Flip Flop D: Ligando e Desligando Relé com Pushbutton

Introdução

Muitos de nossos leitores gostaram bastante de uma série de posts que fizemos sobre o CI 555, onde em um deles em especial, no Tutorial CI 555: Interruptor anti ruídos, um leitor fez a seguinte pergunta:

E a resposta é sim, e estamos trazendo este projeto hoje. Caso você não tenha configurado o tutorial do interruptor anti ruídos com 555, fica aqui a sugestão de leitura.

O circuito de hoje deverá ser capaz de acionar um circuito apertando um pushbutton, e apertando o mesmo pushbutton posteriormente deverá desativar o circuito.

Muitos leitores vão pensar: “moleza, eu já fiz isso mil vezes no Arduino”, e a grande sacada aqui é que não será necessário utilizar Arduino, utilizaremos somente a boa e velha Eletrônica Digital para fazer este projeto, e nenhum microcontrolador.

Flip Flop

A estrela deste post será um tipo de Flip-Flop, mas aqui vai uma breve explicação sobre o que são Flip-Flops.

Flip-Flops são circuitos digitais feitos para reter informação de alguma forma, existem vários tipos de Flip-Flops, e neste projeto usaremos o Flip-Flop D.

O Flip-Flop D possui as seguintes entradas:

• D (Dado a ser retido)
• Clock (sinalizado pelo triangulo no diagrama)
• S (Set, igual o do post do CI 555)
• R (Reset, igual o do post do CI 555)

E as seguintes saídas:

• Q (Saída)
• Q barrado (A saída invertida)

créditos: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:D-Type_Flip-flop.svg

Onde o comportamento dele primordial é da seguinte forma:

• As saídas só são atualizadas apenas na transição do sinal de clock, isto é, na transição de quando ele sai de 0 para 1, em qualquer outro momento a saída continua inalterada.
• D é a entrada principal, onde quando o sinal de clock tem sua transição, ele copiará D para a saída Q e inverterá o sinal lógico de D para Q com barra em cima.
• Quando S é acionado, a saída Q instantaneamente vai para 1 (não usaremos neste projeto)
• Quando R é acionado, a saída Q instantaneamente vai para 0 (também não usaremos)
• Só para reforçar, Q com barra em cima é sempre o inverso da saída Q.

Dessa forma, aproveitaremos deste comportamento do Flip-Flop D para montar este nosso circuito.

Materiais Necessários para o Projeto Ligando e Desligando Relé com Pushbutton

Para este projeto iremos precisar basicamente de:

• 1x CI CD4013 – Flip-Flop D
• 1x Módulo Relé 2 Canais 5v com Optoacoplador
• 3x Push Button (Chave Táctil) 6x6x6mm
• 2x Resistor 10K 1/4W (10 Unidades)
• 1x Protoboard 400 Pontos
• 1x Fonte 5V 1A Bivolt
• 1x Jumpers – Macho/Macho – 20 Unidades de 20cm

Desenvolvimento

O CI CD4013 é um CI que internamente contém dois Flip-Flops D, e o diagrama interno e o significado de cada pino é dado da seguinte forma:

Onde Vdd usaremos 5V e Vss GND.

Por ter dois Flip-Flops, utilizaremos um relé de 2 canais, para usar todo o potencial do CI.

Sabendo o comportamento do Flip-Flop, faremos o seguinte: A saída Q estará ligada ao relé. O pushbutton será o clock, onde ele vai estar ligado a um resistor de pulldown, para que ao apertar o botão, ele faça a atualização da saída de acordo com a entrada.

O pulo do gato será ligar a saída invertida, que é Q barrado, ligado diretamente a entrada D do Flip-Flop, Logo, quando o clock (pushbutton) for acionado, ele inverterá a saída, por isso este circuito funciona sempre invertendo a saída quando o botão é pressionado.

A montagem é bastante simples, basta fazer esta montagem.

Obs: A imagem mostra um resistor de 220 ohms, mas o correto é 10K.

Fique atento a posição do CI, onde possui a marcação do chanfro e do circulo, pois se inverter o CI irá se danificar.

Após montado, o seu circuito está pronto e você já poderá testar e ver o circuito funcionando.

O mais legal deste circuito na prática é que fazer um equivalente a Three Way ou Four Way, ou até mais interruptores para controlar uma mesma lampada é hiper simples, basta colocar os pushbuttons em paralelo em pontos diferentes da casa, e ele irá controlar da mesma forma.

Conclusão

Com este tutorial foi possível aprender, baseado em eletrônica digital pura, como fazer uma aplicação prática com muita utilidade e bastante simples.

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Não se esqueça de avaliar o post, e deixe um comentário para dúvidas e sugestões.

Muito obrigado por ler até aqui, Grazie!

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Sobre o Autor

Gustavo Nery Cursando Engenharia de Controle e Automação pela UFMG. Apaixonado por eletrônica, computação e tecnologias na área de sistemas embarcados. Nos tempos livres me divido entre desenvolver pesquisa na universidade, adquirir novos conhecimentos e estar com a família.