Pneumatische und Elektronische Logikschaltungen

Pneumatische Ventile: Logik

Pneumatische Ventile arbeiten logisch, analog zu logischen Gattern. Es gibt zwei Haupttypen:

A) Ventil "O" (Auswahl- oder doppelt wirkend)

Wird verwendet, wenn ein Zylinder aus zwei Positionen wechselseitig verfahren werden soll. Die Luft tritt durch "X" ein, der Kolben wird auf "Y" verschoben und fährt entlang "A" aus. (ZEICHNUNG)

B) Ventil "Y" (Gleichzeitigkeit)

Wird verwendet, wenn ein Zylinder gleichzeitig von zwei verschiedenen Punkten betrieben werden soll. Die Luft muss durch "X" und "Y" eintreten, da sie sonst blockiert wird. (ZEICHNUNG)

Elektronik: Analoge und Digitale Signale

Ein elektrisches Signal ist die Änderung einer Größe im Laufe der Zeit. Alle Stromkreise arbeiten mit elektrischen Signalen.

• Analog: Das Signal ändert sich kontinuierlich mit der Zeit und durchläuft alle Zwischenwerte.
• Digital: Das Signal kann nur bestimmte Werte annehmen, abhängig von Sprüngen.

Das binäre digitale Signal kann nur zwei Werte annehmen (1 oder 0). Diese beiden Werte bilden die Grundlage für den Entwurf digitaler elektrischer Schaltungen. Jeder dieser Werte repräsentiert einen Zustand des Systems, das Computer zur Informationsverarbeitung nutzen. Diese beiden Werte stellen keine binären Zahlen dar, sondern unterschiedliche Zustände eines Geräts.

Wahrheitstabelle der Beschaltung

Sowohl die Ein- als auch die Ausgänge können nur in zwei Zuständen gefunden werden: Spannung (1) oder keine Spannung (0).

Die Wahrheitstabelle einer digitalen Schaltung ist eine Tabelle, die alle Zustände darstellt, in denen man die Ein- und Ausgänge bestimmen kann.

Um die Wahrheitstabelle zu erstellen, gehen Sie wie folgt vor:

1. In einer Zeile alle Variablen, sowohl Ein- als auch Ausgänge, auflisten.
2. Darunter alle möglichen Kombinationen von Nullen und Einsen eintragen.
3. Anhand des Schaltplans wird Zeile für Zeile geprüft, ob der Zustand der Eingänge die Glühlampe einschaltet oder nicht, und der entsprechende Wert eingetragen.

Funktion der Logikschaltung: Boolesche Algebra

Die Boolesche Algebra ist eine mathematische Theorie, die auf dem binären System basiert, dessen Postulate für alle Arten von Elementen gelten, die mit zwei möglichen Zuständen arbeiten.

Die Logikfunktion einer Schaltung ist ein mathematischer Ausdruck, der die Eingänge und Ausgänge miteinander in Beziehung setzt. Aus ihr kann man die Schaltung ableiten.

Die Logikfunktion für einen Ausgang wird als mathematischer Ausdruck dargestellt, der eine Summe von Produkten ist. Wenn eine Tabelle mehr als einen Ausgang hat, existiert für jeden Ausgang eine eigene Logikfunktion.

Logikgatter

Ein Logikgatter ist eine elektronische Schaltung, die ein digitales Signal an ihrem Ausgang liefert, wenn an ihren Eingängen ebenfalls digitale Signale anliegen. Die Ausgangssignale hängen von den Eingangssignalen ab. Es gibt folgende Typen:

A) Das ODER-Logikgatter (OR)

Funktion: Äquivalent zu zwei parallel geschalteten Schaltern. Das Betätigen eines Schalters oder des anderen oder beider lässt den Strom fließen.

Der Ausgang eines ODER-Logikgatters befindet sich im Zustand 1, wenn mindestens ein Eingang auf 1 steht. (Zeichnungen!)

B) Das NICHT-Logikgatter (Inverter)

Funktion: Hat nur einen Eingang und einen Ausgang. Es dient dazu, ein Signal umzukehren oder zu negieren. Wenn wir einen Eingang 1 geben, gibt es einen Ausgang 0 aus. Es ist sehr nützlich beim Aufbau von Schaltungen.

Der Ausgang eines NICHT-Logikgatters hat nur dann den Zustand 1, wenn der Eingang den Zustand 0 hat, und den Wert 0, wenn der Eingang 1 ist. (ZEICHNUNG!)

C) Das NOR-Logikgatter

Ein ODER-Gatter, dem eine Negation folgt. Die Lampe leuchtet nur, wenn beide Schalter ausgeschaltet sind. (Zeichnungen!)

Die NOR-Funktion erzeugt ein Signal der Stufe 1 (hoher Zustand), solange kein Eingangssignal anliegt.

D) Das NAND-Logikgatter

Ein UND-Gatter, dem eine Negation folgt. Die Glühbirne leuchtet erst auf, wenn nicht einer der Schalter A und B betätigt wird. Es ist notwendig, beide Schalter auszuschalten, um die Lampe leuchten zu lassen. (Zeichnungen!)

Die NAND-Funktion erzeugt ein Ausgangssignal, das nicht aktiviert ist, wenn die Eingangssignale aktiviert sind.