使用CD4027的无线开关电路

项目简介 

在本项目中，我将展示如何通过使用 CD4027 集成电路实现无线开关电路，从而在不与开关发生物理接触的情况下操作任何电器。

一般来说，我们在家里使用的电器和电子设备都是通过开关来控制的，即我们通过拨动开关来打开或关闭设备。但在本项目中，我将展示一种有趣的方法来控制任何设备，例如灯泡。

在这里实现的方法涉及一个无线开关电路，当你用手在电路前滑动时，设备（如灯）就会打开，如果你再用手滑动一次，设备就会关闭。

使用这种简单的无线开关电路，可以避免与开关发生物理接触的危险。

电路原理

此无线开关电路的主要原理在于 LDR、LM741 运算放大器和 CD4027 JK 触发器集成电路的功能。在该电路中，您只需将手放在一个简单的光传感器（即著名的 LDR）上方即可。

LDR 的配置方式是，LED 发出的光将持续落在 LDR 上，当你把手放在 LDR 上（或把手从 LED 和 LDR 之间穿过）时，连接到电路上的设备将接通。

运算放大器（此处使用 LM741）检测到这一变化，并触发触发器（此处使用 CD4027）。直到您再次将手放在 LDR 上，该器件才会保持接通状态。

使用 CD4027 的无线开关电路图

下图显示了该项目的电路图。

所需元件

CD4027 - 1

LM741 - 1

电阻器

10KΩ - 3

33KΩ - 1

1KΩ - 1

LDR

发光二极管

5V 继电器模块

灯

电路设计

电路设计非常简单。首先，将一个分压器（使用两个电阻或一个电位器）连接到运算放大器 LM741 的反相端（引脚 2）。现在，将 LDR 和一个电阻器的组合（再次形成一个分压器）连接到运算放大器的非反相端（引脚 3）。

在 LDR 旁放置一个独立的 LED（带限流电阻），使 LED 发出的光始终落在 LDR 上。

将运算放大器的输出（引脚 6）连接到触发器 IC CD4027 的时钟（引脚 13）。触发器的输出（引脚 15）连接到 5V 继电器模块的继电器输入端。

最后，将 CD4027 的 J（引脚 10）和 K（引脚 11）引脚连接至 +5V，将设置（引脚 9）和复位（引脚 12）连接至接地。与电源有关的其他连接不言自明。

注意：您可以连接一个电位器来代替连接到运算放大器反相输入端的两个固定电阻，从而改变电路的灵敏度。

警告：如果您打算将真正的灯泡（使用交流电源）与继电器模块一起使用，在连接时必须格外小心。

无线开关电路的工作原理

要了解电路的工作原理非常简单。电路主要依赖于两个集成电路。第一个是 LM741，它是一个运算放大器。LM741 运算放大器用作比较器，用于检测 LDR 电压和参考电压。

另一个是 JK 触发器集成电路 CD4027。它由两个 JK 触发器组成，具有单独的设置和复位引脚。CD4027 用于在向任意一个输入端输入信号时改变状态，并可获得多个输出。

在正常情况下，运算放大器的输出始终为低电平，因为 LDR 将持续接收 LED 发出的光。

现在，只要有人把手放在 LDR 上，运算放大器的引脚 3 就会比引脚 2 的电压高，因此引脚 6 会瞬间变为高电平。

这个高电平状态将作为时钟脉冲提供给 CD4027（触发器集成电路）的 13 脚。由于触发器的 J 和 K 输入端均绑定为高电平，时钟脉冲将切换输出端，即使输出端变为高电平。

当 CD4027 的这一输出引脚连接到继电器的输入端时，连接到继电器的灯就会亮起。

如果再次将手放在 LDR 上，则过程重复，此时 CD4027 IC 的输出将变为低电平（从高电平切换到低电平）。这将导致继电器的输入为低电平，灯管将被关闭。