使用CD4027的無線開關電路

項目簡介 

在本項目中，我將展示如何通過使用 CD4027 集成電路實現無線開關電路，從而在不與開關發生物理接觸的情況下操作任何電器。

一般來說，我們在家里使用的電器和電子設備都是通過開關來控制的，即我們通過撥動開關來打開或關閉設備。但在本項目中，我將展示一種有趣的方法來控制任何設備，例如燈泡。

在這里實現的方法涉及一個無線開關電路，當你用手在電路前滑動時，設備（如燈）就會打開，如果你再用手滑動一次，設備就會關閉。

使用這種簡單的無線開關電路，可以避免與開關發生物理接觸的危險。

電路原理

此無線開關電路的主要原理在于 LDR、LM741 運算放大器和 CD4027 JK 觸發器集成電路的功能。在該電路中，您只需將手放在一個簡單的光傳感器（即著名的 LDR）上方即可。

LDR 的配置方式是，LED 發出的光將持續落在 LDR 上，當你把手放在 LDR 上（或把手從 LED 和 LDR 之間穿過）時，連接到電路上的設備將接通。

運算放大器（此處使用 LM741）檢測到這一變化，并觸發觸發器（此處使用 CD4027）。直到您再次將手放在 LDR 上，該器件才會保持接通狀態。

使用 CD4027 的無線開關電路圖

下圖顯示了該項目的電路圖。

所需元件

CD4027 - 1

LM741 - 1

電阻器

10KΩ - 3

33KΩ - 1

1KΩ - 1

LDR

發光二極管

5V 繼電器模塊

燈

電路設計

電路設計非常簡單。首先，將一個分壓器（使用兩個電阻或一個電位器）連接到運算放大器 LM741 的反相端（引腳 2）?，F在，將 LDR 和一個電阻器的組合（再次形成一個分壓器）連接到運算放大器的非反相端（引腳 3）。

在 LDR 旁放置一個獨立的 LED（帶限流電阻），使 LED 發出的光始終落在 LDR 上。

將運算放大器的輸出（引腳 6）連接到觸發器 IC CD4027 的時鐘（引腳 13）。觸發器的輸出（引腳 15）連接到 5V 繼電器模塊的繼電器輸入端。

最后，將 CD4027 的 J（引腳 10）和 K（引腳 11）引腳連接至 +5V，將設置（引腳 9）和復位（引腳 12）連接至接地。與電源有關的其他連接不言自明。

注意：您可以連接一個電位器來代替連接到運算放大器反相輸入端的兩個固定電阻，從而改變電路的靈敏度。

警告：如果您打算將真正的燈泡（使用交流電源）與繼電器模塊一起使用，在連接時必須格外小心。

無線開關電路的工作原理

要了解電路的工作原理非常簡單。電路主要依賴于兩個集成電路。第一個是 LM741，它是一個運算放大器。LM741 運算放大器用作比較器，用于檢測 LDR 電壓和參考電壓。

另一個是 JK 觸發器集成電路 CD4027。它由兩個 JK 觸發器組成，具有單獨的設置和復位引腳。CD4027 用于在向任意一個輸入端輸入信號時改變狀態，并可獲得多個輸出。

在正常情況下，運算放大器的輸出始終為低電平，因為 LDR 將持續接收 LED 發出的光。

現在，只要有人把手放在 LDR 上，運算放大器的引腳 3 就會比引腳 2 的電壓高，因此引腳 6 會瞬間變為高電平。

這個高電平狀態將作為時鐘脈沖提供給 CD4027（觸發器集成電路）的 13 腳。由于觸發器的 J 和 K 輸入端均綁定為高電平，時鐘脈沖將切換輸出端，即使輸出端變為高電平。

當 CD4027 的這一輸出引腳連接到繼電器的輸入端時，連接到繼電器的燈就會亮起。

如果再次將手放在 LDR 上，則過程重復，此時 CD4027 IC 的輸出將變為低電平（從高電平切換到低電平）。這將導致繼電器的輸入為低電平，燈管將被關閉。