Контактные и бесконтактные дискретные элементы

Контактные дискретные элементы. Исполнительным ор­ганом этих элементов является механический контакт между двумя пружинами, приводимыми в соприкосновение меха­ническим перемещением одной из них. Реагирующим орга­ном у контактных элементов могут быть обмотки, создающие магнитное поле, воздействующее через якорь или другие

устройства на контактные пружины; всевозможные меха­низмы (кнопки, ключи и т. п.), осуществляющие механичес­кое воздействие на контактные пружины при перемещении.

В зависимости от конструкции существуют контактные элементы с памятью и без памяти. Память достигается за счет механического или магнитного удержания элемента в определенном состоянии.

Наиболее распространенным контактным дискретным элементом является электромагнитное реле.. Реагирующим органом реле, воспринимающим внешнее воздействие в виде электрического тока, служит обмотка, исполнительным органом, выдающим выходные сигналы (О — цепь разомкнута, 1 — цепь замкнута) — контакт. Промежуточный орган, передающий воздействие от реаги­рующего органа к исполнительному, имеет сердечник, ярмои подвижную часть, называемую якорем, которая приводится в действие электромагнитным потоком и воздей­ствует на контакт. Реле может содержать от одной до вось­ми контактных групп. Притяжение якоря к сердечнику и замыкание контактов называют срабатыванием реле.

Таким образом, фронтовой контакт является повторителем входного сигнала, а тыловой контакт— инвертором.

Бесконтактные дискретные элементы. Действие этих элементов основано на нелинейном изменении проводимости под влиянием напряжения, тока или магнитного поля, воздействующих на элемент. Например, если на диод (рис. 1.13) подается напряжение прямой полярности (вход­ной сигнал х — 1), сопротивление составляет несколько омов, он открыт, напряжения на выходе и входе равны (выходной сигнал г =1). При подаче на вход напряжения обратной полярности (входной сигнал х — 0) сопротивле­ние диода становится очень большим, диод закрыт, значение напряжения на выходе близко к нулю (выходной сигнал 2 = 0). Как видно, у рассмотренного элемента состояние вы­хода повторяет состояние входа. Такие элементы называют повторителями.

Транзисторы в дискретных устройствах используются в режиме переключения. Транзистор может иметь два состоя­ния: закрытое, соответствующее максимальному сопротив­лению между эмиттером и коллектором, и открытое, при ко­тором сопротивление между эмиттером и коллектором мини­мальное. Переключение транзистора из одного состояния в другое обеспечивается изменением входного сигнала.

Входной и выходной сигналы дискретного элемента на транзисторе с проводимостью типа п-р-п (рис. 1.14, а) имеют значение 1 при положительной полярности этих сигналов. Это схема положительной логики. Она может быть реализована на МОП-транзисторе с индуцирован­ным каналом типа п (рис. 1.14, б). У рассмотренных схем на транзисторах наличие сигнала на входе (х — 1) соот­ветствует отсутствию сигнала на выходе (2 = 0) и на­оборот. Схему, выполняющую такую функцию, называют инвертором.

В дискретных элементах на диодах и транзисторах отсутствует четкое разделение реагирующих, промежуточных и исполнительных органов.

КЛАССИФИКАЦИЯ ДИСКРЕТНЫХ УСТРОЙСТВ.

Рассмотренные выше дискретные элементы соединяют между собой определенным образом, образуя сложные дискретные устройства, предназначенные для выработки управляющих воздействий на объекты управления при автоматизации технологических процессов. Управляющие воздействия представляют собой сигналы на выходе сложного дискретного устройства, получающиеся в результате преобразования сигналов, поступающих на вход дискретного устройства и отображающих исходную информацию об объекте управления.

Таким образом, сложное дискретное устройство в системе управления есть преобразователь информации. Материальными носителями информации являются сигналы.

Дискретным автоматом называют модель дискретного устройства, отражающую только его свойства по переработке сигналов. В таком автомате выделяются множества состояний входов а и выходов v, а также внутренних состояний s. Сигналы при этом двухзначные, а элементы памяти двоичные, т. е. каждый с двумя внутренними состояниями.

В зависимости от вида функций выходов, представляющих собой зависимость значений сигналов на каждом выходе от состояния входов а и внутренних состояний элементов памяти в данный момент, дискретные автоматы делят на два класса: комбинационные автоматы и автоматы с памятью.

В комбинационном автомате, называемом также автоматом без памяти, или комбинационным устройством (схемой), каждый сигнал на выходе (логические 0 или 1) определяется лишь сигналами (логические 0 или 1), действующими в данный момент времени на входах автомата, и не зависит от сигналов, ранее действовавших на этих входах. Комбинационный автомат не имеет памяти, он не хранит информации о своей прошлой работе.

Функция выходов для комбинационного автомата

где — сигналы на j-м выходе автомата в момент времени t; а(() — значение сигналов на всех входах автомата (множество состояний входов).

На выходе комбинационного устройства формируется сигнал, определяющий совпадение сигналов на входе.

В автоматах с памятью, называемых также последовательностными устройствами, выходной сигнал определяется не только значениями сигналов на входах в данный момент времени, но и его внутренним состоянием. Внутреннее состояние автомата зависит от состояний его элементов памяти. Дискретные устройства с памятью, имеющие конечное число состояний, называют конечными автоматами.

Функционирование автомата, т. е. состояния его входа, выхода и памяти, рассматривается в дискретные моменты времени, интервалы между которыми называют тактами и нумеруют числами натурального ряда О, 1, 2,..., /. Таким образом, фактически переменной величиной является не само время, а порядковые номера тактов.

В зависимости от того, как определены дискретные моменты времени, в которые рассматривается функционирование автоматов, последние разделяют на синхронные и асинхронные. В синхронном автомате эти моменты определяются синхронизирующими (тактовыми) импульсами, вырабатываемыми специальным генератором. Состояния входа, памяти и выхода автомата рассматриваются только в моменты поступления синхронизирующих импульсов. Во время действия синхронизирующего импульса состояние внутренних элементов памяти не изменяется. Смена состояний внутренних элементов памяти происходит после окончания импульса в интервале и обязательно завершается к моменту поступления каждого следующего синхронизирующего импульса. В асинхронном автомате в отличие от синхронного дискретные моменты времени определяются моментами изменения состояния входа или состояния памяти автомата, а длительность тактов — интервалом времени, в течение которого состояние автомата не меняется.

1. Перелік літератури

Основна

1.	Сапожников В.В. и др. Теория дискретных устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. М.: 2001.
2.	Сапожников В.В. и др. Дискретные устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. -М.: Транспорт, 1988.-256с. Обесп. 1/3.
	Додаткова
2.	Голсуорт В.В. Проектирование цифровых логических устройств.-М.:Машиностроение, 1985.- 226 с. Обесп. 1 екз.
3.	Дискретные устройства автоматизированных систем управления /Под ред. Г.Н.Тимонькина.-Харьков, 1990.-511 с. Обесп.1 екз.
4.	Методичні вказівки Обесп.1/1

Дата добавления: 2014-01-20