ตบมือปิดสวิตช์

สวิตช์ "Clap On Clap Off" เป็นแนวคิดที่น่าสนใจที่สามารถใช้ในระบบอัตโนมัติภายในบ้าน ทำงานเป็นสวิตช์ที่ทำให้อุปกรณ์เปิดและปิดโดยส่งเสียงปรบมือ แม้ว่าชื่อของมันจะเป็น "สวิตช์ตบมือ" แต่ก็สามารถเปิดได้ด้วยเสียงใด ๆ ของเสียง Clap ที่ใกล้เคียงกัน ส่วนประกอบหลักของวงจรคือไมค์คอนเดนเซอร์ไฟฟ้าซึ่งใช้เป็นเซ็นเซอร์เสียง คอนเดนเซอร์ไมค์โดยทั่วไปจะแปลงพลังงานเสียงเป็นพลังงานไฟฟ้าซึ่งจะใช้ในการเรียก IC ตัวจับเวลา 555 ผ่านทรานซิสเตอร์ และการทริกเกอร์ 555 ic จะทำงานเป็นพัลส์นาฬิกาสำหรับฟลิปฟล็อปประเภท D และจะเปิด LED ซึ่งจะยังคงเปิดอยู่จนกว่าพัลส์นาฬิกาถัดไปจะหมายถึงจนกว่าจะมีการปรบมือ / เสียงถัดไป นี่คือสวิตช์ Clap ซึ่งจะเปิดขึ้นพร้อมกับ Clap แรกและปิดด้วย Clap ที่สอง หากเราถอด Flip Flop ประเภท D ออกจากวงจรไฟ LED จะดับโดยอัตโนมัติหลังจากผ่านไปสักระยะหนึ่งและเวลานี้จะเท่ากับ 1.1xR1xC1 วินาทีซึ่งฉันได้อธิบายไว้ในวงจรสวิตช์ตบมือก่อนหน้านี้ เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นฉันขอแนะนำให้ศึกษาวงจรก่อนหน้านี้ก่อนที่จะศึกษาวงจรนี้

คำอธิบายการทำงาน

ที่นี่เราใช้ไมค์คอนเดนเซอร์ไฟฟ้าในการตรวจจับเสียงทรานซิสเตอร์เพื่อเรียก IC ตัวจับเวลา 555, 555 IC เพื่อตั้งค่าและรีเซ็ตฟลิปฟล็อปชนิด D และฟลิปฟล็อปชนิด D เพื่อจดจำระดับลอจิก (LED ON หรือ OFF) ปรบมือ / เสียงถัดไป

ส่วนประกอบ

ไมค์คอนเดนเซอร์

555 ตัวจับเวลา IC

ทรานซิสเตอร์ BC547

ตัวต้านทาน (1k, 47k, 100k ohm)

ตัวเก็บประจุ (10uF)

IC7474 DM74S74N ได้แม่นยำยิ่งขึ้น (D-type flip flop)

LED และแบตเตอรี่ (5-9v)

แผนภาพวงจรและคำอธิบาย

คุณสามารถดูการเชื่อมต่อด้านบน " clap on clap off circuit diagram " ในขั้นต้นทรานซิสเตอร์อยู่ในสถานะปิดเนื่องจากไม่มีแรงดันไฟฟ้าฐาน (0.7v) เพียงพอที่จะเปิด และจุด A มีศักยภาพสูงและจุด A เชื่อมต่อกับ Trigger pin 2 ของ 555 IC ด้วยเหตุนี้ Trigger pin 2 ก็มีศักยภาพสูงเช่นกัน อย่างที่เราทราบกันดีว่าในการเรียกใช้ IC 555 ผ่าน Trigger PIN 2 แรงดันไฟฟ้าของ PIN 2 จะต้องต่ำกว่า Vcc / 3 ดังนั้นในขั้นตอนนี้ไม่มีเอาต์พุตที่ OUT PIN 3 หมายความว่าไม่มีพัลส์นาฬิกาสำหรับ Flip-flop แบบ D (IC 7474) จึงไม่มีการตอบสนองจาก Flip-flop ประเภท D และ LED จึงดับ

ตอนนี้เมื่อเราสร้างเสียงใกล้ไมค์คอนเดนเซอร์เสียงนี้จะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าและจะเพิ่มศักยภาพที่ฐานซึ่งจะทำให้ทรานซิสเตอร์เปิดขึ้น ทันทีที่ทรานซิสเตอร์เปิดศักย์ที่จุด A จะต่ำและจะเรียก 555 IC เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าต่ำ (ต่ำกว่า Vcc / 3) ที่ Trigger Pin 2 ดังนั้นเอาต์พุต PIN3 จะสูงและนาฬิกาบวก พัลส์จะถูกนำไปใช้กับ Flip-flop ประเภท D ซึ่งทำให้ Flip-flop ตอบสนองและ LED จะเปิดขึ้น สถานะ SET ของฟลิปฟล็อปนี้จะยังคงอยู่เช่นเดิมจนกว่าจะถึงพัลส์นาฬิกาถัดไป (Clap ถัดไป) รายละเอียดการทำงานของ Flip-flop ประเภท D ได้รับด้านล่าง

ที่นี่เราใช้IC จับเวลา 555 ในโหมด Monostableซึ่งมีการใช้เอาต์พุต (PIN 3 ของ 555 IC) เป็นพัลส์นาฬิกาสำหรับ Flip-flop ประเภท D ดังนั้นพัลส์นาฬิกาจะสูงเป็นเวลา 1.1xR1xC1 วินาทีจากนั้นจะกลายเป็น LOW คุณสามารถเรียนรู้การทำงานของ IC 555 ผ่านวงจรจับเวลา 555 บางส่วนที่นี่

การทำงานของ Flip-flop แบบ D

ที่นี่เรากำลังใช้ฟลิปฟล็อปชนิด D ที่เรียกใช้Positive Edge Triggeredซึ่งหมายความว่าฟลิปฟล็อปนี้จะตอบสนองต่อเมื่อชีพจรของนาฬิกาเปลี่ยนจากต่ำไปสูง OUTPUT Q จะแสดงตามสถานะของ INPUT D ในช่วงเวลาของการเปลี่ยนพัลส์นาฬิกา (ต่ำไปสูง) ฟลิปฟล็อปจะจำสถานะเอาท์พุท Q นี้ (สูงหรือต่ำ) จนกว่าจะถึงพัลส์นาฬิกาบวกถัดไป (ต่ำไปสูง) และแสดง OUPUT Q อีกครั้งตามสถานะอินพุต D ในช่วงเวลาของการเปลี่ยนพัลส์นาฬิกา (LOW to HIGH)

Flip-flop แบบ D นั้นเป็นรุ่นขั้นสูงของ SR flipflop ใน SR flipflop ห้ามใช้ S = 0 และ R = 0 เนื่องจากกำลังทำให้ฟลิปฟล็อปทำงานโดยไม่คาดคิด ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขใน Flip-flop ชนิด D โดยการเพิ่มอินเวอร์เตอร์ระหว่างอินพุตทั้งสอง (ดูแผนภาพ) และอินพุตที่สองจะได้รับจากพัลส์นาฬิกาให้กับประตู NAND ทั้งสอง อินเวอร์เตอร์ถูกนำมาใช้เพื่อหลีกเลี่ยงระดับลอจิกเดียวกันที่อินพุตทั้งสองเพื่อไม่ให้เกิดเงื่อนไข“ S = 0 และ R = 0”

D-type Flip-flop จะไม่เปลี่ยนสถานะในขณะที่พัลส์นาฬิกาอยู่ในระดับต่ำเนื่องจากให้ระดับลอจิกเอาต์พุต“ 1” ที่ประตู NAND A และ B ซึ่งเป็นอินพุตสำหรับ NAND เกต X และ Y และเมื่อทั้งสอง อินพุตคือ 1 สำหรับ NAND gates X และ Y จากนั้นเอาต์พุตจะไม่เปลี่ยนแปลง (จำ SR flip-flop) ข้อสรุปคือจะไม่เปลี่ยนสถานะในขณะที่ clockpulse อยู่ในระดับต่ำโดยไม่คำนึงถึง INPUT D จะเปลี่ยนก็ต่อเมื่อมีการเปลี่ยนสัญญาณนาฬิกาพัลส์จาก LOW เป็น HIGH จะไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงสูงและต่ำ เราสามารถสรุปตารางความจริงสำหรับ D-Flip-flop นี้ได้:

Clk	ง	ถาม	Q '	คำอธิบาย
↓» 0	X	ถาม	Q '	หน่วยความจำ ไม่มีการเปลี่ยนแปลง
↑» 1	0	0	1	รีเซ็ต Q » 0
↑» 1	1	1	0	ตั้งคำถาม» 1

IC 7474

เราใช้IC DM74S74Nของซีรีส์ 7474 IC DM74S74N เป็นไอซี Flip-flop แบบ Dual D ซึ่งมี Flip-flop แบบ D สองตัวซึ่งสามารถใช้แยกกันหรือเป็นชุดสลับ master-slave เรากำลังใช้ฟลิปฟล็อปชนิด D หนึ่งตัวในวงจรของเรา หมุดสำหรับฟลิปฟล็อป D แรกคือด้านซ้ายและสำหรับฟลิปฟล็อปตัวที่สองอยู่ทางด้านขวา นอกจากนี้ยังมีหมุด PRE และ CLR สำหรับรองเท้าแตะชนิด D ซึ่งเป็นหมุดแบบแอคทีฟ - ต่ำ พินเหล่านี้ใช้เพื่อตั้งค่าหรือรีเซ็ตฟลิปฟล็อปประเภท D ตามลำดับโดยไม่คำนึงถึงอินพุต D และนาฬิกา เราได้เชื่อมต่อทั้งสองอย่างกับ Vcc เพื่อให้ไม่ใช้งาน

หลังจากทำความเข้าใจ Flip-flop แบบ D และ IC DM74S74Nแล้วเราสามารถเข้าใจการใช้ Flip-flop แบบ D ในวงจรของเราได้อย่างง่ายดาย เมื่อเราเรียกใช้ IC 555 ครั้งแรกโดยการปรบมือครั้งแรกไฟ LED จะสว่างขึ้นเมื่อเราได้ Q = 1 และ Q '= 0 และจะยังคงเปิดอยู่จนกว่าทริกเกอร์ถัดไปหรือพัลส์นาฬิกาบวกถัดไป (ต่ำถึงสูง) เราได้เชื่อมต่อ Q 'กับเข้ากับ INPUT D ดังนั้นเมื่อ LED ติดสว่าง Q' = 0 กำลังรอชีพจรนาฬิกาที่สองเพื่อให้สามารถนำไปใช้กับ INPUT D และทำให้ Q = 0 และ Q '= 1 ซึ่งใน ปิดไฟ LED ตอนนี้ Q '= 1 กำลังรอพัลส์นาฬิกาถัดไปเพื่อให้ LED เปิดขึ้นโดยใช้ Q' = 1 กับ INPUT D และกระบวนการนี้จะดำเนินต่อไป

ในการทดสอบวงจรนี้คุณต้องปรบมือดัง ๆ เนื่องจากไมค์คอนเดนเซอร์ขนาดเล็กนี้ไม่มีระยะไกล หรือจะกดตรงไมค์เบา ๆ ก็ได้ (เหมือนที่เคยทำในวิดีโอ)

ประเด็นสำคัญบางประการ

• หากวงจรไม่ทำงานในตอนแรกให้เชื่อมต่อ CLR (PIN1 ของ IC DM74S74N) กับกราวด์เพื่อรีเซ็ตฟลิปฟล็อปจากนั้นเชื่อมต่อกับ Vcc อีกครั้งตามที่แสดงในวงจร
• เราสามารถแก้ไขวงจรนี้โดยใช้รีเลย์เพื่อควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (120 / 220V AC)
• PIN ควบคุม 5 ของ 555 Timer IC ควรเชื่อมต่อกับกราวด์ผ่านตัวเก็บประจุ 0.01uF
• เราควรใช้ตัวต้านทาน 220 โอห์มเพื่อเชื่อมต่อ LED