Динамо-машины  Статические характеристики элементов 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 [ 108 ] 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127

Глава XIII

ЭЛЕМЕНТЫ ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Развитие автоматики предъявляет к регуляторам требования, которые не могут быть решены без введения в систему специальных управляющих вычислительных устройств. Дискретные элементы характеризуются в любой момент времени одним из возможных устойчивых состояний. До настоящего времени наибольшее применение имеют двухпозиционные элементы, которые позволяют реализовать двоичную систему счисления.

При этом носителями информации являются сигналы, имеющие два фиксированных значения, соответствующие двум устойчивым состояниям дискретных элементов, которые условно обозначаются нулем и единицей (О или 1).

Реализация логических функций в дискретных системах осуществляется логическими элементами (схемами), простейшими из которых являются следующие.

Элемент, реализующий логическую функцию laquo;И raquo; (логическое умножение, т. е. Хдх = Хех, л ех Хеых равно 1 только тогда, когда Хех, и Хех, равны 1), называют элементом (схемой) laquo;И raquo; или схемой совпадения. Схема laquo;И raquo; может иметь два и более входов и один выход. Причем сигнал на выходе будет появляться лишь в том случае, когда сигналы будут на всех входах одновременно.

Элемент laquo;ИЛИ raquo; реализует логическую функцию laquo;ИЛИ raquo; (логи ческое сложение), его называют также собирательной схемой, в которой сигнал на выходе будет появляться лишь при наличии сигнала хотя бы на одном из ее входов, а также в том случае, когда сигналы будут на всех входах схемы одновременно, т. е. Хеых = Хех, v ех ЧТО следует читать так: Хеых равно 1, тогда и только тогда, когда или Хех, или Хех равны 1.

Наконец, элемент отрицания laquo;НЕ raquo; (инвертор) осуществляет реализацию логической функции отрицания (Xgx = вх, т. е. Хе,х не равно XJ. При этом сигнал на выходе имеет место в том

случае, когда нет сигнала на входе, и наоборот, сигнал на выходе элемента отсутствует, когда есть сигнал на входе.

Кроме приведенных логических функций, логические дискретные эле.менты могут осуществлять также задержку и запоминание информации.

В настоящее время используются следующие виды элементов дискретного действия (реле) из числа уже изученных: электромагнитные (реле), ламповые и полупроводниковые (триггеры), магнитные (бесконтактные магнитные реле), оптико-электрические, струйные (реле).

*Есм -Еех, -ЕВх2 -вх

а) S) в)

Рис. 192. Схемы транзисторных логических элементов, реализующие функщ1и: а - laquo;Не raquo;; б - laquo;И raquo;; о - laquo;ИЛИ raquo;

В вычислительной технике эти виды элементов (а не только ламповые и полупроводниковые реле) носят общее название триггеры.

Кроме того, также находят применение трансфлюксоры, много-отверстные магнитные элементы, магнитные пленочные элементы, криотроны и т. д.

Наибольшее применение имеют логические элементы, в которых роль управляющего устройства выполняют электронные лампы или транзисторы, причем последние в настоящее время получают более широкое распространение.

При использовании транзисторов в логических элементах рабочими областями являются: область / - область отсечки и область 3 - область насыщения (рис. 156).

В качестве примера на рис. 192 приведены схемы простейших логических элементов, выполненных с транзисторами. На рис. 192, а в схеме инвертора осуществляется изменение полярности сигнала на обратную. При отсутствии импульсов на входе транзистор закрыт и напряжение на выходе достаточно велико, так как lJg,y. = Иэ Бк- При наличии входного сигнала транзистор переходит в область насыщения, что сопровождается уменьшением выходного напряжения и Ug,. = иэ ~ 0. Таким образом, в схеме выходной сигнал имеет место при отсутствии сигнала на входе, а при наличии импульса на входе выходной сигнал отсут-

ствует, т. е. осуществляется логическая функция Х = Х-

Для улучшения фронта выходного импульса сопротивление Ri блокируют конденсатором С, а для обеспечения надежного запирания инвертора, особенно при повышенных температурах, вводят принудительное запирание с помощью источника Есм-

В схеме на рис. 192, б осуществляется логическая функция laquo;И raquo;, т. е. выходной сигнал имеет место в случае наличия отрицательного потенциала иа всех входах Евх Евх,- Тогда все транзисторы открываются и потенциал на выходе, равный сумме остаточных напряжений на транзисторах, включенных последовательно, приближается к нулю.

Логический элемент типа laquo;ИЛИ raquo; (рис. 192, в) позволяет осуществить ра.зделение цепей, работающих на одну нагрузку.

При отсутствии входных сигналов ток через нагрузку i? практически не протекает (/ laquo; 0) и напряжение на выходе практически равно напряжению источника питания Ек- При появлении на любом входе отрицательного импульса соответствующий транзистор открывается и через нагрузку R начинает протекать коллекторный ток, который прекращается при окончании входного импульса, в результате этого на выходе появляется положительный импульс напряжения.

2. СТРУЙНЫЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

С развитием пневмоники (см. п. 2, гл. IV) были со.чданы новые возможности для получения элементов дискретного действия.

Одна из схем дискретного струйного элемента с релейной характеристикой была приведена на рис. 39, е.

Для того чтобы этот элемент позволил выполнять логическую функцию отрицания, достаточно изменить расположение приемного сопла (рис. 193, а).

Тогда при отсутствии давления на входе элемента будет иметь место полное давление, условно принятое за единицу.

Когда в канал управления 2 поступит входной сигнал Рвх, то давление на выходе в канале 3 станет равным нулю. Если в этом элементе вместо одного входного канала сделать два (рис. 193, б) или несколько, то он сможет выполнять логические операции laquo;ИЛИ raquo; и laquo;И raquo;.

Для реализации логической функции laquo;ИЛИ raquo; необходимо, чтобы для переброса основной струи из положения, показанного на рис. 193, б пунктирной линией, в положение, показанное сплошной линией, было достаточно создать давление на входе в каком-либо одном канале управления, т. е. подвести давление, соответствующее входному сигналу, условно принятому за единицу, к входному каналу / или 2.