Elektrik devrelerinde mantık kapıları

Mantık elemanları, giriş ve çıkış değerleri arasında belirli bir bağlantı kuran cihazlardır. Bir temel mantık elemanının iki girişi ve bir çıkışı vardır. Onlara verilen sinyaller ayrıktır, yani iki olası değerden birini alırlar - 1 veya 0. Gerilimin varlığı bazen bir olarak alınır ve yokluğu bazen sıfır olarak alınır. Bu tür cihazların çalışması, Boole cebri -mantığın cebiri- kavramları kullanılarak analiz edilir.

Ayrık sinyallerle çalışan cihazlara ayrık denir. Bu tür cihazların çalışması, Boole cebri -mantığın cebiri- kavramları kullanılarak analiz edilir.

Mantık Cebirinin Temelleri

Mantıksal değişken, yalnızca iki zıt değer alabilen bir giriş değeridir: x = 1 veya x = 0. Mantıksal bir işlev, çıkış değerinin girişe ve çıkış sinyalinin kendisine bağlı olmasıdır, bu da yalnızca iki değer alabilir : y = 1 veya y = 0. Mantıksal bir işlem, mantıksal bir işleve göre mantıksal değişkenlere sahip bir mantıksal öğe tarafından gerçekleştirilen bir eylemdir.1 ve 0 değerleri karşılıklı olarak zıttır (ters çevrilmiş): 1 = 0, 0 = 1. Kısa çizgi, olumsuzlama (ters çevirme) anlamına gelir.

0 • 0 = 0, 0 + 0 = 0, 1 — 0 = 0, 1 + 0 = 1, 1 • 1 = = 1, 1 + 1 = 1 olduğu varsayılır.

Mantık cebirinin formüllerini dönüştürürken, önce ters çevirme işlemleri, ardından çarpma, toplama ve ardından diğerleri gerçekleştirilir.

Bu konuda ayrıca bakınız: Temas Devresi Cebirinin Kanunları

Temel mantıksal işlemler burada tartışılmaktadır: mantıksal cihazlar

Röle kontak devreleri biçimindeki mantık öğeleri

Mantık elemanları, bir röle kontak devresi şeklinde gösterilebilir (Şekil 1).

Pirinç. 1. Temel mantık elemanları (a) ve röle kontağı eşdeğeri (b)

Kapalı kontakların bir sinyale ve açık kontakların sıfıra karşılık geldiğini varsayarsak, A elemanı x1 ve x2 bağlı kontakları ve y rölesi olarak temsil edilebilir. Her iki kontak da kapalıysa bobinden akım akacak, röle çalışacak ve kontakları kapanacaktır.

OR elemanı, paralel bağlı iki NO kontağı olarak temsil edilebilir. Bunlardan birincisi veya ikincisi kapandığında röle devreye girerek sinyalin geçeceği kontaklarını kapatır.

NOT elemanı, bir NO kontağı x ve bir NC kontağı y olarak temsil edilebilir. Girişe (x = 0) sinyal uygulanmazsa, röle çalışmaz ve y'nin kontakları kapalı kalır, içinden akım geçer. x kontaklarını kapatırsanız röle çalışır ve kontaklarını açar, ardından çıkış sinyali sıfır olur.

İncirde. Şekil 2 VEYA - DEĞİL işlemini gerçekleştiren bir devreyi göstermektedir.Girişlerden herhangi birine sinyal uygulanmazsa, transistör kapalı kalacak, içinden akım geçmeyecek ve çıkış voltajı emf Uy = Uc kaynağına eşit olacaktır, yani. y = 1.

Pirinç. 2. Mantıksal öğenin şeması VEYA — DEĞİL, mantıksal işlemleri gerçekleştirir

Girişlerden en az birine voltaj uygulanırsa, transistörün direnci ∞'tan 0'a düşecek ve emitör-toplayıcı devresinden akım akacaktır. Transistör üzerindeki voltaj düşüşü sıfır olacaktır (Uy = 0). Bu, çıkışta sinyal olmadığı, yani y = 0 olduğu anlamına gelir. Elemanın normal çalışması için, taban potansiyelinde ortak noktaya göre bir yer değiştirme oluşturmak gerekir, bu özel bir kaynak Ucm ile sağlanır. ve bir direnç Rcm. Direnç R6, temel emitör akımını sınırlar.

Elektromanyetik röleler, transistörler, manyetik çekirdekler, elektronik lamba, pnömatik röleler üzerine kurulan mantık elemanları çok büyüktür bu yüzden artık entegre devreler kullanılmaktadır.İçlerindeki mantıksal işlemler kristal seviyesinde yapılmaktadır.

Devrelerde mantık kapılarının kullanımına örnekler

Bir elektrikli sürücüde en yaygın olarak bulunan birkaç elektrik devresi düzeneğine bakalım. İncirde. Şekil 3a, kontaktör bobini K'nin besleme ünitesini göstermektedir.

Pirinç. 3. Mantık elemanlarına sahip devre düğümleri: 1 — 8 — giriş ve çıkış numaraları

KNP butonuna basıldığında hattan akım geçer ve kontaktör devreye girer. Ana kontakları (şemada gösterilmemiştir) motoru ağa bağlar ve K kontakları kapanarak KNP düğmesini atlar. Akım artık bu kontaklardan akacaktır ve KNP düğmesi serbest bırakılabilir.Yayın etkisi altında kontaklarını açar ancak bobin K kontakları üzerinden enerjilenmeye devam eder. KnS düğmesine basıldığında hat kesilir ve kontaktör bırakır.

Bu düğüm, mantıksal öğeler üzerinde yürütülebilir. Devre, kontaktör K'nin bobinini, KNP ve KNS düğmelerini, iki VEYA - DEĞİL mantık elemanını ve bir amplifikatörü içerir. İlk durum x1 = 0 ve x2 = 0'dır, ardından 1. öğenin çıkışında y1 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1 elde ederiz. 2. öğenin çıkışında — y5 = x3 + x4 = 1 + 0 = 0, t bobin kapalı, röle çalışmıyor.

KnP'ye basarsanız y1 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0 olur. 2. elemanın çıkışında y5 = x3 + x4 = 0 + 0 = 1. Bobinden akım geçer ve kontaktör devreye girer. x2 girişine y2 sinyali uygulanır ancak y1 = x1 + x2 = 1 + 1 = 0 olduğu için y1 değişmez. Böylece kontaktör bobini enerjilenir.

KNS düğmesine basarsanız, ikinci elemanın girişine x4 = 1 sinyali uygulanacaktır, ardından y2 = x3 + x4 = 0 + 1 = 0 olacak ve kontaktör bırakılacaktır.

Söz konusu devre, komutları "ezberleme" yeteneğine sahiptir: y2 sinyali, düğme bırakılsa bile değişmeden kalır.

Aynı bellek işlevi bir flip-flop ile gerçekleştirilebilir. Girişe x1 = 1 sinyali uygulanırsa, çıkışta y = 1 sinyali görünür ve biz KnS düğmesine basana kadar değişmeden kalır. Daha sonra flip-flop anahtarlanır ve çıkışta y = 0 sinyali görünür, KNP düğmesine tekrar basana kadar değişmeden kalır.

İncirde. Şekil 3, b, kısa devreye yol açacağından eşzamanlı çalışmalarını hariç tutan iki PB (ileri) ve PH (geri) rölesinin elektriksel olarak bloke edilmesi için bir blok gösterir.Nitekim KnV butonuna basıldığında PB rölesi aktif olur ve yardımcı kontakları açılır ve KnN butonuna basılsa bile PH bobinine enerji verilmez. Butonların kapama kontaklarının burada bir manevrası olmadığına, yani hafıza modülü olmadığına dikkat edin.

Mantıksal elemanları olan bir devrede birinci elemanda KNV butonuna bastığımızda x1 = 1, y2 = x1 = 0 elde ederiz. İkinci elemanda y7 = x5 + x6 = y2 + x6= 0 + 0 = 1 olur.

PB rölesi etkinleştirilir ve y7 sinyali eleman 4'ün (y7 — x8 = 1) girişine uygulanır. 3. eleman girişinde sinyal yok (x2 = 0), o zaman y4 = x2 = 1. Dördüncü elemanda: y10 = x8 + x9 = x8 + y4 = 1 + 1 = 0, yani PH rölesi çalışamaz , KnN düğmesine basılsa bile. Sonra aynı sonucu elde ederiz: 10 = x8 + x9 = = x8 + y4 = 1 + 0 = 0.

İncirde. Şekil 3, c, KnS düğmesine basılması veya limit anahtarı VK'nin kontaklarının açılması durumunda serbest bırakma rölesini gösterir. Mantık elemanları başlangıç ​​konumunda y3 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1 olan bir devrede yani röle bobinine enerji verilir. KnS butonuna bastığınızda y3 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0 elde ederiz ve röle bırakır.

İncirde. Şekil 3, d, VK kontağı kapalıyken KNP düğmesine basılması durumunda röleyi açan cihazı gösterir. Kontakların normal durumunda mantık elemanları bulunan bir devrede y7 = NS6 = y6 = NS4 = y3 = x1x2 = 0 • 0 = 0 elde ederiz. Sadece KNP butonuna basılırsa y7 = x1x2 = 1 • 0 olur. = 0. Sadece VK kontağı kapalı ise y7 = = x1x2 = 0 • 1 = 0 KNP kapalı ve VK olduğunda y7 = x1x2 = 1 • 1 = 1 elde ederiz. Bu, rölenin aktif olduğu anlamına gelir.

İncirde. Şekil 3, e iki röle P1 ve P2 için bir kontrol devresini gösterir.Devreye gerilim uygulandığında, zaman rölesi PB etkinleştirilir, 3. hattaki kontakları hemen açılır. Devre çalışmaya hazırdır. KNP düğmesine basıldığında, P1 rölesi etkinleştirilir, kontakları düğmeyi atlayarak kapanır. 2. hattaki diğer kişiler açılır ve 3. hattakiler kapanır. Röle PB serbest bırakılır ve kontakları bir zaman gecikmesiyle kapanır, P2 rölesi etkinleştirilir. Böylece, KNP düğmesine bastıktan sonra, P1 rölesi hemen ve P2 - bir süre sonra etkinleştirilir.

Mantık elemanlarına sahip bir devrede, "Hafıza" düğümü bir parmak arası terlik üzerine kuruludur. Çıkışta sinyal olmasın (y3 = 0), P1 ve P2 rölelerinin enerjisi kesilir. KNP düğmesine basın, tetik çıkışında bir sinyal görünür, Röle P1 etkinleştirilir ve EV elemanı senkronize olmaya başlar.

y5 = 1 sinyali oluştuğunda, P2 rölesi etkinleştirilir. KnS düğmesine bastığınızda, tetik anahtarlanır ve ardından y3 = 0 olur. P1 ve P2 röleleri serbest kalır.

Mantık elemanlarına sahip tipik düzenekler, daha karmaşık devrelerde yaygın olarak kullanılır ve bu tür devreler, röle-kontaktör ekipman devrelerinden çok daha basittir.