У25 Логические элементы систем автоматического управления и регулирования.

                    В системах автоматического управления информация подвергается не только арифметической, но и логической обработке. В основе работы логических схем и устройств лежит специальный математический аппарат, называемый математической логикой, в которой изучаются вопросы применения математических методов для решения различных логических задач.

                   В алгебре логики интересуются не содержанием логического высказывания, а лишь утверждением истинно оно или ложно. Никакие другие признаки высказывании в алгебре логики не рассматриваются.

Если высказывание истинно, то говорят, что его значение равно 1; если высказывание ложно, то его значение равно 0. Это приводит к точному соответствию между логическими высказываниями и двоичными цифрами в двоичной системе.

Устройства реализующие в системах управления решение логических задач называются логическими элементами. Логический элемент представляет собой электронную схему, на входы которой поступают двоичные переменные, а на выходе образуется двоичный сигнал в соответствии с логической функцией элемента.

К числу основных логических элементов относятся элементы: " И ", " ИЛИ ", " НЕ ".

 

Логическим элементом " И " называется элемент, выход которого находится в состоянии 1 только тогда, когда все его входы находятся в состоянии 1. Логическим элементом " ИЛИ "называется элемент, выход которого принимает состояние 1, если хотя бы один вход находится в состоянии 1

Логическим элементом "НЕ" называется элемент,на выходе которого появляется 1, если на входе 0,и наоборот.

У26 Логический элемент " И "

Логическим элементом " И " называется элемент ЭВМ, электронная схема которого выдает сигнал на выходе только при наличии сигналов на всех его входах одновременно.

Структурная схема элемента "И" приведена на рисунке 10.

 

Рис.10. Функциональная схема логического элемента "И".

 

 

Если хотя бы на одном входе сигнала нет, то на выходе сигнала не будет. В простейшем виде реализовать такое устройство можно при помощи нескольких кнопочных

выключателей, включенных последовательно. Каждая кнопка может рассматриваться как вход, а прикладываемое к ней усилие при включении- как сигнал на входе. Только при нажатии одновременно всех кнопок на выходе цепи появляется электрический сигнал.

 

Рассмотрим электронную (бесконтакную) схему логического элемента "И" на полупроводниковых диодах. Принципиальная схема устройства приведена на рис.11.

Рис. 11. Принципиальная схема логического элемента "И"

 

 

Схема работает следующим образом:

Сопротивления резисторов R1,R2,R3 значительно меньше сопротивления резистора R. При отсутствии положительного импульса хотя бы на одном из входов схемы, один из диодов будет открыт (его сопротивление

будет очень малым.) Падение напряжения на диоде будет очень малым, а так как диоды включены параллельно выходным клеммам схемы, то и на них также практически не будет импульса напряжения. Если на все входы схемы будут поданы положительные импульсы, то диоды будут заперты (их сопротивление будет большим)

Падение напряжения на диодах будет большим. Этот импульс напряжения будет подан на выход схемы

 

У27 Логический элемент " ИЛИ "

Логический элемент " ИЛИ " имеет несколько входов и один выход. (см.рис.12.) Сигнал на выходе этого элемента появляется тогда, когда хотя бы на одном входе будет положительный импульс. Если сигнала нет ни на одном из входов, сигнала на выходе не будет. Такое устройство можно смонтировать с помощью нескольких кнопочных выключателей, соединенных параллельно.

Если хотя бы одну из кнопок нажать, то на выходе появится импульс напряжения.

 

 

Рис.12. Функциональная схема логического элемента "ИЛИ".

Рис. 13. Принципиальная схема логического элемента "ИЛИ"

Схема электронного (бесконтактного) элемента "ИЛИ" приведена на рис. 13.

Схема работает следующим образом:

При подаче положительного импульса напряжения на любой из входов импульс свободно проходит через диод, включенный в прямом направлении и выделяется на выходном резисторе R.

 

У28 Логический элемент " НЕ "

Электронное устройство логического отрицания " НЕ " имеет только один вход и один выход. (см.рис.14) При наличии сигнала на входе на выходе сигнала нет. И наоборот если на входе сигнала нет,на выходе он появляется.

Элемент " НЕ " может быть реализован с помощью кнопочного выключателя включенного параллельно выходным зажимам. При замыкании контактов кнопки (поступление на вход механического импульса)

выходные зажимы будут замкнуты накоротко и напряжения между ними не будет.

И наоборот, если не нажимать кнопку, то напряжение входного сигнала будет выделено на выходе.

Электронная схема логического элемента "НЕ" реализуется с помощью транзистора.

Принципиальная схема элемента "НЕ"приведена на рис.15. Полупроводниковый триод типа n - p - n

при подаче положительного напряжения на " БАЗУ" триода, отпирается (его сопротивление становится очень малым) и выходные зажимы схемы закорачиваются через переход "КОЛЛЕКТОР - ЭМИТТЕР " транзистора, который в этот момент имеет малое сопротивление.Если положительный импульс с "БАЗЫ " снять, то транзистор закрывается Сопротивление перехода "КОЛЛЕКТОР -БАЗА" становится большим и на нем выделяется импульс напряжения. Таким образом наличие одновременно на входе и выходе положительного импульса исключается. Это и есть основное свойство логического элемента "НЕ".