Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Т-267. В электрических цепях легко выполняются логические операции И, ИЛИ, НЕ. На рисунке Р-154;1,2 показана упрощенная учебная схема (опять-таки «упрощенная учебная» и не более) автомата для продажи газированной воды с сиропом. Схема эта довольно проста. Монета «1 копейка» замыкает контакты 6, 7, и если при этом еще замкнуты контакты 8, 9 (они размыкаются, когда в резервуаре нет воды), то электромагнит ЭМ_В откроет кран КВ и нальет в стакан воду. Монета «3 копейки» замыкает сразу три контакта. Это контакты 2, 3, которые дублируют контакты 6, 7 и в итоге наливают в стакан воду. Кроме того, монета замыкает контакты 1, 3, которые подают питание на электромагнит ЭМ_С, открывающий кран сиропа. Электромагниты, сработав, не только открывают краны КВ или КС, но еще включают механизм, забирающий монету. Если ни один из электромагнитов не сработает, то монету можно получить обратно.

Р-154

В этой схеме мы встречаемся с чрезвычайно распространенными элементами электронных автоматов — схемами, которые выполняют логические операции И, ИЛИ и НЕ. Схема И (Р-154;4) дает возможность электрическому сигналу произвести свою работу, если замкнуты и первый контакт К₁, а второй К₂. В принципе контактов может быть сколько угодно, от этого повадки схемы И не меняются — она требует, чтобы были замкнуты все контакты одновременно. А вот схема ИЛИ (Р-154;3) дает возможность сигналу сработать, если замкнут любой из двух контактов, или первый, или второй, — все они параллельны и замыкание любого открывает путь сигналу. Схема НЕ (Р-154;5) просто делает все наоборот: при замыкании контактов К₁ она с помощью реле разрывает цепь, а при размыкании контактов К₁ замыкает цепь.

На рисунках показаны гидравлические аналогии операции И, ИЛИ и НЕ, а также простейшие транзисторные схемы, где могут выполняться эти логические операции. В схеме И на базу транзистора подано запирающее напряжение +1,5 В, и ни один из сигналов с напряжением 1 В сам по себе не может отпереть транзистор. Транзистор отпирается, только если на базу одновременно попадают и первый, и второй сигналы. А в схеме ИЛИ запирающее напряжение уменьшено до +0,5 В, транзистор с одинаковым успехом откроет или первый одновольтовый сигнал, или второй. В схеме НЕ лампочка (она везде отображает нагрузку) включена не в коллекторную цепь, а параллельно транзистору; открывшись, транзистор шунтирует нагрузку, и ток в нее не идет (можно пояснить иначе: у открытого транзистора напряжение на коллекторе, а значит, на лампочке, резко падает).

С помощью элементов И, ИЛИ, НЕ автоматы проводят целые цепочки логических рассуждений. Один из примеров на Р-154;1,2. Автомат наливает воду, когда брошена или 1 копейка, или 3 копейки, а сироп только в том случае, когда брошены 3 копейки и одновременно замкнуты и контакты 1, 3 и 4, 5 и 8, 9.

В реальных автоматах этой последней пары контактов, возможно, нет: когда кончается сироп, автомат наливает чистую воду, забрав при этом монету.

Другой пример — обычный лифт. Мотор подъемника будет включен только в том случае, если несколько контактов, выполняя операцию И, замкнуты одновременно: и закрыта дверь шахты, и закрыта дверь кабины, и нажата одна из кнопок этажа на пульте управления, и в кабине имеется пассажир — об этом сообщают контакты под полом. Эти контакты, кстати, выполняя операцию НЕ, отключают систему вызова лифта с того или иного этажа, если в кабине есть пассажир. А контакты кнопок на пульте управления входят в цепь мотора по схеме ИЛИ — лифт пойдет, если будет нажата кнопка или второго этажа, или третьего этажа, или десятого. На К-19 и К-20 приводится несколько практических схем электронных игрушек, в которых используются элементы логики.

Как видите, элементы логики И, ИЛИ, НЕ дают возможность строить рассуждающие автоматы, и мы еще встретимся с ними в электронных счетных машинах, в которых автоматизирован процесс вычислений (Т-271; Т-275).

Т-268. Вспомогательные элементы электронных автоматов — ждущий мультивибратор, триггер Шмитта, реле времени, ограничитель. Бывают электронные автоматы аналоговые, в них действуют непрерывные и постепенно меняющиеся сигналы, и автоматы импульсные, в которых живут и работают электрические сигналы в виде коротких толчков тока, импульсов. Не будем разбирать достоинства и недостатки, а тем более очерчивать область применения каждого вида автоматов. Отметим лишь, что часто между ними нет непреодолимой границы: вспомните, например, как непрерывный сигнал — электрическая копия звука — превращался в сигнал импульсный в процессе амплитудно-импульсной модуляции. И еще заметим, что если считать автоматы «по штукам», то импульсных, наверное, окажется больше и, в частности, потому, что системы управления чаще всего работают по схеме: «узнал — решил — сделал — жду дальнейших указаний».