Маъруза 1: Kirish. Temir yo’l avtomatika va telemexanika tizimlaridagi diskret element va qurilmalar to’g’risida umumiy ma’lumotlar, diskret texnikaning o’rni va ahamiyati

Маъруза 1:

Kirish. Temir yo’l avtomatika va telemexanika tizimlaridagi diskret element va qurilmalar to’g’risida umumiy ma’lumotlar, diskret texnikaning o’rni va ahamiyati. Diskret elementlarning tasniflanishi Temir yo’l avtomatika, telemexanika va aloqa qurilmalaridagi diskret elementlar

1.1. Автоматик тизим ҳақида тушунча.

1.2. Автоматик тизимнинг турлари.
1.3. Дискрет қурилмалар (ДҚ) ва дискрет элементлар (ДЭ) . . ҳақида тушунчалар.
1.4. ДҚ ва ДЭ ҳақида тушунчалар
1.5. Фаннинг предмети ва мазмуни.
1.6. Дискрет элемент ҳолатини баҳолаш
1.7. ДЭнинг асосий характеристика ва параметрлари
1.8. ДЭ турлари
1.9. Асосий ДЭ мисоллари
3.1. ДҚ таснифи.
3.2. ДҚ узатиш ва ахборотни қайта ишлаш канал сифатида.
3.3 Дискрет қурилмалар назариясида фойдаланиладиган бир неча тушунчалар ва таърифлар.
3.4. Сигналлар ва уларни кодланиши.

Объектнинг битта ёки бир нечта катталиги устидан бошқарув ёки назорат операцияларни мустақил равишда бажарадиган тизим автоматик тизим деб аталади.

Ҳар қандай тизим иккита асосий қисмдан иборат:
1. Бошқарилувчи обьект –БО;
2. Бошқариш қурилмаси –БҚ.

Тизим блок – схемасининг умумий кўриниши:

x(t)- тизимга берилган таъсир.
y(t)- бошқариладиган ёки созланадиган катталик.
U(t)- тизимнинг бошқарув таъсири.
f(t)- тизимнинг \алаёнловчи таъсири.
ТБ- тескари бо\ланиш

Бошқарилувчи объект сифатида махсус тартибли ташқи таъсирга асосланган техник воситаларнинг йи\индиси хизмат қилиши мумкин (машиналар, ускуналар, аппаратлар, қурилмалар, ва б.).

Автоматик тизим (АТ) бошқариш қонунига мос келувчи ва бир - бири билан ўзаро таъсирланувчи обьектлар мажмуи ва бошқарув қурилмаларидан иборат.
Автоматик тизим таъсири физик катталиклар орқали намоён бўлади (кучланиш, ток, ҳаво босими ва б.). Бу таъсирлар юборувчи катталиклар деб номланади. Улар сигналларга айлантирилади.
Сигнал деб, жўнатилган маълумотга мос келувчи бир маънода ўзгарадиган физик жараёнга айтилади. Автоматик тизимлар берк ва очиқ тизимларга бўлинадилар.
Берк тизимда БО ва БҚ бир - бирига таъсир қилади, яъни туташган берк таъсир занжири мавжуд.
Очиқ тизимда битта алоқа иштирок этмайди: тескари бо\ланиш (ТБ) алоқаси ёки тў\ри алоқа (ТА).
Т
Б иштирок этмаган ҳолда тизим бошқариш кўринишида бўлади:

Тў\ри алоқа йўқ пайтида тизим қўйидаги кўринишни олади:

Сигнални қайта ишлаш ва узатиш усулига кўра, автоматик тизимлар (АТ) қуйдагиларга бўлинадилар:

1. Узлуксиз;
2. Дискрет.
Узлуксиз тизимда ҳар бир лаҳзада сигналнинг белгилари узатилади ва қайта ишланади, яъни узлуксиз тизимдаги сигналлар вақтнинг узлуксиз функцияси билан ифодаланади.


Д
искрет тизимда сигнал ўзатилишда ва ўзгартиришда дискрет усулидан фойдаланилади. Сигналлар дискрет тизимда дискрет вақт функцяси билан ифодаланади.

Дискрет автоматик тизим дискрет бошқарув қурилмаси (ДҚ) ёки бошқариш қурилмасидан (БҚ) ташкил топган. Дискрет бошқариш қурилмаси дискрет элементлардан (ДЭ)дан иборат.

Д
искрет қурилма ва дискрет элементлар дискрет сигналларни қайта ишлайди ва узатадилар. Агар сигнал фақат иккита қийматдан иборат бўлса, унда у мантиқий деб аталади.

Умумий ҳолда дискрет қурилма (ДҚ) қуйидаги кўринишда бўлади.

Кириш элементлари кириш таъсирларни (а,в,с)ни қабул қилади ва уларни дискрет сигналларга айлантириб беради (х₁,х₂,х₃). Одатда сигналлар 2та қийматдан иборат.
Кириш элементлари сифатида бошқариш калити, кнопкалар датчиклар ва бошқалар фойдаланилади.
Функционал қисм (ФҚ) берилган дастур ишига мувофиқ кириш сигналларни чиқиш сигналларига ўзгартириб беради.
ФҚда қурилма ишидаги мантиқий операциялар амалга оширилади. У дискрет элементларда бажарилади (мантиқий элементлар, контактли ва контактсиз).
Кучайтиргич сигналларининг қувватини оширади. Ижрочи қисм (ИҚ) қурилмага юкланган функцияни бажаради.
Ижрочи элементлар сифатида контакторлар ижро этувчи релелар, электромагнитлар, сигнал берувчи чироқлар, двигател ва бошқалардан фойдаланилади.
Тўртта кўрсатилган қисмдан барча мантиқий операциялар ва бо\лиқликлар ФҚда амалга оширилади. Шунинг учун ДҚнинг кўриб чиқишда факат ФҚни номини қолдирган холда кўриб чиқамиз.

Б
ундай турдаги функционал қисм қуйи даги кўринишда бўлади:

Бу қурилмада барча кириш ва чиқишлари иккилик қийматида олинади. Узатиладиган ва қабул қилинадиган сигналлар иккита қийматдан иборат – 0 ва 1 бўлади.

Энди ДҚ ишини қуйидаги кўринишда ёзиш мумкин:
1. ДҚнинг киришига дискрет вақт дақиқаларида 0 ва 1 белгиларининг бир нечта комбинацияси берилади.
2. Бу комбинациялар схеманинг чиқишида тўла аниқланган 0 ва 1 шартли белгиларини юзага келтиради.
Д
Қ такт бўйича ишлайди ва бу тактлар дискрет вақт ўлчовлари билан аниқланади.
Такт давомида ДҚда ҳеч нарса ўзгармайди деб хисобланади. Қурилма ҳолати ўзгариши фақат такт ўзгаришида рўй беради.
Такт давомийлиги барча элементларнинг ўткинчи жараёнлари тугаши шартидан танланади.

Фаннинг предмети ва мундарижаси

Фан ўрганадиган предмет ДҚни синтез ва тахлил қилиш назарияси хисобланади.

ДЭнинг (ёки кейинчалик мантиқий элементнинг) ҳолати чиқиш потенциаллари бўйича аниқланади.

А
гар кучланиш чиқишда юқори бўлса, U_чиққ1 акс ҳолда, U_чиққ0.

ДЭнинг асосий параметрлари ва тавсифлари
ДЭ қуйидагилар билан тавсифланади:
1. Манба кўриниши (ўзгармас ёки ўзгарувчан ток);
2. Манба кучланиши киймати (3Вдан100Вгача ва ортиқ);
3. Элемент истъемол қиладиган қувват қиймати;
4. Вақт параметрлари (сигналнинг ушланиш вақти, бир ҳолатдан бошқа ҳолатга ўтиш вақти ва бошқалар);
5. Релели тавсиф – реле халқасининг кенглиги;
6. Ички ҳолатлар сони;
7. Иш ҳароратининг орали\и (диапазон);
8. Элементларнинг геометрик ўлчамлари;
9. О\ирлик, вазни ва бошқалар.

ДЭнинг асосий параметрларига қуйдагилар киради:

а) узатишнинг статик тавсифлари;

б) элементнинг тезкорлиги;
в) динамик параметрлар;
г) ҳалақитга чидамлилик;
д) юклаш қобилияти;
е) сезиш бўса\аси;
ж) ишлаш ишончлилиги.

Мантиқий схемаларнинг асосий параметрларини уч гуруҳга бўлиш мумкин:

1. Статик - 1 ёки 0 статик ҳолатдаги элементлар ишлашини тавсифлайди;
2. Динамик - 0 дан 1 га ёки 1 дан 0 га ўтиш жараёнида элемент ишлашини тавсифлайди.
3. Функционал ва бошқалар.

Статик параметрлар асосан узатиш функциясининг статик тавсифлари бўйича аниқланади.

Узатишнинг статик тавсифи элементнинг бирор бир киришдаги кучланишининг чиқиш кучланишига бо\лиқлигини намоён қилади.
U_чиқ=f(U_кир).
У
затишнинг статик тавсифлари транзистордаги инвертор мисолида кўриб чиқамиз.
U - кучланишнинг энг юқори кўрсаткичи мантиқий нолнинг илк бўса\аси – транзистор ёпиқ холатда;
U -кириш кўрсатгичини минимал қиймати, транзисторни очиқ ҳолга келтириш – мантиқий бирнинг бўса\аси;
U_кир0 ва U_чиқ1 –кириш кучланишининг номинал қиймати қабул қилинган мантиқий 0 ва 1- кириш сигнали бўйича мантиқий 0 ва 1 нинг даражаси.
U_m-чиқишнинг мантиқий тафовути.
U_m=U_чиқ1-U_кир0.
Мантиқий 0 ва 1 нинг статик ҳолатдаги ишчи нуқталари – А ва В нуқталаридир.
Транзисторнинг бир ҳолатдан бошқа бир ҳолатга ўтиш вақти узунлиги кўп маротаба кўпайтирилиб, элементнинг статик ҳолатдаги ҳалақит таъсирида чидамлилиги кўриб чиқилади.
Статик ҳолатда ҳалакитга чидамлилик қиймати мантиқий 0 ёки 1 ишчи нуқтаси кучланиши ва тегишли бўса\анинг қиймат айирмаси орқали аниқланилади.
U =U -U ;
U =U -U :
U нинг қийматлари иложи борича катта бўлиши керак. Масалан, ТТЛ элементларининг халақитга чидамлилиги 0.4 га тенг: КМОП элементларида у 0.3 дан 0.4 гача 0,3U_манба дан 0,4U_манба гача.
U_манба эса, 9В дан 12В гача.
Сезувчанлик бўса\аси - бу ДЭ бир ҳолатдан бошқа бир холатга ўтганда, киришдаги кучланишнинг чегаравий қийматидир.
Статик ҳолатда ўртача талаб қилинадиган қувват:
,
бу ерда, P₁ ва P₀ – 1 ва 0 ҳолатда элемент талаб қиладиган қувват.

Динамик параметрлар

1. Динамик қувват – 0 дан 1 га ва аксинча ўтиш вақтида элемент йўқотадиган қувват (P_дин).

P_дин алмашув частотасига бо\лиқ.
ДЭнинг истеъмол тўлиқ қуввати қўидагига тенг:
Р=Р_срР_дин; бу ерда Р_дин<<Р_ср , унда РР_ср.
2. Динамик халақитга чидамлилик ҳалақит сигнал параметрлари: давомийлиги, амплитудаси, шакли, ҳамда мантиқий элементларнинг тезкорлигига бо\лиқ.
Ҳалақит сигналнинг давомийлиги камайиши, ҳамдаэлементлар тезкорлиги камайиши билан тегишли халақит амплитудаси ўсиб боради.
3. Элементларнинг тезкорлиги потенциал элементлар учун импульс ушланишини ўртача вақти ҳисобланади ва сигнал тарқалишининг ўртача вақти деб номланади.

бу ерда: - улаш вақтнинг ушланиши, яъни элементнинг 1дан 0 га ўтиш даврида чиқиш сигнали ушланишининг юзага келиши;
- ўчириш вақтнинг ушланиши, яъни элементнинг 0 дан 1 га ўтиш даврида чиқиш сигнали ушланишининг юзага келиши.
Э
лементнинг ўтиш тавсифи
Функционал фойдаланилувчи параметрлар

1. Мантиқий элементларнинг юкланиш қобилияти – чиқиш бўйича тармоқланиш коэффициенти К_Тар. Элементнинг юкланиш қобилияти унинг чикишига улаш мумкин бўлган бир турдаги элементлар сони билан аникланади. Мисол учун ИМСларда К_Тар=1015.

Кириш бўйича қўшилиш коэффициенти К_кўш.
К_кўш - бу функцияни амалга оширувчи киришлар сони. ИМС учун К_кўш=8.
2. Элементлар чидамлилиги - элементлар сифати асосий техник кўрсаткичларидан биридир.
Чидамлилиги - бу берилган доирада фойдаланиш параметрлар жойлашган вақт бирлигини сақлаган ҳолда берилган функцияни бажарувчи элементнинг хусусияти.
Чидамлилик - бузилишлар оқимининг зўрлиги L_ўрт 1соат билан тўлиқ ифодаланади.
Шундай қилиб, электромеханик реледа L_ўрт=10^-3-10^-4 1соат; яримўтказгич элементларда L_ўрт=10^-6 1соат;
ИМСда L_ўрт=10^-7-10^-8 1соат.
3. Ишчи ҳароратнинг диапазони, масалан, яримўтказгич элементларда –50...70;
ИМСда –70...125 ташкил этади.
4. Ҳажми, корпус тузилиши, вазни, баҳоси – бу тажрибавий параметрлардир.

Элементлар туркумлари

ДЭ қуйидагиларга бўлинади:

1. Функционал белгиларига қараб:

а) мантиқий (мантиқий функцияларни бажаради);
б) триггерлар (аҳборотни сақлаш учун);
в) ҳисоблагич, ўзгартиргич, шифратор, дешифраторлар ва бошқа элементлар.

2. Сигналнинг физик табиатига қараб:

а) пневматик (сиқилган ҳаво энергияси);
б) гидравлик (суюқлик босими);
в) электрик (электрик сигналлар).

3. Чиқиш сигнали тавсифи бўйича:

а) потенциал;
б) импульсли.

4. Чиқиш сигналининг қийматлари сони бўйича:

а) иккилик ёки мантиқий рақамли;
б) чиқиш сигналнинг қиймати иккидан кўпро\и – бўса\али элементлар.

5. Фойдаланадиган элементлар базаси бўйича:

а) электромагнитли;
б) ярим ўтказгич элементларда;
в) интегралли микросхемаларда;
г) микропроцессорли элементлар.

Иккилик ДЭ ёки мантикий ДЭ кўпроқ тарқалган. Уларнинг белгилари - иккилик саноқ тизимида операцияларни бажариш.

Мантиқий элементлар мисоллари

Мантиқий элементлар мантиқий операцияларни бажариш учун мўлжалланган. Оддий мантиқий операцияларга қуйидагилар киради:

1) инверсия операцияси, инкор этиш ИНКОР, ЭМАС. Бу операцияни амалга оширувчи дискрет элемент инвертор деб аталади;
2) дизьюнкция операцияси ёки мантиқий қўшиш, ЁКИ. Бунда элемент- дизьюнктор ёки ИЛИ (ЁКИ) деб аталади;
3) коньюнкция операцияси ёки мантиқий кўпайтма, ВА. Элемент коньюнктор ёки И (ВА) деб аталади.
Чиқиш ва кириш сигналлар орасидаги бо\лиқликни бир неча усуллар билан ифодалаш мумкин:
1. Жадвал ёрдамида, ҳақиқийлик жадвали деб номланувчи;
2. Математик ифодалар ёрдамида, яъни формулалар ва б.

Оддий элементлар мисоли:

ИНКОР элементи

X	Y
1	0
0	1

ЁКИ элементи

X1	X2	Y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1
Y=X1 V X2
ёки
Y=X1  X2

ВА элементи

X1	X2	Y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1
Y=X1  X2
ёки
Y=X1  X2

Қайтарувчи (такрорлагич)

X	Y
0	0
1	1
Y=X

Фаннинг мундарижаси қуйдагилардан иборат:

1. Ҳақиқий ДҚнинг ҳаракатини тасвирловчи математик моделлари.

2. ДҚ назарияси ва математик моделлар асосида ДҚни синтез ва таҳлил қилиш усуллари.
3. ДҚ замонавий элемент базаларини ўрганиш.
4. Темир йўл автоматика, телемеханика ва алоқада ДҚнинг ҳавфсиз ва ишончли ишлашини таъминлаш усуллари.

Назорат саволлари:

1. Автоматик тизим ўзида нималарни намоён қилади?

2. ДҚ ва ДЭ тушунчалари?
3. ДҚ модели ва унинг ишини умумлаштирадиган кетма–кетлик (алгоритм).
4. ДЭ ҳолати қандай баҳоланади?
5. Узатишнинг статик характеристикаси нимани ўзида намоён қилади?
6. Мантиқий элементларнинг асосий статик ва динамик параметрлари ўзида нимани намоён қилади?
7. Функционал ва фойдаланиш параметрларга нималар киради?
8. ДЭ туркумларини келтиринг.
9. Оддий мантиқий элемент мисолларини келтиринг ва уларнинг ифодалаш усулларини келтиринг.