de transistor de acoplamiento cruzado simple que se parece bastante a un multivibrador monoestable configuración excepto la base a las resistencias positivas que faltan aquí intencionalmente.

Comprender el funcionamiento biestable del transistor es bastante sencillo.

Tan pronto como se enciende la alimentación, dependiendo del ligero desequilibrio en los valores de los componentes y las características del transistor, uno de los transistores se encenderá completamente y el otro se apagará completamente.

Supongamos que consideramos que el transistor del lado derecho debe conducir primero, obtendrá su polarización a través del LED del lado izquierdo, 1k y el condensador de 22uF.

Una vez que el transistor del lado derecho se haya conmutado por completo, el transistor izquierdo se apagará por completo ya que su base ahora se mantendrá a tierra a través de la resistencia de 10k a través del colector / emisor del transistor derecho.

La posición anterior se mantendrá sólida y permanente mientras se mantenga la alimentación del circuito o hasta que se presione el interruptor de encendido.

Cuando el botón pulsador que se muestra se presiona momentáneamente, el capacitor izquierdo de 22uF ahora no podrá mostrar ninguna respuesta ya que ya está completamente cargado, sin embargo, el 22uF derecho que está en un estado descargado tendrá la oportunidad de conducir libremente y proporcionar una polarización más fuerte para el transistor izquierdo, que se encenderá instantáneamente revirtiendo la situación a su favor, en el que el transistor del lado derecho se verá obligado a apagarse.

La posición anterior se mantendrá intacta hasta que se vuelva a presionar el botón de presión. La alternancia se puede cambiar alternativamente de transistor de izquierda a derecha y viceversa accionando el interruptor de empuje momentáneamente.

Los LED conectados se iluminarán alternativamente dependiendo de qué transistor se active debido a las acciones biestables.

Diagrama de circuito

Circuito flip-flop biestable de transistor que utiliza un relé

En el ejemplo anterior, aprendimos cómo se puede hacer que un par de transistores se enganchen en modos biestables presionando un solo botón y se utilizan para alternar los LED relevantes y las indicaciones requeridas.

En muchas ocasiones, la conmutación de un relé se vuelve imperativa para conmutar cargas externas más pesadas. El mismo circuito que se explica anteriormente se puede aplicar para activar un relé ON / OFF con algunas modificaciones ordinarias.

Al observar la siguiente configuración biestable del transistor, vemos que el circuito es básicamente idéntico al anterior, excepto el LED de la derecha que ahora se reemplaza con un relé y los valores de la resistencia se han ajustado un poco para facilitar más corriente que puede ser necesaria para el relé. activación.
Las operaciones del circuito también son idénticas.

Al presionar el interruptor, se apagará o se encenderá el relé dependiendo de la condición inicial del circuito.

El relé se puede cambiar alternativamente de un estado ENCENDIDO a un estado APAGADO simplemente presionando el botón adjunto tantas veces como se desee para cambiar la carga externa conectada con los contactos del relé en consecuencia.

Imagen de flip flop biestable

¿Tiene más ideas para volver a calificar proyectos flip flop? Comparta con nosotros, estaremos encantados de publicarlas aquí para usted y para el placer de todos los lectores dedicados.

Circuito Flip Flop con IC 4027

Después de tocar la almohadilla táctil. El transistor T1 (un tipo de pnp) comienza a funcionar. El pulso resultante en el reloj de entrada del 4027 tiene bordes extremadamente lentos (debido a CI y C2).

En consecuencia (y extraordinariamente) el primer flip-flop J -K en 4027 luego sirve como una puerta de control Schmitt convirtiendo el pulso muy lento en su entrada (pin 13) en una señal eléctrica suave que se puede agregar al reloj del próximo flip-flop entrada (pin 3).

Posteriormente, el segundo flip-flop funciona según el libro de texto, proporcionando una señal de conmutación real que se puede utilizar para encender y apagar un relé a través de una etapa de transistor, T2.

El relé conduce alternativamente si golpea la placa de contacto con el dedo. El consumo de corriente del circuito mientras el relé está apagado es inferior a 1 mA y cuando el relé está encendido, hasta 50 mA. Cualquier relé que sea más asequible se puede utilizar siempre que el nivel de voltaje de la bobina sea de 12 V

Sin embargo, utilice un relé con contactos clasificados correctamente cuando opere un dispositivo de red.




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