ลอจิกเกตในวงจรไฟฟ้า

องค์ประกอบลอจิกเป็นอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อระหว่างค่าอินพุตและเอาต์พุต องค์ประกอบลอจิกเบื้องต้นมีสองอินพุตและหนึ่งเอาต์พุต สัญญาณที่ส่งถึงพวกเขานั้นไม่ต่อเนื่องกันนั่นคือพวกเขาใช้หนึ่งในสองค่าที่เป็นไปได้ - 1 หรือ 0 บางครั้งการมีแรงดันไฟฟ้าก็ถือเป็นหนึ่งเดียวและบางครั้งการขาดงานก็ถือเป็นศูนย์ การทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าวได้รับการวิเคราะห์โดยใช้แนวคิดของพีชคณิตบูลีน—พีชคณิตของตรรกศาสตร์

อุปกรณ์ที่ทำงานด้วยสัญญาณแยกเรียกว่าไม่ต่อเนื่อง การทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าวได้รับการวิเคราะห์โดยใช้แนวคิดของพีชคณิตบูลีน—พีชคณิตของตรรกศาสตร์

พื้นฐานของพีชคณิตของลอจิก

ตัวแปรลอจิคัลคือค่าอินพุตที่สามารถรับค่าตรงข้ามได้เพียงสองค่า: x = 1 หรือ x = 0 ฟังก์ชันลอจิคัลคือการพึ่งพาค่าเอาต์พุตบนอินพุตและสัญญาณเอาต์พุต ซึ่งสามารถรับได้เพียงสองค่าเท่านั้น : y = 1 หรือ y = 0 การดำเนินการทางตรรกะคือการดำเนินการที่ดำเนินการโดยองค์ประกอบทางตรรกะที่มีตัวแปรทางตรรกะตามฟังก์ชันทางตรรกะค่า 1 และ 0 ตรงข้ามกัน (กลับด้าน): 1 = 0, 0 = 1 เส้นประหมายถึงการปฏิเสธ (ผกผัน)

สมมติว่า 0 • 0 = 0, 0 + 0 = 0, 1 — 0 = 0, 1 + 0 = 1, 1 • 1 = = 1, 1 + 1 = 1

เมื่อแปลงสูตรของพีชคณิตเชิงตรรกะ การดำเนินการผกผันจะดำเนินการก่อน แล้วจึงคูณ บวก แล้วจึงดำเนินการอื่นๆ ทั้งหมด

ดูเพิ่มเติมในหัวข้อนี้: กฎของการสัมผัสวงจรพีชคณิต

มีการกล่าวถึงการดำเนินการทางตรรกะพื้นฐานที่นี่: อุปกรณ์เชิงตรรกะ

องค์ประกอบลอจิกในรูปแบบของวงจรหน้าสัมผัสรีเลย์

องค์ประกอบลอจิกสามารถแสดงในรูปแบบของวงจรหน้าสัมผัสรีเลย์ (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. องค์ประกอบลอจิกพื้นฐาน (a) และเทียบเท่าหน้าสัมผัสรีเลย์ (b)

หากเราคิดว่าหน้าสัมผัสแบบปิดสอดคล้องกับสัญญาณเดียวและหน้าสัมผัสแบบเปิดตรงกับศูนย์ ดังนั้นองค์ประกอบ A สามารถแสดงเป็นหน้าสัมผัสที่เชื่อมต่อ x1 และ x2 และรีเลย์ y ถ้าหน้าสัมผัสทั้งสองปิด กระแสจะไหลผ่านขดลวด รีเลย์จะทำงานและหน้าสัมผัสจะปิด

องค์ประกอบ OR สามารถแสดงเป็นสองหน้าสัมผัส NO ที่เชื่อมต่อแบบขนาน เมื่อปิดตัวแรกหรือตัวที่สองรีเลย์จะเปิดใช้งานและปิดหน้าสัมผัสที่สัญญาณจะผ่าน

องค์ประกอบ NOT สามารถแสดงเป็น NO contact x หนึ่งอันและ NC contact y หนึ่งอัน หากไม่มีการใช้สัญญาณกับอินพุต (x = 0) แสดงว่ารีเลย์ไม่ทำงานและหน้าสัมผัสของ y ยังคงปิดอยู่ กระแสไหลผ่านพวกมัน หากคุณปิดหน้าสัมผัส x รีเลย์จะทำงานและเปิดหน้าสัมผัส จากนั้นสัญญาณเอาต์พุตจะเป็นศูนย์

ในรูป 2 แสดงวงจรที่ดำเนินการ OR — NOTหากไม่มีการใช้สัญญาณกับอินพุตใด ๆ ทรานซิสเตอร์จะยังคงปิดอยู่ จะไม่มีกระแสไหลผ่าน และแรงดันเอาต์พุตจะเท่ากับแหล่งกำเนิด emf Uy = Uc เช่น y = 1

ข้าว. 2. แผนผังขององค์ประกอบตรรกะ OR — ไม่ใช่ การดำเนินการทางตรรกะ

หากป้อนแรงดันไฟฟ้าเข้าอย่างน้อยหนึ่งอินพุต ความต้านทานของทรานซิสเตอร์จะลดลงจาก ∞ เป็น 0 และกระแสจะไหลผ่านวงจรอิมิตเตอร์-คอลเลคเตอร์ แรงดันตกคร่อมทรานซิสเตอร์จะเป็นศูนย์ (Uy = 0) ซึ่งหมายความว่าไม่มีสัญญาณที่เอาต์พุต นั่นคือ y = 0 สำหรับการทำงานปกติขององค์ประกอบ จำเป็นต้องสร้างการกระจัดของศักย์ฐานที่สัมพันธ์กับจุดร่วม ซึ่งทำได้โดยแหล่งพิเศษ Ucm และตัวต้านทาน Rcm. ตัวต้านทาน R6 จำกัดกระแสเบสอิมิตเตอร์

องค์ประกอบลอจิกที่สร้างขึ้นบนรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า, ทรานซิสเตอร์, แกนแม่เหล็ก, หลอดไฟอิเล็กทรอนิกส์, รีเลย์นิวเมติกมีขนาดใหญ่เกินไปซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงใช้วงจรรวม การดำเนินการเชิงตรรกะในนั้นดำเนินการที่ระดับคริสตัล

ตัวอย่างการใช้ลอจิกเกตในวงจร

มาดูส่วนประกอบวงจรไฟฟ้าบางส่วนที่พบมากที่สุดในไดรฟ์ไฟฟ้า ในรูป 3a แสดงหน่วยจ่ายของคอยล์คอนแทค K.

ข้าว. 3. โหนดวงจรที่มีองค์ประกอบลอจิก: 1 — 8 — หมายเลขอินพุตและเอาต์พุต

เมื่อกดปุ่ม KNP กระแสจะไหลผ่านไลน์และคอนแทคเตอร์จะทำงาน หน้าสัมผัสหลัก (ไม่แสดงในแผนภาพ) เชื่อมต่อมอเตอร์กับเครือข่ายและหน้าสัมผัส K, ปิด, บายพาสปุ่ม KNP กระแสจะไหลผ่านหน้าสัมผัสเหล่านี้และสามารถปล่อยปุ่ม KNP ได้ภายใต้การกระทำของสปริงจะเปิดหน้าสัมผัส แต่ขดลวดจะยังคงได้รับพลังงานผ่านหน้าสัมผัส K เมื่อกดปุ่ม KnS สายจะถูกขัดจังหวะและปล่อยคอนแทค

โหนดนี้สามารถดำเนินการกับองค์ประกอบเชิงตรรกะ วงจรประกอบด้วยขดลวดของคอนแทค K, ปุ่ม KNP และ KNS, องค์ประกอบลอจิกสองตัว OR — ไม่ใช่ และเครื่องขยายเสียง สถานะเริ่มต้นคือ x1 = 0 และ x2 = 0 จากนั้นที่เอาต์พุตขององค์ประกอบ 1 เราจะได้ y1 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1 ที่เอาต์พุตขององค์ประกอบ 2 — y5 = x3 + x4 = 1 + 0 = 0, t .คือ คอยล์ดับ รีเลย์ไม่ทำงาน

หากคุณกด KnP ดังนั้น y1 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0 ที่เอาต์พุตขององค์ประกอบ 2 y5 = x3 + x4 = 0 + 0 = 1 กระแสไหลผ่านขดลวดและเปิดใช้งานคอนแทค สัญญาณ y2 ถูกนำไปใช้กับอินพุต x2 แต่ y1 จะไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจาก y1 = x1 + x2 = 1 + 1 = 0 ดังนั้นขดลวดคอนแทคจึงได้รับพลังงาน

หากคุณกดปุ่ม KNS สัญญาณ x4 = 1 จะถูกนำไปใช้กับอินพุตขององค์ประกอบที่สอง จากนั้น y2 = x3 + x4 = 0 + 1 = 0 และปล่อยคอนแทคเตอร์

วงจรที่พิจารณามีความสามารถในการ «จดจำ» คำสั่ง: สัญญาณ y2 ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงแม้ว่าจะปล่อยปุ่มแล้วก็ตาม

ฟังก์ชั่นหน่วยความจำเดียวกันสามารถทำได้ด้วยฟลิปฟล็อป หากใช้สัญญาณ x1 = 1 กับอินพุต สัญญาณ y = 1 จะปรากฏที่เอาต์พุตและจะไม่เปลี่ยนแปลงจนกว่าเราจะกดปุ่ม KnS จากนั้นฟลิปฟลอปจะถูกสลับและสัญญาณ y = 0 จะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุต มันจะไม่เปลี่ยนแปลงจนกว่าเราจะกดปุ่ม KNP อีกครั้ง

ในรูป 3, b แสดงบล็อกสำหรับการปิดกั้นทางไฟฟ้าของรีเลย์สองตัว PB (ไปข้างหน้า) และ PH (ย้อนกลับ) ซึ่งไม่รวมการทำงานพร้อมกัน เนื่องจากจะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรเมื่อกดปุ่ม KnV รีเลย์ PB จะทำงาน และหน้าสัมผัสเสริมจะเปิดขึ้น และคอยล์ PH จะไม่สามารถกระตุ้นได้แม้ว่าจะกดปุ่ม KnN ก็ตาม โปรดทราบว่าที่นี่ไม่มีการหลบหลีกหน้าสัมผัสปิดของปุ่มนั่นคือไม่มีโมดูลหน่วยความจำ

ในวงจรที่มีองค์ประกอบเชิงตรรกะ เมื่อเรากดปุ่ม KNV บนองค์ประกอบแรก เราจะได้ x1 = 1, y2 = x1 = 0 ในองค์ประกอบที่สอง y7 = x5 + x6 = y2 + x6= 0 + 0 = 1

เปิดใช้งานรีเลย์ PB และสัญญาณ y7 ใช้กับอินพุตขององค์ประกอบ 4 (y7 — x8 = 1) ไม่มีสัญญาณที่อินพุตขององค์ประกอบ 3 (x2 = 0) จากนั้น y4 = x2 = 1 ในองค์ประกอบที่สี่: y10 = x8 + x9 = x8 + y4 = 1 + 1 = 0 เช่น รีเลย์ PH ไม่สามารถทำงานได้ แม้ว่าจะกดปุ่ม KnN ก็ตาม จากนั้นเราจะได้ผลลัพธ์เดียวกัน: 10 = x8 + x9 = = x8 + y4 = 1 + 0 = 0

ในรูป 3, c แสดงรีเลย์ปล่อยในกรณีที่กดปุ่ม KnS หรือเปิดหน้าสัมผัสของสวิตช์ จำกัด VK ในวงจรที่มีองค์ประกอบลอจิกในตำแหน่งเริ่มต้น y3 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1 นั่นคือขดลวดรีเลย์จะได้รับพลังงาน เมื่อคุณกดปุ่ม KnS เราจะได้ y3 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0 และปล่อยรีเลย์

ในรูป 3, d แสดงอุปกรณ์สำหรับเปิดรีเลย์ในกรณีที่กดปุ่ม KNP เมื่อปิดหน้าสัมผัส VK ในวงจรที่มีองค์ประกอบลอจิกในสถานะปกติของหน้าสัมผัส เราได้รับ y7 = NS6 = y6 = NS4 = y3 = x1x2 = 0 • 0 = 0 หากกดปุ่ม KNP เท่านั้น y7 = x1x2 = 1 • 0 = 0 หากปิดหน้าสัมผัส VK เท่านั้น y7 = = x1x2 = 0 • 1 = 0 เมื่อปิด KNP และ VK เราจะได้ y7 = x1x2 = 1 • 1 = 1 หมายความว่ารีเลย์เปิดใช้งาน

ในรูป 3, e แสดงวงจรควบคุมสำหรับรีเลย์สองตัว P1 และ P2เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับวงจร รีเลย์เวลา PB จะทำงาน หน้าสัมผัสในบรรทัดที่ 3 จะเปิดขึ้นทันที วงจรพร้อมใช้งาน เมื่อกดปุ่ม KNP รีเลย์ P1 จะทำงาน หน้าสัมผัสจะปิดโดยผ่านปุ่ม ผู้ติดต่ออื่น ๆ ในบรรทัดที่ 2 เปิดและปิดในบรรทัดที่ 3 ปล่อยรีเลย์ PB และหน้าสัมผัสจะปิดด้วยการหน่วงเวลา รีเลย์ P2 จะทำงาน ดังนั้นหลังจากกดปุ่ม KNP รีเลย์ P1 จะเปิดใช้งานทันทีและ P2 - หลังจากนั้นสักครู่

ในวงจรที่มีองค์ประกอบลอจิก โหนด "หน่วยความจำ" จะถูกสร้างขึ้นบนฟลิปฟลอป ปล่อยให้ไม่มีสัญญาณที่เอาต์พุต (y3 = 0) รีเลย์ P1 และ P2 จะไม่ทำงาน กดปุ่ม KNP สัญญาณจะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุตทริกเกอร์ รีเลย์ P1 เปิดใช้งานและองค์ประกอบ EV เริ่มซิงโครไนซ์

เมื่อสัญญาณ y5 = 1 เกิดขึ้น รีเลย์ P2 จะทำงาน เมื่อคุณกดปุ่ม KnS ทริกเกอร์จะสลับ จากนั้น y3 = 0 รีเลย์ P1 และ P2 จะถูกปล่อย

แอสเซมบลีทั่วไปที่มีองค์ประกอบลอจิกถูกใช้อย่างกว้างขวางในวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้น และวงจรดังกล่าวง่ายกว่าวงจรอุปกรณ์รีเลย์คอนแทคมาก