Loginiai vartai elektros grandinėse

Loginiai elementai yra įrenginiai, kurie sukuria tam tikrą ryšį tarp įvesties ir išvesties verčių. Elementarus loginis elementas turi du įėjimus ir vieną išėjimą. Signalai jiems yra diskretiški, tai yra, jie turi vieną iš dviejų galimų reikšmių - 1 arba 0. Įtampos buvimas kartais laikomas vienu, o jos nebuvimas kartais laikomas nuliu. Tokių prietaisų veikimas analizuojamas naudojant Būlio algebros – logikos algebros – sąvokas.

Įrenginiai, veikiantys su diskrečiaisiais signalais, vadinami diskrečiais. Tokių prietaisų veikimas analizuojamas naudojant Būlio algebros – logikos algebros – sąvokas.

Logikos algebros pagrindai

Loginis kintamasis yra įvesties reikšmė, kuri gali turėti tik dvi priešingas reikšmes: x = 1 arba x = 0. Loginė funkcija yra išvesties vertės priklausomybė nuo įvesties ir nuo paties išėjimo signalo, kuris taip pat gali turėti tik dvi reikšmes. : y = 1 arba y = 0. Loginė operacija yra veiksmas, kurį atlieka loginis elementas su loginiais kintamaisiais pagal loginę funkciją.Reikšmės 1 ir 0 yra viena kitai priešingos (apverstos): 1 = 0, 0 = 1. Brūkšnys reiškia neigimą (inversiją).

Daroma prielaida, kad 0 • 0 = 0, 0 + 0 = 0, 1 — 0 = 0, 1 + 0 = 1, 1 • 1 = = 1, 1 + 1 = 1.

Transformuojant loginės algebros formules pirmiausia atliekamos inversijos operacijos, tada daugybos, sudėjimo, o po to visos kitos.

Taip pat žiūrėkite šia tema: Kontaktinių grandinių algebros dėsniai

Čia aptariamos pagrindinės loginės operacijos: Loginiai įrenginiai

Loginiai elementai relės-kontaktinių grandinių pavidalu

Loginiai elementai gali būti pavaizduoti relės-kontaktinės grandinės pavidalu (1 pav.).

Ryžiai. 1. Pagrindiniai loginiai elementai (a) ir relės kontakto ekvivalentas (b)

Jeigu darysime prielaidą, kad uždari kontaktai atitinka vieną signalą, o atviri – nulį, tai elementą A galima pavaizduoti kaip prijungtus kontaktus x1 ir x2 bei relę y. Jei abu kontaktai yra uždaryti, tada srovė tekės per ritę, veiks relė ir jos kontaktai užsidarys.

Elementas ARBA gali būti pavaizduotas kaip du lygiagrečiai sujungti NO kontaktai. Uždarius pirmąjį ar antrąjį, relė įsijungia ir uždaro savo kontaktus, per kuriuos praeis signalas.

NOT elementas gali būti pavaizduotas kaip vienas NO kontaktas x ir vienas NC kontaktas y. Jei į įėjimą neduoda signalo (x = 0), tai relė neveikia ir y kontaktai lieka uždaryti, per juos teka srovė. Jei uždarysite x kontaktus, relė veiks ir atidarys savo kontaktus, tada išėjimo signalas bus lygus nuliui.

Fig. 2 parodyta grandinė, kuri atlieka operaciją ARBA – NE.Jei nė į vieną iš įėjimų nepateikiamas signalas, tai tranzistorius liks uždarytas, per jį netekės srovė, o išėjimo įtampa bus lygi šaltinio emf Uy = Uc, t.y. y = 1.

Ryžiai. 2. Loginio elemento ARBA — NE schema, atliekanti logines operacijas

Jei bent vienai iš įėjimų bus įjungta įtampa, tranzistoriaus varža sumažės nuo ∞ iki 0 ir srovė tekės per emiterio-kolektoriaus grandinę. Tranzistoriaus įtampos kritimas bus lygus nuliui (Uy = 0). Tai reiškia, kad išėjime nėra signalo, tai yra y = 0. Normaliam elemento veikimui būtina sukurti bazinio potencialo poslinkį bendro taško atžvilgiu, tai pasiekiama specialiu šaltiniu Ucm ir rezistorius Rcm. Rezistorius R6 riboja bazinio emiterio srovę.

Ant elektromagnetinių relių, tranzistorių, magnetinių gyslų, elektroninės lempos, pneumatinių relių pastatyti loginiai elementai yra per dideli, todėl dabar naudojamos integrinės grandinės.Juose loginės operacijos atliekamos kristalų lygiu.

Loginių vartų panaudojimo grandinėse pavyzdžiai

Pažvelkime į keletą elektros grandinių mazgų, kurie dažniausiai randami elektrinėje pavaroje. Fig. 3a parodytas kontaktoriaus ritės K maitinimo blokas.

Ryžiai. 3. Grandinės mazgai su loginiais elementais: 1 — 8 — įėjimo ir išėjimo numeriai

Paspaudus KNP mygtuką, linija teka srovė ir aktyvuojamas kontaktorius. Pagrindiniai jo kontaktai (neparodyta diagramoje) jungia variklį prie tinklo, o K kontaktai, uždarydami, apeina KNP mygtuką. Dabar per šiuos kontaktus tekės srovė ir KNP mygtuką galima atleisti.Veikiant spyruoklei, ji atidaro savo kontaktus, tačiau ritė ir toliau bus maitinama per kontaktus K. Paspaudus KnS mygtuką, linija nutrūksta ir kontaktorius atleidžiamas.

Šis mazgas gali būti vykdomas naudojant loginius elementus. Į grandinę įeina kontaktoriaus K ritė, mygtukai KNP ir KNS, du loginiai elementai ARBA — NOT ir stiprintuvas. Pradinė būsena yra x1 = 0 ir x2 = 0, tada 1 elemento išvestyje gauname y1 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1. 2 elemento išvestyje — y5 = x3 + x4 = 1 + 0 = 0, t .is ritė išjungta, relė neveikia.

Jei paspausite KnP, tai y1 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0. Elemento 2 išėjime y5 = x3 + x4 = 0 + 0 = 1. Per ritę teka srovė ir įjungiamas kontaktorius. Signalas y2 perduodamas įėjimui x2, bet y1 dėl to nekeičiamas, nes y1 = x1 + x2 = 1 + 1 = 0. Taigi kontaktoriaus ritė įjungiama.

Jei paspausite mygtuką KNS, antrojo elemento įėjimui bus nukreiptas signalas x4 = 1, tada y2 = x3 + x4 = 0 + 1 = 0 ir kontaktorius atleidžiamas.

Nagrinėjama grandinė gali „įsiminti“ komandas: signalas y2 išlieka nepakitęs net ir atleidus mygtuką.

Tą pačią atminties funkciją galima atlikti su šlepetėmis. Jei įvestyje yra signalas x1 = 1, tai signalas y = 1 pasirodys išėjime ir išliks nepakitęs, kol nepaspausime KnS mygtuko. Tada perjungiamas flip-flop ir išėjime pasirodo signalas y = 0. Jis išliks nepakitęs, kol dar kartą nepaspausime KNP mygtuko.

Fig. 3, b parodytas dviejų relių PB (pirmyn) ir PH (atgal) elektrinio blokavimo blokas, kuris neleidžia jų vienu metu veikti, nes tai sukels trumpąjį jungimą.Iš tiesų, paspaudus mygtuką KnV, suaktyvinama PB relė, atsidaro jos pagalbiniai kontaktai, o PH ritė negali būti įjungta net paspaudus mygtuką KnN. Atkreipkite dėmesį, kad čia nėra mygtukų uždarymo kontaktų manevravimo, tai yra, nėra atminties modulio.

Grandinėje su loginiais elementais, kai paspaudžiame KNV mygtuką ant pirmojo elemento, gauname x1 = 1, y2 = x1 = 0. Antrajame elemente y7 = x5 + x6 = y2 + x6= 0 + 0 = 1

Įjungiama relė PB ir signalas y7 perduodamas 4 elemento įėjimui (y7 — x8 = 1). 3 elemento įėjime nėra signalo (x2 = 0), tada y4 = x2 = 1. Ketvirtame elemente: y10 = x8 + x9 = x8 + y4 = 1 + 1 = 0, t.y. PH relė negali veikti , net jei paspaudžiamas mygtukas KnN. Tada gauname tą patį rezultatą: 10 = x8 + x9 = = x8 + y4 = 1 + 0 = 0.

Fig. 3, c rodo atleidimo relę paspaudus mygtuką KnS arba atidarius eigos jungiklio VK kontaktus. Grandinėje su loginiais elementais pradinėje padėtyje y3 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1, tai yra, relės ritė yra įjungta. Kai paspausite mygtuką KnS, gauname y3 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0 ir relė atleidžiama.

Fig. 3, d rodomas įtaisas, skirtas įjungti relę, kai paspaudžiamas KNP mygtukas, kai VK kontaktas uždarytas. Grandinėje su loginiais elementais normalioje kontaktų būsenoje gauname y7 = NS6 = y6 = NS4 = y3 = x1x2 = 0 • 0 = 0. Jei spaudžiamas tik KNP mygtukas, tai y7 = x1x2 = 1 • 0 = 0. Jei uždarytas tik VK kontaktas, tada y7 = = x1x2 = 0 • 1 = 0 Kai KNP uždarytas ir VK gauname y7 = x1x2 = 1 • 1 = 1. Tai reiškia, kad relė yra aktyvuota.

Fig. 3, e parodyta dviejų relių P1 ir P2 valdymo grandinė.Į grandinę įjungus įtampą, įsijungia laiko relė PB, jos kontaktai 3 linijoje iškart atsidaro. Grandinė paruošta darbui. Paspaudus mygtuką KNP, suaktyvinama relė P1, jos kontaktai užsidaro, apeinant mygtuką. Kiti kontaktai 2 linijoje atsidaro ir 3 linijoje užsidaro. Relė PB atleidžiama ir jos kontaktai užsidaro su laiko uždelsimu, suaktyvinama relė P2. Taigi, paspaudus mygtuką KNP, relė P1 įsijungia iš karto, o P2 - po kurio laiko.

Grandinėje su loginiais elementais „Atminties“ mazgas yra pastatytas ant flip-flop. Tegul išėjime nėra signalo (y3 = 0), relės P1 ir P2 yra išjungtos. Paspauskite mygtuką KNP, trigerio išėjime pasirodo signalas Įjungiama relė P1 ir EV elementas pradeda sinchronizuotis.

Kai atsiranda signalas y5 = 1, įjungiama relė P2. Paspaudus mygtuką KnS, paleidiklis perjungiamas ir tada y3 = 0. Relės P1 ir P2 atleidžiamos.

Tipiniai mazgai su loginiais elementais plačiai naudojami sudėtingesnėse grandinėse, o tokios grandinės yra daug paprastesnės nei relės-kontaktorių įrangos grandinės.