sommario

SOMMARIO
SPIEGAZIONE PROVA ................................................................................................. 2
FLIP-FLOP SR............................................................................................................. 4
TABELLA DELLA VERITA' DELLA PORTA NAND: ......................................................... 4
SCHEMA ELETTRICO ................................................................................................. 6
GRAFICI OSCILLOSCOPIO.......................................................................................... 6
BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................... 7
FLIP FLOP MICROFONICO LX 329
5AI TIEE 1993-94
IPSIA Moretto Brescia
SPIEGAZIONE PROVA
Il seguente schema a blocchi semplifica il circuito da noi analizzato. Il 2° blocco indica la sorgente,
ovvero il dispositivo che preleva il segnale di ingresso del circuito che è un microfono
piezoelettrico. Questo dispositivo manda il segnale al 2° blocco che è un amplificatore di tensione.
Una volta amplificato il segnale, viene mandato al flip-flop (3° blocco) che seleziona l'uscita per
decidere la posizione del relè (5° blocco). Prima di arrivare al relè il segnale viene ulteriormente
amplificato tramite un transistor BJT utilizzato come interruttore ON-OFF (4° blocco).
MICROFONO
AMPLIFICATORE
DI
TENSIONE
FLIP-FLOP
AMPLIFICATORE
DI
CORRENTE
RELE
fig. 1 Schema a blocchi
Il circuito eccita la bobina di un relè, che attira a se un contatto, tramite un suono, che è captato da
un microfono piezoelettrico. Questo suono o semplice rumore può venire selezionato da noi tramite
opportune resistenze variabili (trimmer).
IL MICROFONO- Il microfono piezoelettrico, presente nel circuito, converte le deformazioni
meccaniche che subisce il cristallo di quarzo presente al suo interno in un segnale elettrico più o
meno intenso.
TRANSISTOR (TR1)- Il segnale che è stato ricevuto dal microfono, viene amplificato dal
transistor. La resistenza R1 di base è posta appunto tra base e collettore. Questa configurazione
permette al transistor di non far diminuire la corrente in base in quanto la retroazione è negativa. Il
condensatore C2 serve per fermare la componente continua che ritornerebbe nel microfono.
DIODO (DS1)- Il diodo posto in parallelo alla bobina del relè è chiamato diodo volano e serve a far
scaricare la stessa perché sul collettore del transistor si presenterebbe una sovratensione che lo
brucerebbe.
DIODO LED- Il diodo led è stato collegato all'uscita del relè per verificare il funzionamento del
circuito. Per essere connesso in modo corretto il led aveva bisogno di una resistenza in serie, in
quanto la tensione di rete alla quale era collegato il relè era di 12V. Tale tensione avrebbe bruciato
il led in grado di funzionare con un massimo di 1,2 - 1,3V.
TRIMMER- Nel circuito sono presenti due trimmer (R2 e R4). Questi servono per selezionare il
segnale in ingresso. Il trimmer R2 serve per la sensibilità mentre R4 per la soglia. R4 si riferisce al
fatto che i segnali logici non corrispondono al valore massimo e al valore minimo. Infatti è
considerato livello 0 tutte le tensioni comprese fino a un terzo della scala ( 12V la scala 1/3=4Vv),quindi 0-4V. Mentre sarà 1 per valori compresi tra due terzi e il massimo ( 12V la scala 2/3=8V),quindi 8V-12V.
La soglia consiste nel fatto che il circuito fornisce una tensione costante (per esempio 6V). Questa
tensione si va a sommare con quella che amplifica il transistor TR1, che può essere sia positiva che
negativa. La somma quindi potrà essere o più grande o più piccola di 6V. Se questa somma supera
gli 8V la porta lo leggerà come 1 logico, se sarà al di sotto di 4V lo leggerà 0 logico. La soglia non
è altro che la regolazione della tensione costante.
Il trimmer per la sensibilità serve per selezionare determinati suoni che devono essere intesi come
impulsi e altri che devono essere ignorati perchè non richiesti nell'applicazione del circuito.
2
3
FLIP-FLOP SR
Il flip-flop è un dispositivo costituito da porte logiche, nel nostro caso NAND. Le porte NAND
sono elementi elettronici digitali che presentano due o più ingressi e un uscita. L'uscita dipende
dallo stato logico degli ingressi.
TABELLA DELLA VERITA' DELLA PORTA NAND:
A
B
OUTPUT
0
0
1
L'operatore NAND mette in uscita il livello logico 1 qualunque
0
1
1
sia lo stato degli ingressi, escluso quando questi sono tutti a
livello 1 allora l'uscita sarà 0. Il NAND equivale alla negazione
1
0
1
dell'uscita dell'operatore AND.
Il blocco centrale del circuito è costituito da 4 porte NAND col1
1
0
legate tra di loro in modo da ottenere un flip-flop SR.
I flip-flop (nel nostro caso è più corretto chiamarli LATCH in
quanto non hanno bisogno del segnale di clock) sono dispositivi bistabili con 1 o più ingressi detti
di controllo e una unica uscita o meglio; presenta due uscite, ma la seconda è la negazione della
prima.
Come detto in precedenza le porte NAND se presentano un ingresso a livello 1, l'uscita dipenderà
direttamente dallo stato logico dell'altro ingresso, in quanto se quest'ultima è a 0 l'output sarà 1 e
viceversa. Se un ingresso è a 0 l'output sarà sicuramente a 1.
Il secondo ingresso delle prime due porte NAND (morsetto 2 e 12) dipende dallo stato logico
dell'uscita delle porte NAND 3 e 4, cioè abilitano le prime due porte. Se l'ingresso è a 0 l'uscita sarà
sicuramente a 1, questo fa si che la porta rimane chiusa e non fa passare il segnale. Per far passare
quest'ultimo dobbiamo avere uno 0. Gli ingressi di abilitazione risultano quindi uno l'opposto
dell'altro e questi livelli cambieranno quando il condensatore si carica. La costante di tempo RC del
blocco di ritardo risulta circa di 0,5 secondi.
Questo significa che il microfono può captare solo un segnale ogni due secondi in quanto gli
ingressi delle porte NAND sono abilitati solo quando si carica il condensatore collegato ad esso.
In uscita si avrà inizialmente un 1 logico su quella di SET e 0 su quella di RESET, e
successivamente, quando il microfono capta un ulteriore suono, avremo uno 1 logico su quella di
RESET e 0 su quella di set.
I grafici di fig. 3 mostrano lo stato degli ingressi (Y, I e X) e delle uscite (Q e Q negato) a tempi
precisi. Infatti lo stato degli ingressi dipende da quello dell'uscita, quindi dato che una è l'opposto
dell'altra, si considera un ingresso e si ricava lo stato degli ingressi. Si noti che quando Y è in fase
di carica e X di scarica, qualsiasi sia lo stato di I, l'uscita non cambia.
4
Q
TRANSISTOR (TR2)-Il transistor TR2, come detto in
precedenza, funziona da interruttore ON-OFF e da amplificatore
di corrente. Una volta che il segnale logico dell'uscita Set del
flip-flop è a 1, si presenta sulla base del transistor una corrente.
Allora il transistor entra in conduzione (ON) e fa eccitare la
bobina del relè che a sua volta attrae il contatto. Quando il
microfono capta un altro rumore entra in funzione il secondo
flip-flop, quindi il set è a 0 e il RESET a 1. A questo punto il
transistor finisce la conduzione (OFF) e la bobina si diseccita.
Questo fa si che il contatto ritorni nella condizione iniziale e il
LED si spegne.
t
Q
t
Y
t
X
t
I
t
fig. 3
5
SCHEMA ELETTRICO
12V
C4
470nF
S1
C1
10uF
25V
R3
R6
1M
1M
C3
R2
10K
100nF
Y
1
S
IC1A
8
3
2
IC1C
R8
10K
Q
10
9
CD4011
1M
TR1
I
R4
1M
12
5
X
C2
1uF
25V
4
6
11
13
BC109
IC1B
R
IC1D
CD4011
CD4011
R7
1M
C5
470nF
MICRO
R5
1M
fig. 2 schema elettrico del flip flop microfonico
GRAFICI OSCILLOSCOPIO
6
RELAY
TR2
BC208
CD4011
R1
LED
DS1
1N4148
Q
12V
R8
1K2
BIBLIOGRAFIA
Nuova Elettronica rivista n. 64
7