Элементы логических схем управления

Лабораторная работа № 5

Порядок выполнения работы

1. Выбрать задание для проведения эксперимента для оценки. В качестве задания могут выступать: технологические процессы или маршруты обработки изделия, конструкция изделия, внешний вид изделия и т.п. Количество вариантов должно быть не менее трёх.

2. Заполнить следующую таблицу и рассчитать средние значения и ранги.

№ п/п	ФИО эксперта		Вариант
….
	Среднее значение
	Результирующий ранг

3. Определить степень согласованности экспертов, в том случае, если W<0.5, сменить группу экспертов и повторить опрос.

Содержание отчёта

1. Чертежи, эскизы, задания.

2. Опросные листы экспертов.

3. Выводы.

Контрольные вопросы

1. В чем необходимость использования экспертных оценок?

2. Что такое ранг оценки?

3. Что определяет коэффициент конкордации?

4. Какие параметры можно отнести к неметрирезуемым?

Техническая реализация простейших схем управления

Цель работы: изучить простейшие логические элементы схем управления, научиться разрабатывать схемы контроля и управления.

Все логические элементы схем управления построены на основе алгебры логики Дж. Буля, суть которой в том, что переменная алгебры логики может принимать только одно из двух значений: истинно или ложно. При технической реализации этот принцип можно представить в виде: включено или выключено. Или двумя уровнями напряжения, которые представляются в ЭВМ. В булевой алгебре возможны только два значения переменной: 1 или 0. В первоначальном смысле логическая единица означает, что какое-то событие истинно, в противоположность с логическим 0, который говорит о том, что событие ложно.

В булевой алгебре имеются только три основные функции: операции И, ИЛИ, НЕ.

Операция И. Это операция логического умножения, поэтому она обозначается так же, как и произведение в обычной алгебре, но её можно обозначать знаком Ù или &, поэтому выражения:

Y=AÙB; Y=A&B; Y=A´B; Y=AB

все эквивалентны и читаются одинаково: «игрек равен А и В».

Логическую функцию можно задавать в виде таблицы, в левой части которой перечисляются все возможные значения входных величин, а в правой указываются соответствующие им значения логической функции.

Такие таблицы называются таблицами истинности. Из таблицы истинности следует, что результат процесса умножения не отличается от результатов обычной таблицы умножения.

Технически функция И может быть реализована в виде представленном на рис.7.

Таблица истинности для элемента И

Входы	Выход
A	B	Y

Если хотя бы на одном из входов такой схемы отсутствует положительный сигнал, т.е. на данном входе аргумент есть 0, то через диод и резистор R протекает ток вызывающий падение напряжения на R. В результате на выходе такой схемы будет сигнал близкий к нулю, а точнее равный величине падения напряжения на диоде в проводящем направлении. Только в том случае, когда на оба входа поданы положительные сигналы величина напряжения на выходе схемы равна величине напряжения питания, или логической единице. Это объясняется тем, что оба диода будут заперты. Технически логические элементы исполнены в виде интегральных микросхем, в одном кристалле которой выполнено несколько различных элементов. Графические изображены элемента согласно ГОСТу и международному стандарту изображены на рис. 8.

Операция ИЛИ. Эта операция является операцией логического сложения и поэтому её принято обозначать знаком +, но в булевой алгебре её принято обозначать знаком ".

Выражение X=A+B эквивалентно X=A"B и читается: «икс равен A или В».

Из таблицы истинности видно, что логическая функция ИЛИ принимает значение 0 только в том случае, если все аргументы равны 0, иными словами на нулевом наборе переменных. Все операции можно представить в виде:

0"0=0; 0"1=1; 1"0=1; 1"1=1.

Таблица истинности для элемента ИЛИ

Входы	Выход
A	B	Y

Результат последней операции отличается от результата обычной десятичной или двоичной операции, потому что у логических функций нет ни коэффициентов, ни множителей и т.п., а только значения ИСТИНА или ЛОЖЬ.

Техническая реализация элемента ИЛИ представлена на рис.9. Если на один из входов поступает постоянный сигнал, то через нагрузку R, следовательно, в точке Х появляется потенциал, равный напряжению питания, или логической 1. Число диодов на входе равно количеству аргументов функции. Условные обозначения элементов приведены на рис.10.

Операция НЕ. Эта операция является спецефической для булевой

алгебры. В обычной алгебре она аналогов не имеет. Обозначается чертой над переменной, т.е. А читается как «не А». Таблица истинности имеет вид:

Таблица истинности для элемента И

Во многих случаях операцию НЕ предпочтительно называть дополнением, т.е. предстввить её так, как будто к исходной величине добавляют 1.

Логическую операцию НЕ реализует схема представленная на рис.11. Если на вход такой схемы подать положительный сигнал, то транзистор откроется, на выходе будет низкое напряжение, близкое к к падению напряжения на переходе коллектор - эммитер, т.е логический нуль. Если же на входе сигнал низкого уровня, то транзистор закрыт отрицательным смещением и на выходе схемы будет сигнал, равный потенциалу источника питания, т.е. сигнал соответствующий логической единице. Транзисторные схемы не только инвертируют сигнал, но и усиливают его. Обычно эти функции совмещаются и логические схемы НЕ используются для восстановления сигнала до заданного значения. В интегральных схемах логические элементы помещаются в одном корпусе и даже в одном полупроводниковом кристалле со схемами усиления, которые одновременно позволяют производить инвертирование. В результате интегральные микросхемы реализуют не элементарные, а более сложные логические функции И-НЕ либо ИЛИ-НЕ в зависимости от типа используемой логики. Логическую функцию представляют как операцию логического умножения, называя операцией Шиффера или «штрих Шиффера», так как её кратко можно записать АВ=А\В. Условное графическое изображение этой функции приведено на рис. 12. Логическая функция ИЛИ-НЕ, т.е опрация логического сложения называется функцией Вебба или «стрелкой Пирса» и, обозначается А"В=А¯В. Графическое изображение элемента ИЛИ-НЕ представлено на рис. 12.

Обе операции И-НЕ или ИЛИ-НЕ обладают свойствами функциональной полноты. Это означает, что на этих элементах можно реализовать любую сложную логическую функцию.

Для логических операций справедливы те же правила выполнения операций, что и для обычной алгебры.

Рассмотри пример использования схем на логических элементах.

Пример 1. В инструментальном магазине обрабатывающего центра находится электромагнит исполнительной системы, который при срабатывании отпускает хвостовик оправки с инструментом. Событие Y (срабатывание магнита) происходит при наступлении следующих событий:

1. Шпиндель станка остановлен (А).

2. Магазин находится в загрузочном положении (Z), и номер инструмента соответствует заданному (N).

3. Схват инструмента находится в положении загрузки (S).

Уравнение работы подобного устройства имеет следующий вид Y=AÙZÙNÙS. Аппаратная реализация может быть представлена схемой изображённой на рис.14

Пример 2.Использование логических схем в контрольном приспособлении.

Необходимо проверить соответствие заданному размеру А, изделия представленного на рис.15

Изделие помещается в приспособление, представляющее собой плоскость (В) со щупами связанными с контактными группами К1 и К2. (См. рис.16). В том случае если оба контакта замкнуты, – размер А больше требуемого, если оба разомкнуты – меньше, если один замкнут, а другой разомкнут, то размер А в заданных пределах, хотя и присутствуют некоторые торцевые биения.

Уравнение первого состояния: Y=K1"R2;

второго – Y=K1ÙK2; третьего - Y=K1ÙK2.

Конкретная схема приспособления представлена рис.17.

Дата добавления: 2015-04-29