Clap on clap off switch

Un interruttore "Clap On Clap Off" è un concetto interessante che potrebbe essere utilizzato nell'automazione domestica. Funziona come un interruttore che accende e spegne i dispositivi emettendo un suono di applauso. Anche se il suo nome è "interruttore Clap", può essere attivato da qualsiasi suono della stessa altezza del suono Clap. Il componente principale del circuito è il microfono a condensatore elettrico, che è stato utilizzato come sensore del suono. Il microfono a condensatore converte sostanzialmente l'energia sonora in energia elettrica, che a sua volta viene utilizzata per attivare 555 timer IC, attraverso un transistor. E l'attivazione di 555 ic funziona come un impulso di clock per il flip-flop di tipo D e accenderebbe il LED, che rimarrà acceso fino al successivo impulso di clock fino al successivo Clap / suono. Quindi questo è l'interruttore Clap che si accenderà con il primo Clap e si spegnerà con il secondo Clap. Se rimuoviamo il Flip flop di tipo D dal circuito, il LED si spegnerà automaticamente dopo un po 'di tempo e questa volta sarà 1.1xR1xC1 secondi, che ho spiegato nel mio circuito precedente dell'interruttore di applauso. Per una migliore comprensione, consiglio di studiare il circuito precedente prima di studiare questo.

Spiegazione di lavoro

Qui stiamo usando il microfono a condensatore elettrico per rilevare il suono, transistor per attivare il timer 555 IC, 555 IC per IMPOSTARE e RESETTARE il flip flop di tipo D e il flip flop di tipo D per ricordare il livello logico (LED ACCESO o SPENTO) fino a successivo Clap / sound.

Componenti

Microfono a condensatore

555 Timer IC

Transistor BC547

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

Condensatore (10uF)

IC7474 più precisamente DM74S74N (flip flop di tipo D)

LED e batteria (5-9v)

Schema del circuito e spiegazione

Potete vedere i collegamenti in " clap on clap off schema circuitale ". Inizialmente il transistor è in stato OFF perché non c'è abbastanza (0,7 V) tensione base-emettitore per accenderlo. E il punto A è ad alto potenziale e il punto A è collegato al pin trigger 2 del 555 IC, di conseguenza anche il pin trigger 2 è ad alto potenziale. Come sappiamo, per attivare il 555 IC tramite Trigger PIN 2, la tensione del PIN 2 deve essere inferiore a Vcc / 3. Quindi in questa fase nessuna uscita su OUT PIN 3, significa nessun impulso di clock per flip-flop di tipo D (IC 7474), quindi nessuna risposta dal flip-flop di tipo D, quindi il LED è spento.

Ora, quando produciamo un suono vicino al microfono a condensatore, questo suono verrà convertito in energia elettrica e aumenterà il potenziale alla base, che accenderà il transistor. Non appena il transistor diventa ON, il potenziale al punto A diventerà basso e attiverà l'IC 555 a causa della bassa tensione (sotto Vcc / 3) al Trigger Pin 2. Quindi l'uscita PIN3 sarà alta e un clock positivo impulso verrà applicato al flip-flop di tipo D, che fa rispondere il flip-flop e il LED si accende. Questo stato SET del flip flop rimarrà così com'è fino al prossimo impulso di clock (successivo Clap). Di seguito è stato fornito il funzionamento dettagliato del flip-flop di tipo D.

Qui stiamo usando il timer IC 555 in modalità monostabile, la cui uscita (PIN 3 dell'IC 555) è stata utilizzata come impulso di clock per flip-flop di tipo D. Quindi l'impulso di clock sarà ALTO per 1.1xR1xC1 secondi e poi diventerà BASSO. Puoi imparare le operazioni 555 IC attraverso alcuni 555 circuiti timer QUI.

Funzionamento del flip-flop di tipo D.

Qui stiamo usando il flip-flop di tipo D con trigger sul fronte positivo, il che significa che questo flip flop risponde solo quando l'impulso di clock andrebbe da LOW ad HIGH. OUTPUT Q verrà mostrato in base allo stato di INPUT D, al momento della transizione dell'impulso di clock (da basso ad alto). Il flip flop ricorda questo stato di OUTPUT Q (o HIGH o LOW), fino al successivo impulso di clock positivo (da basso ad alto). E ancora mostra l'OUPUT Q, in base allo stato di ingresso D, al momento della transizione dell'impulso di clock (da LOW a HIGH)

Il flip-flop di tipo D è fondamentalmente la versione avanzata del flip-flop SR. In SR flipflop, S = 0 e R = 0 è vietato, perché fa comportare in modo imprevisto il flip-flop. Questo problema viene risolto nei Flip-flop di tipo D, aggiungendo un Inverter tra i due ingressi (vedi diagramma) e il secondo ingresso è dato dall'impulso di Clock ad entrambe le porte NAND. L'inverter viene introdotto per evitare gli stessi livelli logici su entrambi gli ingressi, in modo che la condizione “S = 0 e R = 0” non si verifichi mai.

Il flip-flop di tipo D non cambia il suo stato mentre l'impulso di clock è basso, perché fornisce il livello logico di uscita "1" alle porte NAND A e B, che è l'ingresso per le porte NAND X e Y. E quando entrambe le porte gli ingressi sono 1 per le porte NAND X e Y, quindi l'uscita non cambia (ricorda il flip-flop SR). La conclusione è che non cambierà il suo stato mentre l'impulso di clock è BASSO, indipendentemente dall'INPUT D. Cambia solo quando c'è una transizione nell'impulso di orologio da BASSO ad ALTO. Non cambierà durante il periodo ALTO e BASSO. Possiamo dedurre la tabella della verità per questo D-Flip-flop:

Clk	D	Q	Q '	Descrizione
↓ »0	X	Q	Q '	Memoria nessun cambiamento
↑ »1	0	0	1	Reimposta Q »0
↑ »1	1	1	0	Imposta Q »1

IC 7474

Abbiamo utilizzato IC DM74S74N della serie 7474. IC DM74S74N è il doppio CI flip-flop di tipo D, in cui sono presenti due flip-flop di tipo D, che possono essere utilizzati singolarmente o come combinazione di commutazione master-slave. Stiamo usando un flip-flop di tipo D nel nostro circuito. I pin per il primo flip-flop D sono sul lato sinistro e per il secondo flip flop sono sul lato destro. Inoltre ci sono pin PRE e CLR per entrambi i flip-flop di tipo D che sono pin attivi bassi. Questi pin sono stati utilizzati per IMPOSTARE o RESETTARE il Flip-flop di tipo D rispettivamente, indipendentemente da INPUT D e Clock. Li abbiamo collegati entrambi a Vcc per renderli inattivi.

Dopo aver compreso il flip-flop di tipo D e l'IC DM74S74N, possiamo facilmente comprendere l'uso del flip-flop di tipo D nel nostro circuito. Quando abbiamo attivato per la prima volta l'IC 555 con il primo Clap, il LED si illumina quando otteniamo Q = 1 e Q '= 0. E rimarrà acceso fino al successivo trigger o al successivo impulso di clock positivo (da LOW a HIGH). Abbiamo collegato Q 'a INPUT D, quindi quando il LED è acceso, Q' = 0 è in attesa dell'impulso del Secondo Clock, in modo che possa essere applicato all'INPUT D e rende Q = 0 e Q '= 1, che in spegne SPEGNERE il LED. Ora Q '= 1 attende il prossimo impulso di clock per accendere il LED applicando Q' = 1 a INPUT D, e così via questo processo continuerà.

Per testare questo circuito è necessario battere le mani forte poiché questo piccolo microfono a condensatore non ha una lunga portata. Oppure puoi colpire leggermente il microfono direttamente (come ho fatto nel video).

Alcuni punti importanti

• Se il circuito all'inizio non funziona, collegare il CLR (PIN1 dell'IC DM74S74N) a terra per RESETTARE il flip-flop, quindi collegare nuovamente a Vcc come mostrato nel circuito.
• Possiamo modificare questo circuito utilizzando il relè per controllare i dispositivi elettronici (120/220 V CA).
• Il PIN di controllo 5 del circuito integrato del timer 555 deve essere collegato a massa tramite un condensatore da 0,01 uF.
• Dovremmo usare una resistenza da 220 ohm per collegare il LED.