Логические элементы: Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу "Электрические и электронные аппараты"

Министерство образования Российской Федерации

Сибирский государственный индустриальный университет

Кафедра « автоматизированный электропривод и промышленная электроника »

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по курсу "Электрические и электронные аппараты " для специальностей

«Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов» (180400) и «Внутризаводское электрооборудование» (181300)

Новокузнецк

2000

УДК  621.312

621б3 (07)

Л 694

Логические   элементы:   метод.   указ.   /   Сост.:   А.В.Темников, О.А.Игнатенко,         А.И. Абкин: СибГИУ. - Новокузнецк, 2000.- 21с., ил.

Предлагается теория и практика использования логических устройств в различных схемах управления и автоматики.

Исследуются схемы и отдельные элементы логики на базе элементов логики серии "Т".

Предназначены для проведения лабораторных работ по курсу «Электрические и электронные аппараты» для специальностей 180400 и 181300, а также могут быть полезны для лабораторных работ по курсу «Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения» для специальности 290800.

Рецензент - кафедра  электротехники и электрооборудования СибГИУ (зав.кафедрой, профессор В.М. Кипервассер)

Печатается   по   решению   редакционно-издательского   совета университета

1. ОБЩИЕ   СВЕДЕНИЯ

Логический элемент - элемент дискретного действия, выполняющий преобразование управляющего сигнала в соответствии с законами алгебры логики. В конструктивном отношении различают два типа логических элементов: контактные реле и бесконтактные элементы.

Контактное реле как логический элемент обладает рядом достоинств и недостатков. К достоинствам можно отнести отсутствие гальванической связи между входом и выходом, возможность коммутировать одновременно несколько цепей с довольно значительными токами. Недостатки - наличие электромагнитной и механической инерционности и меньшая по отношению к бесконтактным устройствам надежность. Область применения - входные и выходные разделительные и коммутирующие устройства, с ограниченным количеством переключений в единицу времени.

Бесконтактные элементы надежны и имеют высокое быстродействие, но схемы устройств усложняются за счет гальванических развязок. Они незаменимы в современных системах автоматики с большим объемом логических операций на коротком интервале времени. Логические элементы могут быть выполнены на бесконтактных магнитных реле на базе магнитных усилителей с самонасыщением и частотой питания 400 Гц (серия МР), магнитных элементов с частотой питания 50 Гц (серия М) или с частотой питания 400 Гц (серия МК), транзисторных элементов серии Т, в виде интегральных микросхем и микромодулей. Время переключения бесконтактных логических элементов составляет менее 1 мкс.

Логические устройства можно разделить на два класса: однотактные или устройства без памяти и многотактные или последовательные. Выходные сигналы однотактных устройств в данный момент времени определяются входными сигналами в тот же момент времени. Выходные сигналы многотактных устройств зависят не только от входных сигналов, но и от внутренних состояний элементов систем. Последние определяются состояниями элементов памяти, входящими в многотактные устройства.

Работа однотактных устройств может быть полностью описана математическим аппаратом алгебры логики. Алгебра логики рассматривает класс событий и оперирует с двоичными переменными. Появление события обозначается единицей, отсутствие нулем. В релейно-контактной технике единица соответствует понятию замкнутого, а нуль - разомкнутого контактов.

Взаимосвязь логических переменных определяет логическую функцию у—/(х), в которой и функция и аргумент принимает только два значения (1 и 0). Поэтому число возможных логических функций всегда конечно и равно N:

N = 2^m,                                                  (1)

где       т = 2^п - число наборов независимых переменных;

и - число независимых переменных.

Так при п = 2 т.е. y =f(x₁, х₂) и т = 4существует всего 16 логических функций (N = 16), из которых следует выделить 6 типовых функций:

y₁ = x₁ + x₂ = x₁ v x₂  ,                                               (2)

где  - y₁ дизъюнкция или логическое сложение или функция "ИЛИ";

+, v - знаки логического сложения;

y_II = x₁ ∙ x₂ = x₁ ^ x₂ ,                                                  (3)

где  y_II  - конъюнкция или логическое умножение, или функция "И";

" ∙ ", ^  - знаки логического умножения;

y_III = x₁ +  x₂   ,                                                          (4)

где y_III - функция "ИЛИ - НЕ" или операция Пирса, черта над переменными x₁ ,  x₂ определяет операцию отрицания "НЕ" или инверсию события;

y_IV = x₁ ∙ x₂    ,                                                          (5)

где  y_IV  - функция "И - НЕ" или операция Шеффера;

y_V = x₁ ~ x₂ =  x₁ ∙ x₂  + x₁ ∙ x₂                                                 (6)

где   y_V  - функция "равнозначности" или "эквивалентности";