Gerbang logika dalam rangkaian listrik

Elemen logika adalah perangkat yang membuat koneksi tertentu antara nilai input dan output. Elemen logika dasar memiliki dua input dan satu output. Sinyal kepada mereka adalah diskrit, yaitu, mereka mengambil salah satu dari dua nilai yang mungkin - 1 atau 0. Kehadiran tegangan terkadang dianggap sebagai satu, dan ketidakhadirannya terkadang dianggap nol. Pengoperasian perangkat tersebut dianalisis menggunakan konsep aljabar Boolean—aljabar logika.

Perangkat yang beroperasi dengan sinyal diskrit disebut diskrit. Pengoperasian perangkat tersebut dianalisis menggunakan konsep aljabar Boolean—aljabar logika.

Dasar-dasar Aljabar Logika

Variabel logis adalah nilai input yang hanya dapat mengambil dua nilai yang berlawanan: x = 1 atau x = 0. Fungsi logis adalah ketergantungan nilai output pada input dan sinyal output itu sendiri, yang juga dapat mengambil hanya dua nilai : y = 1 atau y = 0. Operasi logika adalah tindakan yang dilakukan oleh elemen logika dengan variabel logika sesuai dengan fungsi logika.Nilai 1 dan 0 saling berlawanan (terbalik): 1 = 0, 0 = 1. Tanda hubung artinya negasi (inversi).

Diasumsikan bahwa 0 • 0 = 0, 0 + 0 = 0, 1 — 0 = 0, 1 + 0 = 1, 1 • 1 = = 1, 1 + 1 = 1.

Saat mengubah rumus aljabar logika, operasi inversi dilakukan terlebih dahulu, kemudian perkalian, penjumlahan, dan kemudian yang lainnya.

Lihat juga di topik ini: Hukum Aljabar Sirkuit Kontak

Operasi logis dasar dibahas di sini: Perangkat logis

Elemen logika berupa rangkaian kontak relai

Elemen logika dapat direpresentasikan dalam bentuk rangkaian kontak relai (Gbr. 1).

Beras. 1. Elemen logika dasar (a) dan ekuivalen kontak relai (b)

Jika kita mengasumsikan bahwa kontak tertutup sesuai dengan satu sinyal dan kontak terbuka sesuai dengan nol, maka elemen A dapat direpresentasikan sebagai kontak yang terhubung x1 dan x2 dan relai y. Jika kedua kontak ditutup, maka arus akan mengalir melalui koil, relai akan beroperasi dan kontaknya akan tertutup.

Elemen OR dapat direpresentasikan sebagai dua kontak NO yang terhubung secara paralel. Ketika yang pertama atau kedua ditutup, relai diaktifkan dan menutup kontaknya yang akan dilalui sinyal.

Elemen NOT dapat direpresentasikan sebagai satu kontak NO x dan satu kontak NC y. Jika tidak ada sinyal yang diterapkan ke input (x = 0), maka relai tidak berfungsi dan kontak y tetap tertutup, arus mengalir melaluinya. Jika Anda menutup kontak x, relai akan beroperasi dan membuka kontaknya, maka sinyal keluaran akan menjadi nol.

Dalam gambar. 2 menunjukkan sirkuit yang melakukan operasi OR — NOT.Jika tidak ada sinyal yang diterapkan ke salah satu input, maka transistor akan tetap tertutup, tidak ada arus yang mengalir melaluinya, dan tegangan output akan sama dengan sumber ggl Uy = Uc, mis. y = 1.

Beras. 2. Skema elemen logis ATAU — BUKAN, melakukan operasi logis

Jika tegangan diterapkan ke setidaknya salah satu input, maka resistansi transistor akan turun dari ∞ ke 0 dan arus akan mengalir melalui rangkaian kolektor-emitor. Penurunan tegangan pada transistor akan menjadi nol (Uy = 0). Ini berarti bahwa tidak ada sinyal pada keluaran, yaitu y = 0. Untuk operasi normal elemen, perlu untuk membuat perpindahan potensial basis relatif terhadap titik umum, ini dicapai dengan sumber khusus Ucm dan resistor Rcm. Resistor R6 membatasi arus basis emitor.

Elemen logika yang dibangun di atas relai elektromagnetik, transistor, inti magnet, lampu elektronik, relai pneumatik terlalu besar, oleh karena itu sekarang digunakan sirkuit terpadu... Operasi logis di dalamnya dilakukan pada tingkat kristal.

Contoh penggunaan gerbang logika dalam rangkaian

Mari kita lihat beberapa rakitan rangkaian listrik yang paling sering ditemukan pada penggerak listrik. Dalam gambar. 3a menunjukkan unit suplai koil kontaktor K.

Beras. 3. Simpul sirkuit dengan elemen logika: 1 — 8 — nomor input dan output

Ketika tombol KNP ditekan, arus mengalir melalui saluran dan kontaktor diaktifkan. Kontak utamanya (tidak diperlihatkan dalam diagram) menghubungkan motor ke jaringan, dan kontak K, menutup, melewati tombol KNP. Arus sekarang akan mengalir melalui kontak ini dan tombol KNP dapat dilepaskan.Di bawah aksi pegas, kontaknya terbuka, tetapi koil akan terus diberi energi melalui kontak K. Saat tombol KnS ditekan, saluran terputus dan kontaktor dilepaskan.

Node ini dapat dieksekusi pada elemen logis. Rangkaian tersebut mencakup koil kontaktor K, tombol KNP dan KNS, dua elemen logika ATAU — TIDAK dan sebuah amplifier. Keadaan awal x1 = 0 dan x2 = 0, kemudian pada keluaran elemen 1 diperoleh y1 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1. Pada keluaran elemen 2 — y5 = x3 + x4 = 1 + 0 = 0, t .is koil mati, relai tidak berfungsi.

Jika Anda menekan KnP, maka y1 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0. Pada keluaran elemen 2 y5 = x3 + x4 = 0 + 0 = 1. Arus mengalir melalui koil dan kontaktor diaktifkan. Sinyal y2 diterapkan pada input x2 tetapi y1 tidak diubah oleh ini karena y1 = x1 + x2 = 1 + 1 = 0. Dengan demikian koil kontaktor diberi energi.

Jika Anda menekan tombol KNS, maka sinyal x4 = 1 akan diterapkan ke input elemen kedua, kemudian y2 = x3 + x4 = 0 + 1 = 0 dan kontaktor dilepaskan.

Sirkuit yang dipertimbangkan mampu "menghafal" perintah: sinyal y2 tetap tidak berubah meskipun tombol dilepaskan.

Fungsi memori yang sama dapat dilakukan dengan flip-flop. Jika sinyal x1 = 1 diterapkan ke input, maka sinyal y = 1 akan muncul di output dan tidak akan berubah hingga kita menekan tombol KnS. Flip-flop kemudian diaktifkan dan sinyal y = 0 muncul di output, tetap tidak berubah sampai kita menekan tombol KNP lagi.

Dalam gambar. 3, b menunjukkan blok untuk pemblokiran listrik dari dua relai PB (maju) dan PH (mundur), yang mengecualikan operasi simultan mereka, karena ini akan menyebabkan korsleting.Memang, ketika tombol KnV ditekan, relai PB diaktifkan, dan kontak tambahannya terbuka, dan koil PH tidak dapat diberi energi meskipun tombol KnN ditekan. Perhatikan bahwa tidak ada manuver kontak penutup tombol di sini, yaitu tidak ada modul memori.

Pada rangkaian dengan elemen logika, saat kita menekan tombol KNV pada elemen pertama, kita mendapatkan x1 = 1, y2 = x1 = 0. Pada elemen kedua, y7 = x5 + x6 = y2 + x6= 0 + 0 = 1

Relai PB diaktifkan dan sinyal y7 diterapkan ke input elemen 4 (y7 — x8 = 1). Tidak ada sinyal pada input elemen 3 (x2 = 0), maka y4 = x2 = 1. Pada elemen keempat: y10 = x8 + x9 = x8 + y4 = 1 + 1 = 0, yaitu relay PH tidak dapat bekerja , meskipun tombol KnN ditekan. Kemudian kita mendapatkan hasil yang sama: 10 = x8 + x9 = = x8 + y4 = 1 + 0 = 0.

Dalam gambar. 3, c menunjukkan relai pelepas jika menekan tombol KnS atau membuka kontak sakelar batas VK. Dalam rangkaian dengan elemen logika pada posisi awal y3 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1, yaitu kumparan relai diberi energi. Saat Anda menekan tombol KnS, kami mendapatkan y3 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0 dan relai dilepaskan.

Dalam gambar. 3, d menunjukkan perangkat untuk menghidupkan relai jika tombol KNP ditekan saat kontak VK ditutup. Dalam rangkaian dengan elemen logika dalam keadaan kontak normal, kita mendapatkan y7 = NS6 = y6 = NS4 = y3 = x1x2 = 0 • 0 = 0. Jika hanya tombol KNP yang ditekan, maka y7 = x1x2 = 1 • 0 = 0. Jika hanya kontak VK yang ditutup maka y7 = = x1x2 = 0 • 1 = 0 Ketika KNP ditutup dan VK kita mendapatkan y7 = x1x2 = 1 • 1 = 1. Ini berarti relai diaktifkan.

Dalam gambar. 3, e menunjukkan rangkaian kontrol untuk dua relai P1 dan P2.Ketika tegangan diterapkan ke rangkaian, relai waktu PB diaktifkan, kontaknya di saluran 3 segera terbuka. Sirkuit siap untuk dioperasikan. Saat tombol KNP ditekan, relai P1 diaktifkan, kontaknya menutup, melewati tombol. Kontak lain di jalur 2 terbuka dan di jalur 3 tutup. Relai PB dilepaskan dan kontaknya ditutup dengan jeda waktu, relai P2 diaktifkan. Jadi, setelah menekan tombol KNP, relai P1 segera diaktifkan, dan P2 - setelah beberapa saat.

Di sirkuit dengan elemen logika, simpul "Memori" dibangun di atas flip-flop. Biarkan tidak ada sinyal pada keluaran (y3 = 0), relai P1 dan P2 tidak aktif. Tekan tombol KNP, sinyal muncul di output pemicu Relai P1 diaktifkan dan elemen EV mulai disinkronkan.

Ketika sinyal y5 = 1 muncul, relai P2 diaktifkan. Saat Anda menekan tombol KnS, pelatuk diaktifkan dan kemudian y3 = 0. Relai P1 dan P2 dilepaskan.

Rakitan tipikal dengan elemen logika banyak digunakan di sirkuit yang lebih kompleks, dan sirkuit semacam itu jauh lebih sederhana daripada sirkuit peralatan kontaktor relai.