5 circuits de bascule intéressants - Charge ON / OFF avec bouton-poussoir

Cinq circuits de commutation à bascule électroniques simples mais efficaces peuvent être construits autour des IC 4017, IC 4093 et ​​IC 4013. Nous verrons comment ils peuvent être mis en œuvre pour commutation d'un relais alternativement ON OFF , qui à son tour commutera une charge électronique telle qu'un ventilateur, des lumières ou tout autre appareil similaire en appuyant sur un seul bouton-poussoir.

Qu'est-ce qu'un circuit Flip Flop

Un circuit de relais de bascule fonctionne sur un circuit bistable concept dans lequel il a deux étages stables soit ON ou OFF. Lorsqu'il est utilisé dans des circuits d'applications pratiques, il permet à une charge connectée de basculer alternativement d'un état ON à l'état OFF et vice versa en réponse à un déclencheur de commutation ON / OFF externe.

Dans nos exemples suivants, nous allons apprendre à créer des circuits de relais à bascule à base de 4017 IC et 4093 IC. Celles-ci sont conçues pour répondre à des déclenchements alternatifs via un bouton-poussoir, et faire fonctionner en conséquence un relais et une charge alternativement d'un état ON à l'état OFF et vice versa.

En ajoutant juste une poignée d'autres composants passifs, le circuit peut être amené à basculer avec précision grâce à des déclencheurs d'entrée ultérieurs, manuellement ou électroniquement.

Ils peuvent être actionnés par des déclencheurs externes manuellement ou par un étage électronique.

1) Circuit de bascule électronique simple de commutateur à bascule utilisant IC 4017

La première idée parle d'un circuit d'interrupteur à bascule à bascule électronique utile construit autour de l'IC 4017. Le nombre de composants ici est minimal, et le résultat obtenu est toujours à la hauteur.

En se référant à la figure, nous voyons que le circuit intégré est câblé dans sa configuration standard, c'est-à-dire qu'un haut logique à sa sortie se déplace d'une broche à l'autre sous l'influence de l'horloge appliquée à son broche n ° 14 .

Le basculement alternatif à son entrée d'horloge est reconnu comme des impulsions d'horloge et est converti en basculement requis au niveau de ses broches de sortie. L'ensemble de l'opération peut me comprendre avec les points suivants:

Liste des pièces

• R4 = 10K,
• R5 = 100 K,
• R6, R7 = 4K7,
• C6, C7 = 10µF / 25V,
• C8 = 1000µF / 25V,
• C10 = 0,1, DISQUE,
• TOUTES LES DIODES SONT 1N4007,
• IC = 4017,
• T1 = BC 547, T2 = BC 557,
• IC2 = 7812
• TRANSFORMATEUR = 0-12V, 500ma, ENTRÉE SELON LES SPÉCIFICATIONS DE LA ZONE.

Comment ça fonctionne

Nous savons qu'en réponse à chaque impulsion logique haute à la broche # 14, les broches de sortie de l'IC 4017 sont commutées haut séquentiellement de # 3 à # 11 dans l'ordre: 3, 4, 2, 7, 1, 5, 6, 9, 10 et 11.

Cependant, cette procédure peut être arrêtée à tout instant et répétée en connectant simplement l'une des broches ci-dessus à la broche de réinitialisation n ° 15.

Par exemple (dans le cas présent), la broche n ° 4 du CI est connectée à la broche n ° 15, par conséquent, la séquence sera restreinte et rebondira à sa position initiale (broche n ° 3) chaque fois que la séquence (logique haute) atteint broche n ° 4 et le cycle se répète.

Cela signifie simplement que maintenant la séquence bascule de la broche n ° 3 à la broche n ° 2 dans un va-et-vient constituant une action de basculement typique. Le fonctionnement de ce circuit d'interrupteur à bascule électronique peut être davantage compris comme suit:

Chaque fois qu'un déclencheur positif est appliqué à la base de T1, il conduit et tire la broche # 14 du circuit intégré à la terre. Cela amène le CI en position d'attente.

Au moment où le déclencheur est retiré, T1 cesse de conduire, la broche # 14 reçoit maintenant instantanément une impulsion positive de R1. Le CI reconnaît cela comme un signal d'horloge et bascule rapidement sa sortie de sa broche initiale n ° 3 vers la broche n ° 2.

L'impulsion suivante produit le même résultat de sorte que maintenant la sortie passe de la broche n ° 2 à la broche n ° 4, mais comme la broche n ° 4 est connectée à la broche n ° 15, comme expliqué, la situation rebondit sur la broche n ° 3 (point initial) .

Ainsi, la procédure est répétée chaque fois que T1 reçoit un déclencheur soit manuellement, soit via un circuit externe.

Clip vidéo:

Mise à niveau du circuit pour contrôler plus d'une charge

Voyons maintenant comment le concept IC 4017 ci-dessus peut être mis à niveau pour faire fonctionner 10 charges électriques possibles via un seul bouton-poussoir.

L'idée a été demandée par M. Dheeraj.

Objectifs et exigences du circuit

Je suis Dhiraj Pathak d'Assam, en Inde.

Conformément au schéma ci-dessous, les opérations suivantes doivent avoir lieu -

• L'interrupteur CA S1 lorsqu'il est mis en marche pour la première fois, la charge CA 1 doit s'allumer et rester à l'état ON jusqu'à ce que S1 soit éteint. La charge CA 2 doit rester éteinte pendant cette opération
• La deuxième fois, lorsque S1 est à nouveau allumé, la charge CA 2 doit s'allumer et rester allumée jusqu'à ce que S1 soit éteint. La charge CA 1 doit rester éteinte pendant cette opération
• La troisième fois, lorsque S1 est à nouveau allumé, les deux charges CA doivent s'allumer et rester allumées jusqu'à ce que S1 soit éteint. La quatrième fois que le S1 est allumé, le cycle de fonctionnement doit se répéter comme indiqué aux étapes 1, 2 et 3.

Mon intention est d'utiliser cette conception dans mon seul salon de mon appartement loué. La pièce a un câblage dissimulé et le ventilateur est situé au centre du toit.

La lumière sera connectée parallèlement au ventilateur en tant que lumière centrale pour la pièce. Il n'y a pas de prise de courant supplémentaire au centre du toit. Seule la prise disponible est pour le ventilateur.

Je ne souhaite pas faire passer des fils séparés du tableau de distribution au feu central. Par conséquent, j'ai pensé à concevoir un circuit logique qui peut détecter l'état (marche / arrêt) de la source d'alimentation et commuter les charges en conséquence.

Pour utiliser l'éclairage central, je ne souhaite pas que le ventilateur reste allumé en permanence et vice versa.

Chaque fois que le circuit est mis sous tension, le dernier état connu doit déclencher la prochaine opération du circuit.

La conception

Un simple circuit de commutation électronique personnalisé pour exécuter les fonctions mentionnées ci-dessus est illustré ci-dessous, sans MCU. Un interrupteur de type bouton-poussoir de sonnerie est utilisé pour exécuter la commutation séquentielle pour l'éclairage et le ventilateur connectés.

La conception est explicite, si vous avez des doutes concernant la description du circuit, n'hésitez pas à la clarifier à travers vos commentaires.

Interrupteur électronique sans bouton poussoir

Selon la demande et les commentaires reçus de M. Dheeraj, la conception ci-dessus peut être modifiée pour fonctionner sans bouton-poussoir .... c'est-à-dire en utilisant l'interrupteur ON / OFF existant du côté de l'entrée secteur pour générer les séquences de basculement spécifiées .

La conception mise à jour peut être observée dans la figure ci-dessous:

Un autre intéressant Relais ON OFF witch avec un seul bouton peut être configuré à l'aide d'un seul IC 4093. Apprenons les procédures avec l'explication suivante.

2) Circuit de bascule CMOS précis utilisant IC 4093

Détails du brochage IC4093

Liste des pièces

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

Le deuxième concept concerne un circuit assez précis peut être fait utilisant trois portes de IC 4093 . En regardant la figure, nous voyons que les entrées de N1 et N2 sont réunies pour former des inverseurs logiques, tout comme les portes NOT.

Cela signifie que tout niveau logique appliqués à leurs entrées seront inversés à leurs sorties. En outre, ces deux portes sont connectées en série pour former un configuration de verrouillage à l'aide d'une boucle de rétroaction via R5.

N1 et N2 se verrouillent instantanément au moment où il détecte un déclenchement positif à son entrée. Une autre porte N3 a été introduite essentiellement pour rompre ce verrou alternativement après chaque impulsion d'entrée ultérieure.

Le fonctionnement du circuit peut être mieux compris avec l'explication suivante:

Comment ça fonctionne

A la réception d'une impulsion à l'entrée de déclenchement, N1 répond rapidement, sa sortie change d'état forçant N2 à changer également d'état.

Cela fait monter la sortie de N2 au niveau haut fournissant une rétroaction (via R5) à l'entrée de N1 et les deux portes se verrouillent dans cette position. A cette position, la sortie de N2 est verrouillée au niveau logique haut, le circuit de commande précédent active le relais et la charge connectée.

La sortie haute charge également lentement C4, de sorte que maintenant une entrée de la porte N3 devient haute. A ce stade, l'autre entrée de N3 est maintenue au niveau logique bas par R7.

Maintenant, une impulsion au point de déclenchement rendra cette entrée aussi élevée momentanément, forçant sa sortie à descendre. Cela tirera l'entrée de N1 à la masse via D4, cassant instantanément le verrou.

Cela rendra la sortie de N2 faible, désactivant le transistor et le relais. Le circuit est maintenant revenu à son état d'origine et prêt pour le prochain déclenchement d'entrée pour répéter toute la procédure.

3) Circuit Flip Flop utilisant IC 4013

La disponibilité rapide des nombreux CI CMOS aujourd'hui a fait de la conception de circuits beaucoup plus compliqués un jeu d'enfant, et sans aucun doute les nouveaux passionnés aiment faire des circuits avec ces magnifiques CI.

Un tel dispositif est l'IC 4013, qui est fondamentalement un IC à bascule double de type D, et peut être utilisé de manière discrète pour mettre en œuvre les actions proposées.

En bref, l'IC transporte deux modules intégrés qui peuvent être facilement configurés comme des bascules simplement en ajoutant quelques composants passifs externes.

Fonction de brochage IC 4013

Le CI peut être compris avec les points suivants.

Chaque module de bascule individuel se compose des broches suivantes:

1. Q et Qdash = sorties complémentaires
2. CLK = entrée d'horloge.
3. Données = broche non pertinente, doit être connectée à la ligne d'alimentation positive ou à la ligne d'alimentation négative.
4. RÉGLER et RÉINITIALISER = Brochage complémentaire utilisé pour régler ou réinitialiser les conditions de sortie.

Les sorties Q et Qdash commutent leurs états logiques en alternance en réponse à la mise à zéro / réinitialisation ou aux entrées de broche d'horloge.

Lorsqu'une fréquence d'horloge est appliquée à l'entrée CLK, les sorties Q et Qdash changent d'état en alternance tant que les horloges continuent de se répéter.

De même, l'état Q et Qdash peut être modifié en pulsant manuellement l'ensemble ou les broches de réinitialisation avec une source de tension positive.

Normalement, l'ensemble et la broche de réinitialisation doivent être connectés à la terre lorsqu'ils ne sont pas utilisés.

Le schéma de circuit suivant montre une configuration IC 4013 simple qui peut être utilisée comme circuit de bascule et appliquée pour les besoins prévus.

Les deux peuvent être utilisés si nécessaire, mais si un seul d'entre eux est utilisé, assurez-vous que les broches de réglage / réinitialisation / données et d'horloge de l'autre section inutilisée sont correctement mises à la terre.

Un exemple de circuit de bascule d'application pratique peut être vu ci-dessous, en utilisant le circuit intégré 4013 expliqué ci-dessus.

Sauvegarde et mémoire de panne de secteur pour le circuit Flip Flp

Si vous souhaitez inclure une mémoire de panne secteur et une fonction de sauvegarde pour la conception 4013 expliquée ci-dessus, vous pouvez la mettre à niveau avec une sauvegarde de condensateur comme indiqué dans la figure suivante:

Comme on peut le voir, un réseau de condensateurs et de résistances de haute valeur est ajouté à la borne d'alimentation du circuit intégré, ainsi que quelques diodes pour garantir que l'énergie stockée à l'intérieur du condensateur est utilisée pour alimenter uniquement le circuit intégré et non l'autre externe. étapes.

Chaque fois que le courant alternatif tombe en panne, le condensateur de 2200 uF permet régulièrement et très lentement à son énergie stockée d'atteindre la broche d'alimentation du circuit intégré en maintenant la `` mémoire active '' du circuit intégré et de s'assurer que la position de verrouillage est mémorisée par le circuit intégré lorsque le secteur n'est pas disponible. .

Dès que le secteur revient, l'IC délivre l'action de verrouillage d'origine sur le relais comme dans la situation précédente, et empêche ainsi les relais de perdre leur état de mise en marche précédent pendant l'absence de secteur.

4) Interrupteur à bascule électronique 220 V SPDT utilisant IC 741

Un interrupteur à bascule fait référence à un dispositif qui est utilisé pour allumer et éteindre alternativement un circuit électrique chaque fois que nécessaire.

En temps normal interrupteurs mécaniques sont utilisés pour de telles opérations et sont largement utilisés partout où une commutation électrique est nécessaire. Cependant, les interrupteurs mécaniques présentent un gros inconvénient, ils sont sujets à l'usure et ont tendance à produire des étincelles et du bruit RF.

Un circuit simple expliqué ici offre une alternative électronique aux opérations ci-dessus. En utilisant un seul sur ampli et quelques autres pièces passives bon marché, un interrupteur à bascule électronique très intéressant peut être construit et utilisé à cette fin.

Bien que le circuit utilise également un dispositif d'entrée mécanique, ce commutateur mécanique est un minuscule micro-commutateur qui nécessite simplement une pression alternative pour mettre en œuvre les actions de basculement proposées.

Un micro-interrupteur est un appareil polyvalent et très résistant aux contraintes mécaniques et n'affecte donc pas l'efficacité du circuit.

Fonctionnement du circuit

La figure montre une conception de circuit d'interrupteur à bascule électronique simple, incorporant un amplificateur opérationnel 741 comme partie principale.

Le circuit intégré est configuré en tant qu'amplificateur à gain élevé et, par conséquent, sa sortie a tendance à être facilement déclenchée sur la logique 1 ou la logique 0, alternativement.

Une infime partie du potentiel de sortie est renvoyée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel

Lorsque le bouton-poussoir est actionné, C1 se connecte à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel.

En supposant que la sortie était à 0 logique, l'amplificateur opérationnel change immédiatement d'état.

C1 commence maintenant à charger via R1.

Cependant, maintenir l'interrupteur enfoncé pendant une période de temps plus longue ne chargera C1 que partiellement et ce n'est que lorsqu'il est relâché que C1 commence à se charger et continue à se charger jusqu'au niveau de tension d'alimentation.

Parce que le commutateur est ouvert, maintenant C1 est déconnecté et cela l'aide à «conserver» les informations de sortie.

Maintenant, si le commutateur est à nouveau enfoncé, la sortie élevée à travers le C1 complètement chargé devient disponible à l'entrée inverseuse de l'ampli opérationnel, l'ampli opérationnel change à nouveau d'état et crée un 0 logique à la sortie afin que C1 commence à se décharger, amenant le position du circuit dans son état d'origine.

Le circuit est rétabli et est prêt pour la prochaine répétition du cycle ci-dessus.

La sortie est un standard configuration du déclencheur triac utilisé pour répondre aux sorties de l'ampli-op pour les actions de commutation pertinentes de la charge connectée.

Liste des pièces

• R1, R8 = 1 M,
• R2, R3, R5, R6 = 10K,
• R4 = 220 K,
• R7 = 1 K
• C1 = 0,1 uF,
• C2, C3 = 474 / 400V,
• S1 = bouton poussoir micro-interrupteur,
• IC1 = 741
• Triac BT136

5) Flip Flop bistable à transistor

Dans le cadre de cette cinquième et dernière mais non la moindre conception de fliop flop, nous apprenons un couple de circuits de bascule transistorisés qui peuvent être utilisés pour basculer une charge ON / OFF via un seul déclencheur à bouton-poussoir. Ceux-ci sont également appelés circuits bistables à transistors.

Le terme transistor bistable fait référence à un état d'un circuit où le circuit fonctionne avec un déclencheur externe pour se rendre stable (en permanence) sur deux états: état ON et état OFF, d'où le nom bistable signifiant stable sur les deux états ON / OFF.

Ce basculement stable ON / OFF du circuit en alternance peut normalement être effectué via un bouton-poussoir mécanique ou via des entrées de déclenchement de tension numérique.

Comprenons les circuits à transistors bistables proposés à l'aide des deux exemples de circuits suivants:

Fonctionnement du circuit

Dans le premier exemple, nous pouvons voir un simple circuit de transistor couplé croisé qui ressemble assez à un multivibrateur monostable configuration sauf la base aux résistances positives qui manquent ici volontairement.

Comprendre le fonctionnement du transistor bistable est assez simple.

Dès la mise sous tension, en fonction du léger déséquilibre des valeurs des composants et des caractéristiques du transistor, l'un des transistors passera complètement à l'état passant, ce qui rendra l'autre complètement désactivé.

Supposons que nous considérions le transistor du côté droit comme conducteur en premier, il obtiendra sa polarisation via la LED du côté gauche, 1k et le condensateur 22uF.

Une fois que le transistor du côté droit a complètement commuté, le transistor gauche s'éteindra complètement puisque sa base sera maintenant maintenue à la masse via la résistance de 10k à travers le collecteur / émetteur du transistor droit.

La position ci-dessus sera maintenue fixe et permanente tant que l'alimentation du circuit est maintenue ou jusqu'à ce que l'interrupteur de mise en marche soit enfoncé.

Lorsque le bouton-poussoir illustré est momentanément enfoncé, le condensateur 22uF gauche sera maintenant incapable de montrer une réponse car il est déjà complètement chargé, mais le 22uF droit étant dans un état déchargé aura l'occasion de conduire librement et de fournir une polarisation plus difficile à le transistor gauche qui passera instantanément à ON inversant la situation en sa faveur, dans lequel le transistor du côté droit sera forcé de se fermer.

La position ci-dessus restera intacte jusqu'à ce que le bouton-poussoir soit à nouveau enfoncé. Le basculement peut être basculé alternativement du transistor gauche au transistor droit et vice versa en actionnant momentanément le poussoir.

Les LED connectées s'allumeront en alternance en fonction du transistor rendu actif en raison des actions bistables.

Schéma

Circuit de bascule bistable à transistor utilisant un relais

Dans l'exemple ci-dessus, nous avons appris comment un couple de transistors peut être fait pour se verrouiller dans des modes bistables en appuyant sur un seul bouton poussoir et utilisé pour basculer les LEds pertinents et les indications requises.

Dans de nombreuses occasions, un basculement de relais devient impératif afin de commuter des charges externes plus lourdes. Le même circuit qui est expliqué ci-dessus peut être appliqué pour activer un relais ON / OFF avec quelques modifications ordinaires.

En regardant la configuration bistable du transistor suivant, nous voyons que le circuit est fondamentalement identique à celui ci-dessus, sauf la LED de droite qui est maintenant remplacée par un relais et les valeurs de résistance ont été ajustées un peu pour faciliter plus de courant qui peut être nécessaire pour le relais Activation.
Le fonctionnement du circuit est également identique.

Le fait d'appuyer sur l'interrupteur éteindra ou activera le relais en fonction de l'état initial du circuit.

Le relais peut être basculé alternativement d'un état ON à l'état OFF simplement en appuyant sur le bouton-poussoir attaché autant de fois que souhaité pour commuter la charge externe connectée avec les contacts de relais en conséquence.

Image de bascule bistable

Avez-vous d'autres idées de reclassement de projets de bascule, n'hésitez pas à partager avec nous, nous serons très heureux de les publier ici pour vous et pour le plaisir de tous les lecteurs dévoués.

Circuit Flip Flop utilisant IC 4027

Après avoir touché le pavé tactile. Le transistor T1 (un type de pnp) commence à fonctionner. L 'impulsion résultante au niveau de l' horloge d 'entrée du 4027 a des fronts extrêmement lents (en raison de CI et C2).

En conséquence (et extraordinairement) la première bascule J -K en 4027 sert alors de porte de commande de Schmitt transformant l'impulsion très lente à son entrée (broche 13) en un signal électrique lisse qui peut être ajouté à l'horloge de la bascule suivante. entrée (broche 3).

Ensuite, la deuxième bascule fonctionne selon le manuel, fournissant un vrai signal de commutation qui peut être utilisé pour activer et désactiver un relais à travers un étage de transistor, T2.

Le relais fonctionne en alternance si vous appuyez sur la plaque de contact avec votre doigt. La consommation de courant du circuit lorsque le relais est éteint est inférieure à 1 mA et lorsque le relais est activé, jusqu'à 50 mA. Tout relais plus abordable peut être utilisé tant que le niveau de tension de la bobine est de 12 V

Cependant, utilisez un relais avec des contacts correctement dimensionnés lors de l'utilisation d'un appareil secteur.