Clap on clap off switch

Przełącznik „Clap On Clap Off” to ciekawa koncepcja, którą można wykorzystać w automatyce domowej. Działa jako przełącznik, który włącza i wyłącza urządzenia, wydając dźwięk klaskania. Chociaż jego nazwa brzmi „Clap switch”, ale można go włączyć dowolnym dźwiękiem o tej samej wysokości dźwięku Clap. Głównym elementem obwodu jest elektryczny mikrofon pojemnościowy, który został użyty jako czujnik dźwięku. Mikrofon pojemnościowy w zasadzie przekształca energię dźwiękową w energię elektryczną, która z kolei jest używana do wyzwalania układu scalonego timera 555 za pośrednictwem tranzystora. A wyzwolenie 555 ic działa jak impuls zegarowy dla przerzutnika typu D i spowoduje włączenie diody LED, która pozostanie włączona do następnego impulsu zegarowego, aż do następnego Clap / sound. Więc to jest przełącznik klaśnięcia, który włączy się przy pierwszym klaśnięciu i wyłączy przy drugim klaśnięciu. Jeśli usuniemy klapkę typu D z obwodu, dioda LED wyłączy się automatycznie po pewnym czasie i tym razem wyniesie 1,1xR1xC1 sekund, co wyjaśniłem w moim poprzednim obwodzie przełącznika klaskania. Aby lepiej zrozumieć, radzę przestudiować poprzedni obwód przed przystąpieniem do tego.

Wyjaśnienie robocze

Tutaj używamy elektrycznego mikrofonu pojemnościowego do wykrywania dźwięku, tranzystora do wyzwalania układu scalonego timera 555, układu scalonego 555 do ustawiania i resetowania przerzutnika typu D i przerzutnika typu D, aby zapamiętać poziom logiczny (dioda LED włączona lub wyłączona), aż następny Klaskanie / dźwięk.

składniki

Mikrofon pojemnościowy

555 Timer IC

Tranzystor BC547

Rezystory (1k, 47k, 100k ohm)

Kondensator (10uF)

IC7474 dokładniej DM74S74N (przerzutnik typu D)

Dioda LED i bateria (5-9 v)

Schemat obwodu i wyjaśnienie

Możesz zobaczyć połączenia na powyższym schemacie " clap on clap off ". Początkowo tranzystor jest w stanie WYŁĄCZONY, ponieważ nie ma wystarczającego napięcia bazy-emiter (0,7 V), aby go włączyć. A punkt A ma wysoki potencjał, a punkt A jest podłączony do pinu wyzwalającego 2 w układzie scalonym 555, w wyniku czego pin wyzwalający 2 również ma wysoki potencjał. Jak wiemy, aby wyzwolić układ scalony 555 przez wyzwalacz PIN 2, napięcie na styku 2 musi być poniżej Vcc / 3. Tak więc na tym etapie brak wyjścia na WYJŚCIU PIN 3 oznacza brak impulsu zegarowego dla przerzutnika typu D (IC 7474), a tym samym brak odpowiedzi przerzutnika typu D, a więc dioda LED jest WYŁĄCZONA.

Teraz, kiedy wytworzymy jakiś dźwięk w pobliżu mikrofonu pojemnościowego, dźwięk ten zostanie przekształcony w energię elektryczną i podniesie potencjał w podstawie, co włączy tranzystor. Gdy tylko tranzystor się włączy, potencjał w punkcie A stanie się niski i wyzwoli układ scalony 555 z powodu niskiego napięcia (poniżej Vcc / 3) na styku wyzwalacza 2. Więc wyjściowy PIN3 będzie wysoki i dodatni zegar impuls zostanie zastosowany do przerzutnika typu D, co spowoduje reakcję przerzutnika i zaświecenie diody LED. Ten stan SET przerzutnika pozostanie niezmieniony do następnego impulsu zegarowego (następnego Clap). Szczegółowe działanie przerzutnika typu D zostało przedstawione poniżej.

Tutaj używamy układu scalonego timera 555 w trybie monostabilnym, którego wyjście (PIN 3 w układzie scalonym 555) zostało wykorzystane jako impuls zegarowy dla przerzutnika typu D. Tak więc impuls zegara będzie WYSOKI przez 1,1xR1xC1 sekund, a następnie stanie się NISKI. Możesz nauczyć się operacji na układach 555 IC przez niektóre obwody timera 555 TUTAJ.

Działanie Flip-flopa typu D.

Tutaj używamy przerzutnika typu D wyzwalanego dodatnim zboczem, co oznacza , że ten przerzutnik reaguje tylko wtedy, gdy impuls zegara zmieni się z niskiego na wysoki. WYJŚCIE Q będzie wyświetlane zgodnie ze stanem WEJŚCIA D, w momencie przejścia impulsu zegara (z niskiego na wysoki). Flip flop zapamiętuje stan WYJŚCIA Q (WYSOKI lub NISKI), aż do następnego dodatniego impulsu zegarowego (od niskiego do wysokiego). I ponownie pokazuje WYJŚCIE Q, zgodnie ze stanem wejścia D, w momencie przejścia impulsu zegara (NISKI na WYSOKI)

Flip-flop typu D to w zasadzie zaawansowana wersja flipflopa SR. Na flipflopie SR, S = 0 i R = 0 jest zabronione, ponieważ powoduje, że przerzutnik zachowuje się nieoczekiwanie. Ten problem został rozwiązany w przerzutniku typu D, poprzez dodanie falownika między obydwoma wejściami (patrz schemat), a drugie wejście jest podawane przez impuls zegarowy do obu bramek NAND. Falownik jest wprowadzony, aby uniknąć tych samych poziomów logicznych na obu wejściach, tak aby warunek „S = 0 i R = 0” nigdy nie wystąpił.

Przerzutnik typu D nie zmienia swojego stanu, gdy impuls zegarowy jest niski, ponieważ zapewnia wyjściowy poziom logiczny „1” na bramkach NAND A i B, który jest wejściem dla bramek NAND X i Y. wejścia są 1 dla bramek NAND X i Y, wtedy wyjście się nie zmienia (pamiętaj o przerzutniku SR). Wniosek jest taki, że nie zmieni swojego stanu, gdy impuls zegara jest NISKI, niezależnie od WEJŚCIA D. Zmienia się tylko wtedy, gdy następuje przejście impulsu zegara z NISKIEGO na WYSOKI. Nie zmieni się w okresie WYSOKI i NISKI. Możemy wydedukować tabelę prawdy dla tego D-Flip-flopa:

Clk	re	Q	Q '	Opis
↓ »0	X	Q	Q '	Pamięć bez zmian
↑ »1	0	0	1	Zresetuj Q »0
↑ »1	1	1	0	Ustaw Q »1

IC 7474

Użyliśmy IC DM74S74N z serii 7474. IC DM74S74N to układ scalony typu flip-flop typu Dual D, w którym znajdują się dwa przerzutniki typu D, które mogą być używane indywidualnie lub jako kombinacja przełączników master-slave. W naszym obwodzie używamy jednego przerzutnika typu D. Kołki do pierwszego przerzutnika D znajdują się po lewej stronie, a do drugiego przerzutnika po prawej stronie. Istnieją również piny PRE i CLR dla obu przerzutników typu D, które są pinami active-low. Te styki służą odpowiednio do USTAWIANIA lub RESETOWANIA przerzutnika typu D, niezależnie od wejścia INPUT D i zegara. Połączyliśmy oba z Vcc, aby były nieaktywne.

Po zrozumieniu przerzutnika typu D i układu scalonego DM74S74N, możemy łatwo zrozumieć zastosowanie przerzutnika typu D w naszym obwodzie. Kiedy po raz pierwszy uruchomiliśmy układ scalony 555 przez pierwsze Clap, dioda LED świeci, gdy otrzymujemy Q = 1 i Q '= 0. I pozostanie włączony do następnego wyzwalania lub następnego dodatniego impulsu zegarowego (od LOW do HIGH). Podłączyliśmy Q 'do INPUT D, więc gdy dioda LED się świeci, Q' = 0 czeka na impuls drugiego zegara, aby można go było przyłożyć do wejścia INPUT D i sprawia, że ​​Q = 0 i Q '= 1, co w wyłącza diodę LED. Teraz Q '= 1 czeka na następny impuls zegarowy, aby włączyć diodę LED, stosując Q' = 1 do INPUT D, i tak dalej ten proces będzie kontynuowany.

Aby przetestować ten obwód, musisz głośno klaskać, ponieważ ten mały mikrofon pojemnościowy nie ma dużego zasięgu. Możesz też lekko uderzyć bezpośrednio w mikrofon (tak jak to zrobiłem na wideo).

Kilka ważnych punktów

• Jeśli obwód nie działa na początku, podłącz CLR (PIN1 IC DM74S74N) do masy, aby zresetować przerzutnik, a następnie ponownie podłącz do Vcc, jak pokazano na obwodzie.
• Możemy zmodyfikować ten obwód za pomocą przekaźnika do sterowania urządzeniami elektronicznymi (120 / 220V AC).
• Sterujący PIN 5 w układzie scalonym 555 timera powinien być podłączony do uziemienia przez kondensator 0,01 uF.
• Do podłączenia diody LED należy użyć rezystora 220 omów.