Тема 11 безконтактні апарати та пристрої керування ЕП
Лекція 21 Логічні елементи, які використовуються для керування електроприводом
При дискретному безконтактному керуванні електроприводом найбільше застосування мають логічні елементи, які виконані на електронних лампах, напівпровідникових діодах, транзисторах і магнітних (феритових) осердях. Вхідні та вихідні сигнали логічних елементів мають два робочих значення, що відповідають логічним 0 і 1.
Елементи класифікуються за функціями, що ними виконуються, число яких велике. Однак складні функції розділяються на ряд простих, що реалізовані за допомогою логічних елементів декількох типів, які здійснюють так би мовити, елементарні функції. Назви деяких елементарних (найпростіших) логічних функцій і елементів, їхні функціональні формули, позначення елементів та їхніх релейних еквівалентів наведені в табл. 11.1.
Більш складні логічні функції реалізуються логічними елементами, які поєднують в одній конструкції різні схемні рішення. Найбільш широко в електроприводі з безконтактним керуванням застосовуються діодно-транзисторні елементи, об'єднані в уніфіковану систему «Логіка». Ця система складається із серії транзисторних елементів «Логіка Т» і серії, яка побудована на базі інтегральних мікросхем К511, - «Логіка І». Елементи цих серій випускаються промисловістю в комплекті з джерелами живлення.
Логічні елементи серії «Логіка Т» представляють собою діодно-транзисторні елементи, складені з дискретних компонентів. У них використовуються два способи представлення інформації: потенційний (негативний потенціал), коли значенням змінної 1 і 0 відповідає високий і низький рівні напруги, та імпульсний (позитивний потенціал), коли значення 1 і 0 двоїчної змінної характеризуються позитивними і негативними електричними імпульсами або наявністю та відсутністю імпульсу.
Таблиця 11.1 – Логічні елементи, їхні функції та релейний еквівалент
| Найменування логічної функції (елемента) | Функціональна формула | Зміст логічної функції | Позначення елемента | Таблиця істинності | Релейний еквівалент | |||
| Повторення (повторювач) | Y = Х | Сигнал на виході з'являється при наявності сигналу на вході |
| Х | Y |
| ||
| 0 | 0 | |||||||
| 1 | 1 | |||||||
| І (кон’юнктор) | Y = X1 X2 | Сигнал на виході з'являється тоді, коли є сигнали на всіх входах |
| X1 | X2 | Y |
| |
| 0 | 0 | 0 | ||||||
| 0 | 1 | 0 | ||||||
| 1 | 0 | 0 | ||||||
| 1 | 1 | 1 | ||||||
| АБО (диз’юнктор) | Y = X1+X2 | Сигнал на виході з'являється тоді, коли є сигнал хоча б на одному з входів |
| X1 | X2 | Y |
| |
| 0 | 0 | 0 | ||||||
| 0 | 1 | 1 | ||||||
| 1 | 0 | 1 | ||||||
| 1 | 1 | 1 | ||||||
| НІ (інвертор, заперечення) | | При наявності сигналу на вході сигнал на виході з'являється зі зникненням сигналу на вході |
| Х | Y |
| ||
| 0 | 1 | |||||||
| 1 | 0 | |||||||
| І – НІ Заперечення кон’юкції (елемент Шеффера) |
| Сигнал на виході відсутній тоді, коли є сигнали на всіх входах |
| X1 | X2 | Y |
| |
| 0 | 0 | 1 | ||||||
| 0 | 1 | 1 | ||||||
| 1 | 0 | 1 | ||||||
| 1 | 1 | 0 | ||||||
| Заборона | | При відсутності сигналу на вході “Заборона Х1” сигнал на виході з’являється одночасно з сигналом на вході Х2, а при наявності сигналу на вході “Заборона Х1” сигнал на виході відсутній |
| X1 | X2 | Y |
| |
| 0 | 0 | 0 | ||||||
| 0 | 1 | 1 | ||||||
| 1 | 0 | 0 | ||||||
| 1 | 1 | 0 | ||||||
| Затримка (витримки часу) | — | Сигнал на виході з’являється через деякий час після подачі на вхід і зникає одночасно з вхідним сигналом | 
| — | 
| |||
| Пам’ять (двоїчний тригер) | — | Після подачі сигналу на вхід вмикання Х1 інформація Y, яка записана, зберігається до подачі на вхід відключення (Х2) пам’яті незалежно від наступного стану входу Х1 | 
| — | 
| |||
Основним (базовим) елементом серії є елемент АБО — НІ, який побудований за допомогою транзисторного підсилювача, що працює в ключовому режимі, та діодного вузла АБО, який увімкнений на вході підсилювача (рис. 11.1). Транзистор типу р-п-р увімкнений за схемою з загальним емітером. Вхідний сигнал Uвх негативної полярності через один з діодів VD1 … VDЗ і резистор Rб надходить на перехід база — емітер транзистора VТ1. Вихідний сигнал Uвих знімається між загальною точкою джерел живлення ЗТ і колектором транзистора VТ1. Транзистор зачиняється при відсутності вхідного сигналу джерелом позитивного зсуву Uзс через резистор Rзс, що приєднаний до бази транзистора. При подачі на будь-який із входів сигналу, що відповідає 1, на базі транзистора має місце негативний потенціал; при цьому через перехід база — емітер протікає струм, достатній для переведення транзистора в режим насичення. На виході схеми різко знижується потенціал Uвих, тобто відбувається дискретна зміна вихідного сигналу. Таким чином, підсилювальний каскад реалізує логічну інверсію (заперечення). На основі базової схеми і додаткових діодно-резисторних вузлів, конденсаторів і трансформаторів зв'язку в цій серії створено близько 30 різновидів логічних елементів, стабілізаторів, підсилювачів і перетворювачів.
Логічні елементи серії «Логіка Т» оформлені у виді модулів: напівпровідникові прилади, резистори та інші деталі змонтовані на гетинаксових печатних платах, які розміщені в полістироловому корпусі розміром 90 х 19, 5 х 55 мм і залиті компаундом на основі епоксидної смоли. Конструкція модулів нерозбірна і не ремонтоспроможна.
Серія «Логіка І» складається з чотирьох груп елементів: логічних, функціональних, часу і вихідних (підсилювачів). Усього є 30 різних елементів.