電気回路の論理ゲート

論理要素は、入力値と出力値の間に特定の接続を作成するデバイスです。基本論理要素には 2 つの入力と 1 つの出力があります。それらへの信号は離散的です。つまり、1 または 0 の 2 つの値のいずれかをとります。電圧の存在は 1 と見なされる場合もあり、電圧の不在は 0 と見なされる場合もあります。このようなデバイスの動作は、論理代数であるブール代数の概念を使用して分析されます。

ディスクリート信号で動作するデバイスはディスクリートと呼ばれます。このようなデバイスの動作は、論理代数であるブール代数の概念を使用して分析されます。

論理代数の基礎

論理変数は、x = 1 または x = 0 の 2 つの反対の値のみを取ることができる入力値です。論理関数は、出力値が入力および出力信号自体に依存するものであり、これも 2 つの値のみを取ることができます。 : y = 1 または y = 0。論理演算は、論理関数に従って論理変数を使用して論理要素によって実行されるアクションです。値 1 と 0 は相互に反対 (反転) です: 1 = 0、0 = 1。ダッシュは否定 (反転) を意味します。

0 • 0 = 0、0 + 0 = 0、1 — 0 = 0、1 + 0 = 1、1 • 1 = = 1、1 + 1 = 1 であるとします。

論理代数の式を変換するときは、逆演算が最初に実行され、次に乗算、加算、その他すべての演算が実行されます。

このトピックについては、以下も参照してください。 接触回路代数の法則

ここでは基本的な論理演算について説明します。 論理デバイス

リレー接点回路の形式の論理要素

論理要素はリレー接点回路の形式で表すことができます (図 1)。

米。 1. 基本的な論理要素 (a) とリレー接点の等価物 (b)

閉じた接点が 1 つの信号に対応し、開いた接点が 0 に対応すると仮定すると、要素 A は、接続された接点 x1 と x2 およびリレー y として表すことができます。両方の接点が閉じると、コイルに電流が流れ、リレーが動作して接点が閉じます。

OR 要素は、並列に接続された 2 つの NO 接点として表すことができます。そのうちの 1 つ目または 2 つ目が閉じると、リレーが作動し、信号が通過する接点を閉じます。

NOT 要素は、1 つの NO 接点 x と 1 つの NC 接点 y として表すことができます。入力に信号が加えられていない場合 (x = 0)、リレーは動作せず、y の接点は閉じたままになり、電流が流れます。 x 接点を閉じるとリレーが動作して接点が開き、出力信号はゼロになります。

図では。図２は、ＯＲ＿ＮＯＴ演算を実行する回路を示す。どの入力にも信号が印加されない場合、トランジスタは閉じたままとなり、電流は流れず、出力電圧はソース起電力 Uy = Uc に等しくなります。 y = 1。

米。 2. 論理要素のスキーム OR — NOT、論理演算の実行

入力の少なくとも 1 つに電圧が印加されると、トランジスタの抵抗が ∞ から 0 に低下し、エミッタ - コレクタ回路に電流が流れます。トランジスタの両端の電圧降下はゼロになります (Uy = 0)。これは、出力に信号がないこと、つまり y = 0 を意味します。要素の通常の動作では、共通点に対するベース電位の変位を作成する必要があります。これは特別なソース Ucm によって実現されます。と抵抗Rcm。抵抗 R6 はベース エミッタ電流を制限します。

電磁リレー、トランジスタ、磁気コア、電子ランプ、空気圧リレーなどで構成される論理要素は大きすぎるため、現在では集積回路が使用されており、そこでの論理演算は結晶レベルで実行されます。

回路での論理ゲートの使用例

電気ドライブで最も一般的に見られる電気回路アセンブリをいくつか見てみましょう。図では。 3aはコンタクタコイルKの供給ユニットを示しています。

米。 3. 論理要素を含む回路ノード: 1 — 8 — 入力番号と出力番号

KNP ボタンを押すと、ラインに電流が流れ、コンタクタが作動します。そのメイン接点 (図には示されていません) はモーターをネットワークに接続し、K 接点が閉じると KNP ボタンをバイパスします。これらの接点に電流が流れるようになり、KNP ボタンを放すことができます。スプリングの作用により接点が開きますが、コイルは接点 K を介して通電され続けます。KnS ボタンが押されると、ラインが遮断され、コンタクタが解放されます。

このノードは論理要素上で実行できます。この回路には、コンタクタ K のコイル、ボタン KNP および KNS、2 つの論理要素 OR - NOT、およびアンプが含まれています。初期状態は x1 = 0 および x2 = 0 で、要素 1 の出力では y1 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1 が得られます。要素 2 の出力では、y5 = x3 + x4 = 1 + 0 = となります。 0、そうですコイルがオフになっており、リレーが動作していません。

KnP を押すと、y1 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0 となります。要素 2 の出力では、y5 = x3 + x4 = 0 + 0 = 1 となります。コイルに電流が流れ、コンタクタが作動します。信号 y2 が入力 x2 に適用されますが、y1 = x1 + x2 = 1 + 1 = 0 であるため、これによって y1 は変化しません。したがって、コンタクタのコイルは通電されます。

KNS ボタンを押すと、信号 x4 = 1 が 2 番目の要素の入力に適用され、その後 y2 = x3 + x4 = 0 + 1 = 0 となり、コンタクタが解放されます。

検討中の回路はコマンドを「記憶」することができます。ボタンを放しても信号 y2 は変化しません。

同じメモリ機能はフリップフロップでも実現できます。信号 x1 = 1 が入力に適用されると、信号 y = 1 が出力に表示され、KnS ボタンを押すまで変化しません。次にフリップフロップが切り替わり、信号 y = 0 が出力に現れ、再度 KNP ボタンを押すまで変化しません。

図では。図 3 の b は、2 つのリレー PB (順方向) と PH (逆方向) を電気的に遮断するブロックを示しています。これは、短絡につながるため、それらの同時動作を除外します。実際、KnV ボタンを押すと PB リレーが作動し、その補助接点が開き、KnN ボタンを押しても PH コイルは通電されません。ここではボタンの閉接点の操作がない、つまりメモリモジュールがないことに注意してください。

論理要素を含む回路で、最初の要素で KNV ボタンを押すと、x1 = 1、y2 = x1 = 0 が得られます。2 番目の要素では、y7 = x5 + x6 = y2 + x6= 0 + 0 = 1 となります。

リレー PB がアクティブになり、信号 y7 が要素 4 の入力に適用されます (y7 — x8 = 1)。要素 3 (x2 = 0) の入力に信号がない場合、y4 = x2 = 1 になります。 4 番目の要素では、y10 = x8 + x9 = x8 + y4 = 1 + 1 = 0、つまり PH リレーは機能しません。 KnNボタンを押しても。すると、同じ結果が得られます: 10 = x8 + x9 = = x8 + y4 = 1 + 0 = 0。

図では。図３のｃはボタンＫｎＳを押すかリミットスイッチＶＫの接点を開いた場合の解除リレーを示す。論理要素が初期位置 y3 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1 にある回路では、つまりリレー コイルが通電されます。 KnS ボタンを押すと、y3 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0 となり、リレーが解除されます。

図では。図３のｄは、ＶＫ接点が閉じた状態でＫＮＰボタンを押すとリレーがオンする装置を示している。論理要素が接点の正常な状態にある回路では、y7 = NS6 = y6 = NS4 = y3 = x1x2 = 0 · 0 = 0 となります。KNP ボタンのみが押されている場合は、y7 = x1x2 = 1 · 0 となります。 = 0。VK 接点のみが閉じている場合、y7 = = x1x2 = 0 • 1 = 0 KNP が閉じて VK の場合、y7 = x1x2 = 1 • 1 = 1 になります。これは、リレーが作動していることを意味します。

図では。図３のｅは、２つのリレーＰ１およびＰ２の制御回路を示す。回路に電圧が印加されると、タイムリレー PB が作動し、ライン 3 の接点が直ちに開きます。回路は動作する準備ができています。 KNP ボタンが押されると、リレー P1 が作動し、その接点が閉じてボタンをバイパスします。ライン 2 の他の接点が開き、ライン 3 の他の接点が閉じます。リレー PB が解放され、その接点が時間遅延とともに閉じ、リレー P2 が作動します。したがって、KNP ボタンを押すと、リレー P1 がすぐに作動し、しばらくしてから P2 が作動します。

論理要素を含む回路では、「メモリ」ノードはフリップフロップ上に構築されます。出力に信号がない場合 (y3 = 0)、リレー P1 と P2 はオフになります。 KNP ボタンを押すと、トリガー出力に信号が表示され、リレー P1 がアクティブになり、EV 要素の同期が開始されます。

信号 y5 = 1 が発生すると、リレー P2 が作動します。 KnS ボタンを押すと、トリガが切り替わり、y3 = 0 になります。リレー P1、P2 が解放されます。

論理要素を含む一般的なアセンブリは、より複雑な回路で広く使用されており、そのような回路はリレー接触器装置の回路よりもはるかに単純です。