Применение триггеров в устройствах автоматики

Применение триггеров в устройствах автоматики рассмотрим на конкретном примере их использования в электронном кодовом замке. Замок (рис. 70) состоит из пульта управления с пятью кнопками SB1 — SB5, электронного блока и механической части замка. В современной электронике триггеры, ключевые логические элементы И, ИЛИ и другие выполняются, как правило, в виде интегральных микросхем. На выходе логического элемента И (DD2 — DD5, DD7, DD13), обозначенного на рис. 70 знаком «&», появляется потенциал логической единицы только в том случае, когда на всех его входах также присутствуют эти потенциалы. Достаточно хотя бы одному из входов оказаться подключенным к точке с потенциалом логического нуля, как на выходе также установится потенциал логического нуля. Логический элемент ИЛИ (DD6 и DD8) на рис. 70 обозначен знаком «1». Логический элемент ИЛИ — НЕ (DD1 и DD12) также обозначен знаком «1», однако на выходе этого элемента ставится кружок. Логика функционирования элемента ИЛИ похожа на логику работы элемента И. Здесь потенциал логического нуля устанавливается на выходе только в том случае, когда на всех входах присутствует этот же потенциал. Достаточно хотя бы на одном из входов элемента ИЛИ появиться потенциалу логической единицы, как на выходе также устанавливается этот потенциал. Элемент ИЛИ — НЕ отличается от элемента ИЛИ лишь тем, что он инвертирует его выходное значение. Другими словами, если хотя бы на одном из входов элемента ИЛИ — НЕ присутствует логическая 1, то на выходе будет логический 0; если же на всех входах элемента ИЛИ — НЕ присутствует логический 0, на выходе также будет логическая 1.

Рассмотрим работу электронного кодового замка. Для того чтобы замок открылся, необходимо набрать требуемый код, т. е. последовательно нажать на кнопки SB1, SB2 и SB3. Если порядок будет иным или же в процессе набора кода будут нажаты кнопки SB4 или SB5, а также при одновременном нажатии двух или более кнопок (в любом их сочетании) замок не должен открываться. Наконец, замок должен быть защищен от случайной установки триггеров в разрешенную кодовую комбинацию в процессе работы, а также при отключении и включении источника питания «+ U _П». Кнопки, устанавливаемые на лицевой панели набора кодовой комбинации, задействуют в некотором, заранее установленном порядке, который сообщается пользователям.

При нажатии кнопки SB1 триггер DD9 по проводу получает на вход 5 логический сигнал 1 и устанавливается в состояние 1. С его выхода Q сигнал 1 поступает на вход двухвходового элемента И DD5 и четырехвходового элемента И DD13. При нажатии кнопки SB2 логический сигнал 1 по проводу 2 поступает на вход DD5. На выходе DD5 также появляется логический сигнал 1, который поступает на вход S триггера DD10 и перебрасывает его в состояние 1. Таким образом, триггер DD9 «запоминает» событие, заключающееся в нажатии кнопки SB1 и «разрешает» передачу логического сигнала 1 к триггеру DD10 при нажатии кнопки SB2. Триггер DD10 «запоминает» это нажатие, подготавливает элемент И DD7 к восприятию нажатия кнопки SB3 и устанавливает на входе элемента DD13 логическую единицу. При нажатии кнопки SB3 на выход DD7 по проводу 3 проходит сигнал 1 и перебрасывает триггер DD11 по входу 5 также в состояние /. Этот сигнал поступает на вход элемента DD13. Схема построена таким образом, что при правильном наборе кодовой комбинации на выходе DD6 присутствует логический нуль, а на выходе инвертора DD12 — логическая единица, которая нормально подается на вход DD13. Отсюда следует, что при последовательном нажатии кнопок SB1 — SB3 клапан DD13 (так часто называют эти элементы) откроется и подаст высокий потенциал логической единицы на катушку электромагнита А механической части замка. Электромагнит притянет засов Б,который отожмет пружину В,что приведет к открытию замка. После открытия и последующего закрытия двери, на которой смонтирован замок, или срабатывания какого-либо дополнительного механизма, не показанных на рис. 70, контакт сброса КС кратковременно переключится в верхнее положение и по проводу «Сброс»подаст логический сигнал 1 на средний вход DD8, который с его выхода поступает на все входы R триггеров DD9 — DD11 Триггеры возвращаются в исходное нулевое состояние, клапан DD13 закрывается, что приводит к обесточиванию катушки А электромагнита. Пружина В отжимает засов Б на прежнее место, замок автоматически закрывается, а схема оказывается подготовленной к следующему циклу работы.

Цепочка R — C и инвертор DD1 принудительно устанавливают триггеры DD9 —DD11 в нулевое состояние при включении питания и препятствуют случайной установке этих триггеров в состояние 1. Элементы DD2 — DD4 совместно с элементами DD6, DD8 и DD12 сбрасывают уже набранную часть кодовой комбинации при неправильной последовательности нажатия кнопок или их одновременном использовании. При этом триггеры DD9 — DD11 переключаются в состояние 0 и запирают клапан DD13.

На практике электронную часть кодового замка усложняют введением большего числа кнопок, позволяющих усложнить код (сделать его, например, пятизначным). Иногда замок дополняют одновибратором, который при нажатии первой кнопки включает питание электронной части на строго определенное время. Если за это время замок открыт не будет, схема сбрасывается в исходное состояние, и набор нужно начинать сначала.

Название схемы «электронный кодовый замок» условно, так как фактическое назначение схемы заключается в расшифровке заданной кодовой комбинации. Схема воспринимает только эту комбинацию входных воздействий, все прочие она бракует.

Дата добавления: 2013-12-13