Логичке капије у електричним колима

Логички елементи су уређаји који остварују одређену везу између улазних и излазних вредности. Елементарни логички елемент има два улаза и један излаз. Сигнали за њих су дискретни, односно узимају једну од две могуће вредности - 1 или 0. Присуство напона се понекад узима као један, а његово одсуство се понекад узима као нула. Рад таквих уређаја се анализира коришћењем концепата Булове алгебре—алгебре логике.

Уређаји који раде са дискретним сигналима називају се дискретни. Рад таквих уређаја се анализира коришћењем концепата Булове алгебре—алгебре логике.

Основи алгебре логике

Логичка променљива је улазна вредност која може имати само две супротне вредности: к = 1 или к = 0. Логичка функција је зависност излазне вредности од улазног и од самог излазног сигнала, који такође може имати само две вредности : и = 1 или и = 0. Логичка операција је радња коју врши логички елемент са логичким променљивим према логичкој функцији.Вредности 1 и 0 су међусобно супротне (обрнуте): 1 = 0, 0 = 1. Цртица означава негацију (инверзију).

Претпоставља се да је 0 • 0 = 0, 0 + 0 = 0, 1 — 0 = 0, 1 + 0 = 1, 1 • 1 = = 1, 1 + 1 = 1.

Приликом трансформације формула логичке алгебре прво се изводе операције инверзије, затим множење, сабирање, а затим све остале.

Погледајте и на ову тему: Закони алгебре контактног кола

Овде се говори о основним логичким операцијама: Логички уређаји

Логички елементи у виду релејно-контактних кола

Логички елементи се могу представити у облику релејно-контактног кола (слика 1).

Пиринач. 1. Основни логички елементи (а) и еквивалент контакта релеја (б)

Ако претпоставимо да затворени контакти одговарају једном сигналу, а отворени контакти одговарају нули, онда се елемент А може представити као повезани контакти к1 и к2 и релеј и. Ако су оба контакта затворена, струја ће тећи кроз калем, релеј ће радити и његови контакти ће се затворити.

ОР елемент се може представити као два НО контакта повезана паралелно. Када су први или други затворени, релеј се активира и затвара своје контакте кроз које ће сигнал проћи.

НОТ елемент се може представити као један НО контакт к и један НЦ контакт и. Ако се на улаз не примени сигнал (к = 0), онда релеј не ради и контакти и остају затворени, струја тече кроз њих. Ако затворите к контакте, релеј ће радити и отворити своје контакте, тада ће излазни сигнал бити нула.

На сл. 2 приказује коло које изводи операцију ИЛИ — НЕ.Ако се ни на један од улаза не примени сигнал, онда ће транзистор остати затворен, кроз њега неће тећи струја, а излазни напон ће бити једнак емф извора Уи = Уц, тј. и = 1.

Пиринач. 2. Шема логичког елемента ИЛИ — НЕ, извођење логичких операција

Ако се напон примени на најмање један од улаза, онда ће отпор транзистора пасти са ∞ на 0 и струја ће тећи кроз коло емитер-колектор. Пад напона на транзистору биће нула (Уи = 0). То значи да на излазу нема сигнала, односно и = 0. За нормалан рад елемента потребно је створити померање базног потенцијала у односу на заједничку тачку, то се постиже посебним извором Уцм. и отпорник Рцм. Отпорник Р6 ограничава струју базног емитера.

Логички елементи изграђени на електромагнетним релејима, транзисторима, магнетним језгрима, електронским лампама, пнеуматским релејима су превелики, због чега се сада користе интегрисана кола у којима се логичке операције спроводе на нивоу кристала.

Примери коришћења логичких капија у колима

Хајде да погледамо неколико склопова електричних кола који се најчешће налазе у електричном погону. На сл. На слици 3а приказана је јединица напајања контакторског намотаја К.

Пиринач. 3. Чворови кола са логичким елементима: 1 — 8 — улазни и излазни бројеви

Када се притисне дугме КНП, струја тече кроз вод и контактор се активира. Његови главни контакти (нису приказани на дијаграму) повезују мотор са мрежом, а К контакти, затварајући се, заобилазе КНП дугме. Струја ће сада тећи кроз ове контакте и КНП дугме се може отпустити.Под дејством опруге отвара своје контакте, али ће калем и даље бити под напоном преко контаката К. Притиском на дугме КнС, вод се прекида и контактор се отпушта.

Овај чвор се може извршити на логичким елементима. Коло укључује калем контактора К, дугмад КНП и КНС, два логичка елемента ИЛИ — НЕ и појачавач. Почетно стање је к1 = 0 и к2 = 0, тада на излазу елемента 1 добијамо и1 = к1 + к2 = 0 + 0 = 1. На излазу елемента 2 — и5 = к3 + к4 = 1 + 0 = 0, т .ис калем је искључен, релеј не ради.

Ако притиснете КнП, онда је и1 = к1 + к2 = 1 + 0 = 0. На излазу елемента 2 и5 = к3 + к4 = 0 + 0 = 1. Струја протиче кроз калем и контактор се активира. Сигнал и2 се примењује на улаз к2 али и1 се тиме не мења јер је и1 = к1 + к2 = 1 + 1 = 0. Тако се намотај контактора напаја.

Ако притиснете дугме КНС, тада ће се на улаз другог елемента применити сигнал к4 = 1, затим и2 = к3 + к4 = 0 + 1 = 0 и контактор се отпушта.

Коло које се разматра је способно да "памти" команде: сигнал и2 остаје непромењен чак и ако се дугме отпусти.

Иста меморијска функција се може постићи са флип-флопом. Ако се на улаз примени сигнал к1 = 1, онда ће се на излазу појавити сигнал и = 1 и остаће непромењен све док не притиснемо дугме КнС. Затим се пребацује флип-флоп и на излазу се појављује сигнал и = 0. Остаће непромењен све док поново не притиснемо дугме КНП.

На сл. 3, б приказује блок за електрично блокирање два релеја ПБ (напред) и ПХ (назад), што искључује њихов истовремени рад, јер ће то довести до кратког споја.Заиста, када се притисне дугме КнВ, активира се ПБ релеј, а његови помоћни контакти се отварају, а ПХ калем се не може укључити чак и ако се притисне дугме КнН. Имајте на уму да овде нема маневрисања затварајућим контактима дугмади, односно нема меморијског модула.

У колу са логичким елементима, када притиснемо дугме КНВ на првом елементу, добијамо к1 = 1, и2 = к1 = 0. На другом елементу, и7 = к5 + к6 = и2 + к6= 0 + 0 = 1

Релеј ПБ се активира и сигнал и7 се примењује на улаз елемента 4 (и7 — к8 = 1). Нема сигнала на улазу елемента 3 (к2 = 0), тада је и4 = к2 = 1. На четвртом елементу: и10 = к8 + к9 = ​​к8 + и4 = 1 + 1 = 0, тј. ПХ релеј не може да ради , чак и ако је притиснуто дугме КнН. Тада добијамо исти резултат: 10 = к8 + к9 = ​​= к8 + и4 = 1 + 0 = 0.

На сл. 3, ц приказује релеј за отпуштање у случају притиска на дугме КнС или отварања контаката крајњег прекидача ВК. У колу са логичким елементима у почетном положају и3 = к1 + к2 = 0 + 0 = 1, односно намотај релеја је под напоном. Када притиснете дугме КнС, добијамо и3 = к1 + к2 = 1 + 0 = 0 и релеј се отпушта.

На сл. 3, д приказује уређај за укључивање релеја у случају притиска на дугме КНП када је ВК контакт затворен. У колу са логичким елементима у нормалном стању контаката добијамо и7 = НС6 = и6 = НС4 = и3 = к1к2 = 0 • 0 = 0. Ако се притисне само дугме КНП, онда је и7 = к1к2 = 1 • 0 = 0. Ако је само ВК контакт затворен онда је и7 = = к1к2 = 0 • 1 = 0 Када је КНП затворен и ВК добијамо и7 = к1к2 = 1 • 1 = 1. То значи да је релеј активиран.

На сл. 3, е приказује управљачко коло за два релеја П1 и П2.Када се напон примени на коло, временски релеј ПБ се активира, његови контакти у линији 3 се одмах отварају. Коло је спремно за рад. Када се притисне дугме КНП, релеј П1 се активира, његови контакти се затварају, заобилазећи дугме. Остали контакти на линији 2 се отварају и на линији 3 се затварају. Релеј ПБ се отпушта и његови контакти се затварају са временским кашњењем, релеј П2 је активиран. Дакле, након притиска на дугме КНП, релеј П1 се активира одмах, а П2 - након неког времена.

У колу са логичким елементима, чвор "Меморија" је изграђен на флип-флопу. Ако на излазу нема сигнала (и3 = 0), релеји П1 и П2 су без напона. Притисните дугме КНП, на излазу окидача се појављује сигнал Релеј П1 се активира и ЕВ елемент почиње да се синхронизује.

Када се јави сигнал и5 = 1, релеј П2 се активира. Када притиснете дугме КнС, окидач се укључује и тада је и3 = 0. Релеји П1 и П2 се отпуштају.

Типични склопови са логичким елементима се широко користе у сложенијим колима, а таква кола су много једноставнија од кола опреме релеј-контактора.