Хлопать на выключателе

Переключатель «Clap On Clap Off» - интересная концепция, которую можно использовать в домашней автоматизации. Он работает как переключатель, который включает и выключает устройства, издавая звук хлопка. Хотя его название - «переключатель хлопка», но его можно включить любым звуком примерно такой же высоты звука. Основным компонентом схемы является электрический конденсаторный микрофон., который использовался как звуковой датчик. Конденсаторный микрофон в основном преобразует звуковую энергию в электрическую, которая, в свою очередь, используется для запуска микросхемы таймера 555 через транзистор. И запуск 555 ic работает как тактовый импульс для триггера D-типа и включает светодиод, который будет оставаться включенным до следующего тактового импульса, то есть до следующего хлопка / звука. Итак, это переключатель хлопка, который включается при первом хлопке и выключается при втором. Если мы удалим триггер D-типа из схемы, светодиод автоматически выключится через некоторое время, и это время составит 1,1xR1xC1 секунды, что я объяснил в своей предыдущей схеме переключателя хлопка. Для лучшего понимания я рекомендую изучить предыдущую схему, прежде чем изучать эту.

Рабочее объяснение

Здесь мы используем электрический конденсаторный микрофон для восприятия звука, транзистор для запуска таймера 555 IC, 555 IC для установки и сброса триггера D-типа и триггера D-типа для запоминания логического уровня (светодиод включен или выключен) до тех пор, пока следующий Хлопок / звук.

Составные части

Конденсаторный микрофон

555 Таймер IC

Транзистор BC547

Резисторы (1 кОм, 47 кОм, 100 кОм)

Конденсатор (10 мкФ)

IC7474 точнее DM74S74N (триггер D-типа)

Светодиод и батарея (5-9 В)

Принципиальная схема и объяснение

Вы можете видеть соединения на схеме выше « хлопать по хлопку ». Первоначально транзистор находится в выключенном состоянии, потому что для его включения недостаточно (0,7 В) напряжения база-эмиттер. И точка A находится под высоким потенциалом, а точка A подключена к контакту запуска 2 микросхемы 555 IC, в результате контакт запуска 2 также имеет высокий потенциал. Как мы знаем, для запуска микросхемы 555 IC через контакт 2 триггера напряжение на контакте 2 должно быть ниже Vcc / 3. Таким образом, на этом этапе нет выхода на OUT PIN 3, означает отсутствие тактового импульса для триггера D-типа (IC 7474), поэтому нет ответа от триггера D-типа, и поэтому светодиод не горит.

Теперь, когда мы воспроизводим какой-то звук около конденсаторного микрофона, этот звук будет преобразован в электрическую энергию, и он повысит потенциал на базе, что включит транзистор. Как только транзистор станет включенным, потенциал в точке A станет низким, и это приведет к срабатыванию микросхемы 555 IC из-за низкого напряжения (ниже Vcc / 3) на контакте 2 триггера. Таким образом, на выходе PIN3 будет высокий уровень и положительный тактовый сигнал. На триггер D-типа будет подан импульс, который заставит триггер реагировать, и светодиод загорится. Это состояние SET триггера останется таким до следующего тактового импульса (следующего хлопка). Подробное описание работы триггера D-типа приведено ниже.

Здесь мы используем микросхему таймера 555 в моностабильном режиме, чей выход (PIN 3 из 555 IC) использовался в качестве тактового импульса для триггера D-типа. Таким образом, тактовый импульс будет ВЫСОКИМ в течение 1,1xR1xC1 секунды, а затем станет НИЗКИМ. Вы можете изучить 555 операций IC через некоторые схемы 555 таймеров ЗДЕСЬ.

Работа триггера типа D

Здесь мы используем триггер D-типа с положительным фронтом, что означает , что этот триггер реагирует только тогда, когда тактовый импульс переходит с НИЗКОГО на ВЫСОКИЙ. ВЫХОД Q будет отображаться в соответствии с состоянием ВХОДА D во время перехода тактового импульса (с низкого на высокий). Триггер запоминает это состояние ВЫХОДА Q (ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ) до следующего положительного тактового импульса (от низкого к высокому). И снова показывает ВЫХОД Q, в соответствии с состоянием входа D, во время перехода тактового импульса (с низкого на высокий).

Триггер D-типа - это, по сути, усовершенствованная версия триггера SR. В SR-триггере S = 0 и R = 0 запрещены, потому что это приводит к неожиданному поведению триггера. Эта проблема решена в триггере D-типа путем добавления инвертора между обоими входами (см. Диаграмму), и второй вход подается тактовым импульсом на оба логических элемента NAND. Инвертор введен, чтобы избежать одинаковых логических уровней на обоих входах, так что условие «S = 0 и R = 0» никогда не возникает.

Триггер D-типа не меняет своего состояния при низком тактовом импульсе, потому что он дает выходной логический уровень «1» на логических элементах И-НЕ A и B, который является входом для элементов И-НЕ X и Y. входы равны 1 для логических элементов И-НЕ X и Y, тогда выход не изменяется (помните SR-триггер). Вывод состоит в том, что он не изменит свое состояние, пока тактовый импульс находится в НИЗКОМ состоянии, независимо от ВХОДА D. Оно изменяется только при переходе тактового импульса с НИЗКОГО на ВЫСОКИЙ. Он не изменится в периоды HIGH и LOW. Мы можем вывести таблицу истинности для этого D-триггера:

Clk	D	Q	Q '	Описание
↓ »0	Икс	Q	Q '	Память без изменений
↑ »1	0	0	1	Сбросить Q »0
↑ »1	1	1	0	Установить Q »1

IC 7474

Мы использовали микросхему DM74S74N серии 7474. Микросхема DM74S74N - это двойная ИС триггера D-типа, в которой есть два триггера D-типа, которые можно использовать по отдельности или в качестве комбинации переключения главный-подчиненный. В нашей схеме мы используем один триггер D-типа. Контакты для первого D-триггера находятся слева, а для второго триггера - справа. Также есть выводы PRE и CLR для обоих триггеров D-типа, которые являются выводами с активным низким уровнем. Эти контакты используются для УСТАНОВКИ или СБРОСА триггера D-типа соответственно, независимо от INPUT D и Clock. Мы подключили оба к Vcc, чтобы сделать их неактивными.

После того, как понимание D-типа флип-флоп и IC DM74S74N, мы можем легко понять использование D-типа флип-флоп в нашей схеме. Когда мы впервые запустили микросхему 555 первым хлопком, светодиод светится, когда мы получаем Q = 1 и Q '= 0. И он будет оставаться включенным до следующего триггера или следующего положительного тактового импульса (от низкого до высокого). Мы подключили Q 'к INPUT D, поэтому, когда светодиод светится, Q' = 0 ожидает второго тактового импульса, чтобы его можно было подать на INPUT D и сделать Q = 0 и Q '= 1, что в ВЫКЛЮЧАЕТ светодиод. Теперь Q '= 1 ожидает следующего тактового импульса, чтобы светодиод включился, применяя Q' = 1 к INPUT D, и так далее этот процесс будет продолжен.

Чтобы проверить эту схему, вам нужно громко хлопнуть, так как у этого небольшого конденсаторного микрофона нет большого радиуса действия. Или вы можете легко ударить прямо по микрофону (как я сделал в видео).

Некоторые важные моменты

• Если схема сначала не работает, подключите CLR (PIN1 IC DM74S74N) к земле, чтобы СБРОСИТЬ триггер, затем снова подключите к Vcc, как показано на схеме.
• Мы можем изменить эту схему с помощью реле для управления электронными устройствами (120/220 В переменного тока).
• Управляющий контакт 5 микросхемы таймера 555 должен быть подключен к земле через конденсатор емкостью 0,01 мкФ.
• Для подключения светодиода следует использовать резистор 220 Ом.