Логика на каждый день. Элементы, выполняющие логические функции, сегодня встречаются всюду, во всех технических устройствах, предназначенных для обработки информации (от ЭВМ до электронных игрушек). Поэтому знакомство с такими системами необходимо для современного радиолюбителя. В этом нам поможет универсальный прибор (рис. 13.24), позволяющий построить устройства с различными логическими функциями, и практически ознакомиться с двоичной системой счисления, которая располагает только цифрами 0 и 1.

(рис.13.24)  Универсальный прибор (макет) для моделирования: а - принципиальная электрическая схема; б - усовершенствованная конструкция с четырьмя группами контактов и дополнительной сигнальной лампой Л2 для второй системы

Это устройство на электромагнитных реле. Разумеется, реле можно заменить диодами, но при этом стоимость устройства возрастет. Следует взять миниатюрные телефонные реле, например МТ6 или любые другие с сопротивлением катушки 16...300 Ом, миниатюрные лампы 3,5...6,3 В/О, 1 А. Напряжение источника питания 3...6 В. Прибор состоит из двух частей: макета с входами и выходами и устройства, позволяющего получить путем переключений шесть логических функций на выбор.
Соединения на макете выполняют проводом в полихлорвиниловой изоляции с контактными штырями. Зажимами «крокодил» эти провода соединяют между собой. На лицевой панели макета находится 40 контактных гнезд, 4 выключателя, 4 контрольные лампы и реле, сигнальная лампа исследуемой системы Л1. Макет позволяет моделировать простые и сложные системы (рис. 13.25).

(рис.13.25)  Примеры схем моделирования: а - передача 1 бита информации, два возможных состояния: Л1 - не горит О, Л1 - горит 1; б - передача двух битов информации (четыре возможных состояния). (Л1-0; Л2-0), (Л1-0; Л2-1), (Л 1-1; Л2-0), (Л1-1; Л2-1); в - схема и ее логическая функция (если, например, из трех электродвигателей а, б, в любые два или три работают, то загорается лампочка Л1)

Если реле имеют четыре группы контактов (это могут быть также два реле МТ6 с двумя группами контактов, включенные параллельно), то следует добавить на лицевой панели макета вторую группу гнезд с сигнальной лампой. Теперь можно строить двоичные системы, содержащие до четырех переменных, однако без блока памяти.
С помощью группы реле (рис. 13.28, а) можно получить следующие элементарные логические функции.

Повторитель - устройство (1), реализующее функцию повторения, когда сигнал на выходе идентичен сигналу на единственном входе.

Конъюнктур (К) - устройство логического умножения (элемент «И») содержит несколько входов. Реакция на одном выходе обычно 0. Исключение: на всех входах состояние 1, когда реакция на выходе тоже 1.

Инвертор (элемент «НЕ») - устройство логического дополнения. Имеет только один вход и выход. Реакция на выходе противоположна сигналу на входе. Входной сигнал 1 вызывает реакцию 0 и наоборот. Результат отрицания - сигнал, противоположный входному сигналу, обозначается чертой сверху, например: а и а.

Эквивалентность - схема имеет на выходе 1 только тогда, когда оба входных сигнала одинаковы.

Дизъюнктор (элемент «ИЛИ») - схема логического сложения. Сигнал на выходе появляется только тогда, когда входной сигнал имеется хотя бы на одном из нескольких входов (или на всех входах).

Элемент отрицания разнозначное. Схема имеет на выходе реакцию 1, когда сигналы на разных входах - различны.
Подключение осуществляется проводом в полихлорвиниловой изоляции с контактными штырями. На лицевой панели группы реле находятся семь контактных гнезд, два штифта, а также сменный шаблон из картона с нарисованным символом желаемой логической функции. Символы для отдельных шаблонов показаны на рис. 13.27.

(рис.13.27)  Условные графические обозначения наиболее часто встречающихся логических функций и электрические схемы, поясняющие принцип действия

Каждый шаблон имеет отверстия для насадки и отверстия для соответствующих входных и выходных гнезд на лицевой панели. Включение миниатюрных ламп на входах параллельно обмоткам реле открывает возможности усовершенствования макета. Число одинаковых групп реле (рис. 13.26, а)

(рис.13.26)  Универсальный набор реле для сборки логических элементов: а - принципиальная электрическая схема; б - лицевая панель; в - комплект из 9 блоков

можно увеличить до 4, 8 или 16, что позволит объединять их между собой, создавая различные логические схемы (рис. 13.26, в). Можно также соединить макеты (рис. 13.24) с устройствами, показанными на рис. 13.26 и 13.30.
Попробуем теперь убедиться, что логические схемы могут быть полезны и в быту. Это выключатели освещения и различных домашних устройств, схемы сигнализации и тревоги, кибернетические игры и обучающие машины. Вот несколько примеров.
На рис. 13.28 даны несколько принципиальных схем логических систем в релейном и транзисторном вариантах. Это практическое схемы, в которых лампа Л может быть заменена реле, электромагнитом, звонком, электродвигателем.

(рис.13.28)  Примеры использования основных логических систем в любительской практике

Рис. 13.28, а представляет элемент «И», а рис. 13.28,б - «ИЛИ». Об их свойствах мы уже говорили. Замыкание любого переключателя на входе вызывает появление сигнала на выходе (реакции), при этом лампа зажигается.
На рис. 13.28, в изображена система, состоящая из элементов «НЕ-И» (NAND). Здесь выключение (или включение) обоих переключателей на входе вызывает зажигание лампы на выходе. Рис. 13.28, г показывает систему, состоящую из элементов «НЕ - ИЛИ» (NOR). Теперь переключение одного или другого выключателя на входе вызывает загорание лампы на выходе.
Система (рис. 13.28, д) позволяет при использовании двух переключателей управлять тремя реле, электромагнитами, электродвигателями, лампами, электрическими звонками. Элемент И (рис. 13.28, ё) - это устройство считывания с перфокарт (1), применяемых для программирования, Вых. - выход к последующим логическим схемам. Схема «И - ИЛИ» (рис. 13.28, ж) представляет собой систему сигнализации для автомобиля на случай, если водитель забудет погасить фары после выключения двигателя. Сигнал зуммера раздается только тогда, когда ключ зажигания вынут, т. е. переключатели передних фар В2 и переключатели дверей В3 замкнуты. Эта схема может быть применена и в домашней автоматике. Транзисторы могут быть заменены двумя реле (вариант показан на рис. 13.28, ж).
При использовании перечисленных логических элементов можно составить различные практические схемы. Если речь идет о реле, то их рабочее напряжение должно быть согласовано с напряжением питания. Мощность транзисторов должна быть согласована с выходной нагрузкой. Преимуществом логических схем является простота конструкции и легкость налаживания, особенно для бесконтактных устройств.