Лабораторна робота №2 Дослідження логічних схем на безконтактних елементах серії “т”

Ціль роботи: вивчити принцип роботи безконтактних логічних елементів серії “Т” та принципи створення логічних схем автоматики на безконтактних елементах.

1. Основні теоретичні положення

Складність та недостатньо висока надійність систем управління з контактними апаратами привела до створення безконтактних елементів.

При автоматизації виробничих процесів для автоматичного і програмного управління, сигналізації та інших цілей застосовують пристрої дискретної дії, створенні з логічних елементів. Вони призначені для вироблення правильної команди виконуючим органом в залежності від поєднання сигналів, які надходять на входи.

В результаті операції, яка виконується логічним елементом, на його виході з`являється сигнал “ТАК” (1) або “НІ” (0) без проміжних значень. В контактних реле цим сигналам (цифрам) відповідають два протилежних стани контактів – розімкнутий і замкнутий, а в безконтактних елементах – відсутність напруги (струму) або його наявність. Відповідно і вхідні сигнали можуть бути двох видів – “НІ” (нуль) або “ТАК” (одиниця).

Дискретні системи із статичними безконтактними апаратами управління підпорядковуються тим же логічним законам, що і релейно-контактні системи. Ось чому безконтактні апарати можна розглядати як аналоги релейно-контактних.

Будь-яка складна логічна операція може бути розкладена на елементарні логічні функції “НЕ”, “АБО”, “І”.

Функція “НЕ”, яка зветься запереченням (інверсією), означає, що вихідна величина завжди протилежна вхідній.

Наприклад, якщо X=1, то Y=0, і навпаки, якщо X=0, то Y=1, де X ‑ вхідна величина; Y ‑ вихідна величина.

Функція “АБО” зветься логічним додаванням. Вихід функції “АБО” дорівнює 1, якщо хоч би на одному вході є одиниця, і дорівнює 0 тільки в тому випадку, коли на всіх входах нулі. Функція “І” зветься логічним добутком. Вихід функції “І” дорівнює 1 тільки тоді, коли всі входи дорівнюють 1. В інших випадках вихід функції “І” дорівнює 0.

Значення вихідного сигналу Х для всіх можливих варіантів на логічних входах а та б наведені в таблицях 2.1 (для логічної функції “І”) і 2.2 (для логічної функції “АБО”).

Таблиця 1.1. Таблиця 1.2.

a	0	0	1	1		a	0	0	1	1
б	0	1	0	1		б	0	1	0	1
х	0	0	0	1		х	0	1	1	1

В безконтактних елементах релейний характер роботи досягається дискретною зміною параметрів елементів, які мають нелінійні характеристики. Безконтактні елементи не є ідеальними вимикаючими апаратами. В зачиненому стані на виході таких елементів існує сигнал, відмінний від нуля. Ось чому комутаційний коефіцієнт безконтактного елементу, тобто відношення величини сигналу до величини шуму, менший ніж у контактних електромеханічних пристроїв.

Проте, враховуючи що для надійної роботи релейних елементів в дискретній системі не будуть потрібні значення комутаційного коефіцієнта більші 20... 30, він може бути забезпечений безконтактними елементами з феромагнітними осердями, транзисторними та іншими елементами з нелінійними характеристиками.

Для можливості підключення до виходу елементу кількох елементів, а також для запобігання затуханню сигналу в ланцюгах із послідовно з’єднаних елементів безконтактні елементи повинні мати підсилювальні властивості.

Переваги безконтактних логічних елементів у порівнянні з електромеханічними апаратами:

1. Відсутність контактів і механічних частин, які швидко зношуються.

2. Незалежність вихідних параметрів (струм, напруга, час) від механічного впливу.

3. Висока швидкодія, не обмежена механічними зв’язками та параметрами.

4. Компактність блоків і панелей з елементами, зручність їх монтажу та наладки.

5. Відсутність необхідності постійного догляду.

6. Нечутливість до шкідливого впливу навколишнього середовища (до пилу, вологи, тиску і т. ін.).

Недоліки безконтактних логічних елементів:

1. Чутливість до зовнішніх електромагнітних перешкод.

2. Залежність робочих характеристик від температури.

3. Нерозбірність та ін.

• Враховуючи вищенаведене, застосовувати безконтактні елементи в схемах автоматичного керування доцільно у таких випадках:

• якщо в релейно-контактному варіанті кількість контактів, які працюють в схемі управління, перевищує 50;

• якщо кількість вхідних сигналів у системі управління в середньому в 5 разів перевищує кількість вихідних сигналів;

• якщо кількість перемикаючих логічних апаратів у 5 разів і більше перевищує кількість виконуючих апаратів (контакторів, електромагнітів і т. ін.).