Loģiskie vārti elektriskajās ķēdēs

Loģiskie elementi ir ierīces, kas veido noteiktu savienojumu starp ievades un izvades vērtībām. Elementāram loģikas elementam ir divas ieejas un viena izeja. Signāli tiem ir diskrēti, tas ir, tiem ir viena no divām iespējamām vērtībām - 1 vai 0. Sprieguma esamība dažreiz tiek uzskatīta par vienu, un tā trūkums dažreiz tiek uzskatīts par nulli. Šādu ierīču darbība tiek analizēta, izmantojot Būla algebras – loģikas algebras jēdzienus.

Ierīces, kas darbojas ar diskrētiem signāliem, sauc par diskrētām. Šādu ierīču darbība tiek analizēta, izmantojot Būla algebras – loģikas algebras jēdzienus.

Loģikas algebras pamati

Loģiskais mainīgais ir ieejas vērtība, kurai var būt tikai divas pretējas vērtības: x = 1 vai x = 0. Loģiskā funkcija ir izejas vērtības atkarība no ieejas un no paša izejas signāla, kas arī var iegūt tikai divas vērtības. : y = 1 vai y = 0. Loģiskā darbība ir darbība, ko veic loģisks elements ar loģiskiem mainīgajiem atbilstoši loģiskai funkcijai.Vērtības 1 un 0 ir savstarpēji pretējas (apgrieztas): 1 = 0, 0 = 1. Svītra nozīmē noliegumu (inversiju).

Tiek pieņemts, ka 0 • 0 = 0, 0 + 0 = 0, 1 — 0 = 0, 1 + 0 = 1, 1 • 1 = = 1, 1 + 1 = 1.

Pārveidojot loģiskās algebras formulas, vispirms tiek veiktas inversijas darbības, tad reizināšana, saskaitīšana un pēc tam visas pārējās.

Skatīt arī par šo tēmu: Kontaktu ķēžu algebras likumi

Šeit ir apskatītas loģiskās pamatoperācijas: Loģiskās ierīces

Loģiskie elementi releju-kontaktu ķēžu veidā

Loģiskos elementus var attēlot releja-kontakta ķēdes formā (1. att.).

Rīsi. 1. Pamata loģiskie elementi (a) un releja kontakta ekvivalents (b)

Ja pieņemam, ka slēgtie kontakti atbilst vienam signālam un atvērtie kontakti atbilst nullei, tad elementu A var attēlot kā savienotus kontaktus x1 un x2 un releju y. Ja abi kontakti ir aizvērti, tad caur spoli plūdīs strāva, darbosies relejs un tā kontakti aizvērsies.

VAI elementu var attēlot kā divus paralēli savienotus NO kontaktus. Kad pirmais vai otrais no tiem ir aizvērts, relejs tiek aktivizēts un aizver savus kontaktus, caur kuriem izies signāls.

NOT elementu var attēlot kā vienu NO kontaktu x un vienu NC kontaktu y. Ja uz ieeju netiek pievadīts signāls (x = 0), tad relejs nedarbojas un y kontakti paliek aizvērti, caur tiem plūst strāva. Ja aizverat x kontaktus, relejs darbosies un atvērs savus kontaktus, tad izejas signāls būs nulle.

attēlā. 2 parāda ķēdi, kas veic operāciju VAI — NAV.Ja nevienai no ieejām netiek pievadīts signāls, tad tranzistors paliks aizvērts, caur to netecēs strāva, un izejas spriegums būs vienāds ar avota emf Uy = Uc, t.i. y = 1.

Rīsi. 2. Loģiskā elementa VAI — NOT shēma, kas veic loģiskās darbības

Ja vismaz vienai no ieejām tiek pielikts spriegums, tad tranzistora pretestība samazināsies no ∞ līdz 0 un strāva plūdīs caur emitera-kolektora ķēdi. Sprieguma kritums tranzistorā būs nulle (Uy = 0). Tas nozīmē, ka izejā nav signāla, tas ir, y = 0. Normālai elementa darbībai ir nepieciešams izveidot bāzes potenciāla nobīdi attiecībā pret kopējo punktu, tas tiek panākts ar īpašu avotu Ucm un rezistors Rcm. Rezistors R6 ierobežo bāzes emitētāja strāvu.

Uz elektromagnētiskajiem relejiem būvētie loģiskie elementi, tranzistori, magnētiskie serdeņi, elektroniskā lampa, pneimatiskie releji ir pārāk lieli, tāpēc tagad tiek izmantotas integrālās shēmas, kurās loģiskās darbības tiek veiktas kristāla līmenī.

Loģisko vārtu izmantošanas piemēri ķēdēs

Apskatīsim dažus elektrisko ķēžu komplektus, kas visbiežāk sastopami elektriskajā piedziņā. attēlā. 3a ir parādīts kontaktora spoles K barošanas bloks.

Rīsi. 3. Shēmas mezgli ar loģiskiem elementiem: 1 — 8 — ieejas un izejas numuri

Nospiežot pogu KNP, pa līniju plūst strāva un tiek aktivizēts kontaktors. Tās galvenie kontakti (nav parādīti diagrammā) savieno motoru ar tīklu, un K kontakti, aizverot, apiet KNP pogu. Tagad caur šiem kontaktiem plūdīs strāva, un KNP pogu var atbrīvot.Atsperes iedarbībā tas atver savus kontaktus, bet spole turpinās barot ar kontaktiem K. Nospiežot pogu KnS, līnija tiek pārtraukta un kontaktors tiek atbrīvots.

Šo mezglu var izpildīt uz loģiskiem elementiem. Ķēdē ietilpst kontaktora K spole, pogas KNP un KNS, divi loģiskie elementi VAI — NOT un pastiprinātājs. Sākotnējais stāvoklis ir x1 = 0 un x2 = 0, tad elementa 1 izejā iegūstam y1 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1. 2. elementa izejā — y5 = x3 + x4 = 1 + 0 = 0, t .is spole ir izslēgta, relejs nedarbojas.

Ja nospiežat KnP, tad y1 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0. Pie 2. elementa izejas y5 = x3 + x4 = 0 + 0 = 1. Caur spoli plūst strāva un tiek aktivizēts kontaktors. Signāls y2 tiek pievadīts ieejai x2, bet y1 tas netiek mainīts, jo y1 = x1 + x2 = 1 + 1 = 0. Tādējādi kontaktora spole tiek iedarbināta.

Ja nospiežat pogu KNS, tad uz otrā elementa ieeju tiks ievadīts signāls x4 = 1, tad y2 = x3 + x4 = 0 + 1 = 0 un kontaktors tiek atbrīvots.

Aplūkojamā ķēde spēj "iegaumēt" komandas: signāls y2 paliek nemainīgs pat tad, ja poga tiek atlaista.

To pašu atmiņas funkciju var veikt ar flip-flop. Ja ieejai tiek pielietots signāls x1 = 1, tad signāls y = 1 parādīsies izejā un paliks nemainīgs, līdz nospiedīsim KnS pogu. Pēc tam flip-flop tiek pārslēgts un izejā parādās signāls y = 0. Tas paliks nemainīgs, līdz vēlreiz nospiežam pogu KNP.

attēlā. 3, b parāda bloku divu releju PB (uz priekšu) un PH (reverse) elektriskai bloķēšanai, kas izslēdz to vienlaicīgu darbību, jo tas novedīs pie īssavienojuma.Patiešām, nospiežot pogu KnV, tiek aktivizēts PB relejs, atveras tā palīgkontakti, un PH spole nevar tikt ieslēgta pat tad, ja tiek nospiesta poga KnN. Ņemiet vērā, ka šeit nav manevrēšanas ar pogu aizvēršanas kontaktiem, tas ir, nav atmiņas moduļa.

Ķēdē ar loģiskiem elementiem, nospiežot pogu KNV uz pirmā elementa, mēs iegūstam x1 = 1, y2 = x1 = 0. Otrajā elementā y7 = x5 + x6 = y2 + x6= 0 + 0 = 1

Tiek aktivizēts relejs PB un signāls y7 tiek ievadīts elementa 4 ieejā (y7 — x8 = 1). 3. elementa ieejā nav signāla (x2 = 0), tad y4 = x2 = 1. Ceturtajā elementā: y10 = x8 + x9 = x8 + y4 = 1 + 1 = 0, t.i., PH relejs nevar darboties , pat ja ir nospiesta poga KnN. Tad mēs iegūstam tādu pašu rezultātu: 10 = x8 + x9 = = x8 + y4 = 1 + 0 = 0.

attēlā. 3, c parāda atbrīvošanas releju, ja tiek nospiesta poga KnS vai tiek atvērti gala slēdža VK kontakti. Ķēdē ar loģiskiem elementiem sākotnējā pozīcijā y3 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1, tas ir, releja spole ir iedarbināta. Nospiežot pogu KnS, mēs iegūstam y3 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0 un relejs tiek atbrīvots.

attēlā. 3, d parāda ierīci releja ieslēgšanai, ja tiek nospiesta poga KNP, kad VK kontakts ir aizvērts. Ķēdē ar loģiskiem elementiem kontaktu normālā stāvoklī iegūstam y7 = NS6 = y6 = NS4 = y3 = x1x2 = 0 • 0 = 0. Ja tiek nospiesta tikai poga KNP, tad y7 = x1x2 = 1 • 0 = 0. Ja ir aizvērts tikai VK kontakts, tad y7 = = x1x2 = 0 • 1 = 0 Kad KNP ir aizvērts un VK, mēs iegūstam y7 = x1x2 = 1 • 1 = 1. Tas nozīmē, ka relejs ir aktivizēts.

attēlā. 3, e parāda vadības ķēdi diviem relejiem P1 un P2.Kad ķēdē tiek pieslēgts spriegums, tiek aktivizēts laika relejs PB, tā kontakti 3. līnijā nekavējoties atveras. Ķēde ir gatava darbam. Nospiežot pogu KNP, tiek aktivizēts relejs P1, tā kontakti aizveras, apejot pogu. Citi kontakti 2. līnijā atveras un 3. līnijā aizveras. Relejs PB tiek atbrīvots un tā kontakti aizveras ar laika aizkavi, tiek aktivizēts relejs P2. Tādējādi pēc KNP pogas nospiešanas relejs P1 tiek aktivizēts nekavējoties, bet P2 - pēc kāda laika.

Ķēdē ar loģiskiem elementiem mezgls "Memory" ir veidots uz flip-flop. Lai izejā nebūtu signāla (y3 = 0), releji P1 un P2 ir atslēgti. Nospiediet pogu KNP, uz sprūda izejas parādās signāls Tiek aktivizēts relejs P1 un EV elements sāk sinhronizēties.

Kad parādās signāls y5 = 1, tiek aktivizēts relejs P2. Nospiežot pogu KnS, tiek pārslēgts sprūda un pēc tam y3 = 0. Releji P1 un P2 tiek atbrīvoti.

Sarežģītākās shēmās plaši tiek izmantoti tipiski mezgli ar loģiskiem elementiem, un šādas shēmas ir daudz vienkāršākas nekā releja-kontaktoru iekārtu shēmas.