Полупроводниковые приборы
В устройствах железнодорожной автоматики применяются бесконтактные элементы: диоды, транзисторы, тринисторы, стабилитроны, микросхемы различной степени интеграции, в том числе и микропроцессоры.
Транзистор типа п-р-п(кремниевый) имеет те же три электрода (рис. 2.14, а), что и у германиевого транзистора. Для открытия транзистора на базу подается плюс, отчего протекает ток по переходу база-эмиттер, а после открытия протекает ток по переходу коллектор-эмиттер. За счет падения напряжения в резисторе напряжение на выходе равно нулю.
Транзистор типа р-п-р(германиевый) имеет три вывода: эмиттер Э, коллектор К и базу Б (рис. 2.14, б). Транзистор работает в режиме переключения, находясь в двух состояниях: выход открыт (полное напряжение); выход закрыт (напряжение равно нулю). Для открытия транзистора на базу подается минусовый потенциал, отчего протекает ток по переходу эмиттер-база, а после открытия протекает ток по переходу эмиттер-коллектор. Для закрытия транзистора на базу подается плюс, отчего оба перехода и выход закрываются.
Стабилитрон (рис. 2.14, в) используется для стабилизации напряжения. При заданном уровне напряжения +U6 стабилитрон пробивается и пропускает ток в обратном направлении. Избыток напряжения +U6 гасится в резисторе Rб; напряжение на нагрузке снимается с резистора Rн. При включении стабилитрона в прямом направлении он работает как обычный диод.
Тиристор (рис. 2.14, г) используется как управляемый диод. Нормально тиристор закрыт и ток от анода к катоду не проходит. Для открытия тиристора пропускается небольшой ток по управляющей цепи (управляющий электрод-катод). С момента открытия ток протекает по цепи анод-катод и после размыкания управляющей цепи. Закрытие тиристоров делается путем замыкания цепи анод-катод, короткого замыкания между анодом-катодом, переключения полярности анода с положительной на отрицательную.
Трансмиттерное бесконтактное реле (рис. 2.15) используется для передачи в рельсовую цепь импульсов кодового тока, которые вырабатывает трансмиттер КПТШ.
Реле состоит из двух тиристоров Т1 и Т2, контактного реле Р, повторяющего работу контакта КПТШ. Если замыкается контакт КПТШ, срабатывает реле Р и фронтовым контактом замыкает управляющие цепи тиристоров. При положительной полярности замыкается управляющая цепь тиристора Т1: ПХ-220 — Д6 — R3 — фронтовой контакт Р — переход (У — К Т1) — фронтовой контакт К — первичная обмотка путевого трансформатора ПТ – ОХ-220. Затем открывается цепь Э-К, и тиристор пропускает положительную полуволну переменного тока в рельсовую цепь. При отрицательной полуволне переменного тока тиристор Т1 закрывается, и образуется управляющая цепь тиристора Т2: ОХ-220 — ПТ — К — Д5 — Р — R3 — (У —К Т2) — ПХ-220. Через переход Э-К тиристор пропускает отрицательную полуволну переменного тока в рельсовую цепь.
2.15. Трансмиттерное бесконтактное реле
Симметричный триггер на транзисторах типа p-n-р (рис. 2.16) применяется как элемент релейного действия. Триггер состоит из двух транзисторов Т1 и Т2, связанных между собой через резисторы RС1, RС2, и имеет два устойчивых состояния: открыт транзистор Т2, закрыт транзистор Т1 (состояние 0), закрыт транзистор Т2, открыт транзистор Т1 (состояние 1). В состояние 1 триггер переключается по входным цепям S, в состояние 0 — по цепям R.
При состоянии 0 открыт выход , при состоянии 1 — выход Q. Состояние триггера изменяется путем подачи положительных или отрицательных импульсов на входы x11,x00,x01,x10.
Переключение триггера из состояния 0 в состояние 1 производится подачей на вход x11 отрицательного импульса или на вход x10 положительного импульса. В первом случае сначала открывается Т1, а затем закрывается Т2, и триггер переходит в состояние I; во втором случае сначала закрывается Т2, затем открывается Т1, и триггер также переходит в состояние I.
Рис. 2.16. Схема триггера
Триггер из состояния 1 в состояние 0 переключается подачей на вход x00 положительного импульса или на вход x01 — отрицательного.
Логические элементы. При построении логических схем устройств автоматики выполняются заданные условия включения, переключения, отключения различных цепей. Эти условия определяются логическими зависимостями между отдельными элементами, узлами, блоками автоматических устройств и называются логическими зависимостями.
Выполнение логических зависимостей осуществляется с помощью логических элементов различных типов, определяющих характер зависимостей. Наиболее распространенными являются логические элементы типов И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ и ИЛИ-НЕ.
На рис. 2.17 с целью наглядности построение перечисленных элементов поясняется соединением контактов реле, а также показываются условные обозначения логических элементов.
Возбужденное состояние реле обозначается символом 1, обесточенное 0. Фронтовые контакты реле обозначают через х1, х2 и т. д., а тыловые — через 1, 2 и т. д.
Элемент И реализуется путем последовательного соединения фронтовых контактов х1 и х2, отчего цепь замыкается только при условии, если х1 = 1 и х2 = 1. Следовательно, на выходе элемента И появление 1 будет только в том случае, когда на его двух входах будут 1.
Отсутствие 1 хотя бы на одном входе вызывает появление на выходе 0. Операция И иначе называется логическим умножением и определяется произведением х1 х2.
Рис. 2.17. Логические элементы
Элемент ИЛИреализуется путем параллельного соединения контактов х1 и х2, отчего цепь образуется при условии замыкания хотя бы одного из контактов схемы. На выходе логического элемента ИЛИ появление 1 будет в случаях, когда на одном из его входов будет 1; появление 0 будет в случае, когда на всех входах будут 0. Операция ИЛИ иначе называется логическим сложением, имеющим отличный знак по сравнению со знаком арифметического сложения.
Элемент НЕпри подаче на вход значения 1 (0) обеспечивает появление на выходе обратного (инверсного) значения 0 (1). Логический элемент НЕ также называют инвертором.
Элемент И-НЕсочетает в себе элементы И и НЕ и обеспечивает при подаче на входы значений 1, на выходе значение 0. Контактная цепь с последовательным соединением фронтовых контактов х1 и х2 элементом И-НЕ преобразуется в свою противоположность, т. е. в цепь с параллельным соединением тыловых контактов 1 и 2.
Элемент ИЛИ-НЕ сочетает в себе элементы ИЛИ и НЕ и обеспечивает при подаче на входы значений 0, на выходе значение 1. Контактная цепь с параллельным соединением фронтовых контактов х1 и х2 преобразуется в свою противоположность — в цепь с последовательным соединением тыловых контактов 1 и 2.
Путем использования полупроводниковых приборов и логических элементов в системах телемеханического управления и контроля строятся распределители, регистры, шифраторы, дешифраторы.
Распределитель Р(рис. 2.18, а) обеспечивает распределение по отдельным электрическим цепям серии импульсов, поданных на вход. Если на вход распределителя Р подаются импульсы 1—5, то с помощью счетной схемы, собранной на триггерах, эти импульсы в порядке последовательности распределяются по выходным цепям распределителя.
Регистр РГ представляет собой устройство, служащее для запоминания импульсов, поступающих на его вход. Элементами запоминания являются триггеры с двумя устойчивыми состояниями 1 и 0.
Шифратор (рис. 2.18, б) является сложным узлом телемеханической системы, с помощью которого шифруется кодовое сообщение и преобразуется в сигнал, передаваемый в канал связи. Для шифрации информация из источника сообщений ИС поступает в регистр РГ и запоминается.
Если в РГ хранится сообщение, при котором на его выходах 1—5, как показано на схеме, присутствуют сигналы 1 и 0, то на первом выходе Р на оба входа первого элемента И поступает 1 и на выходе элемента также появляется 1. Через элемент ИЛИ эта 1 подается в модулятор М, где преобразуется в частотный сигнал, который передается в канал связи.
Рис. 2.18. Распределители, регистры, шифраторы и дешифраторы
На втором выходе распределителя совпадение входов второго элемента И не получается и на его выходе сохраняется 0. При дальнейшей работе распределителя процесс шифрации протекает аналогично.
Дешифратор (рис. 2.18, в) также является сложным узлом телемеханической системы и обеспечивает дешифрацию (расшифровывание) принятого из канала частотного сигнала.
При поступлении из канала частотного сигнала на выходе демодулятора ДМ появляются сигналы 1 и 0. Сигнал 1 или 0 поступает на один вход элементов И, на другой вход поступает сигнал 1 от распределителя.
При поступлении на оба входа первого элемента И сигналов 1 на его выходе также появляется 1, которая передается в регистр РГ, где запоминается. При поступлении от демодулятора сигнала 0 очередной элемент И сохраняет на выходе 0 и в РГ сигнал не заносится. Записанная в РГ информация хранится до поступления последнего импульса частотного сигнала, после чего реализуется.
Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 1255;