Kwalifikacja: ELM.01 - Montaż, uruchamianie i obsługiwanie układów automatyki przemysłowej
Zawód: Automatyk , Technik automatyk
Kategorie: Sterowniki PLC Schematy i dokumentacja
Na podstawie stanów logicznych określ, która bramka przedstawionego na rysunku układu cyfrowego jest uszkodzona.
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Uszkodzona bramka to AND. Analizując schemat krok po kroku: pierwsza bramka to OR (oznaczenie ≥1) – przy wejściach 1 i 1 daje wyjście 1, co jest poprawne. Następnie sygnał trafia do bramki AND wraz z sygnałem 0 z dolnej gałęzi. Działanie logiczne AND wymaga, by oba wejścia były równe 1, aby wyjście było również 1. Tymczasem na rysunku widać, że przy wejściach 1 i 0 wyjście bramki AND wynosi 1 – co jest sprzeczne z jej funkcją logiczną. Prawidłowo wynik powinien wynosić 0. To jednoznacznie wskazuje, że bramka AND nie działa prawidłowo – jest uszkodzona. Moim zdaniem to klasyczny przykład diagnostyki prostych układów cyfrowych, gdzie analiza tablicy prawdy pozwala natychmiast wykryć błąd w logice. W praktyce, przy testowaniu rzeczywistych układów, takie błędy można potwierdzić miernikiem logicznym lub oscyloskopem. Czasem uszkodzenie bramki objawia się właśnie nieprawidłowym utrzymywaniem stanu wysokiego mimo niskiego sygnału wejściowego, co wskazuje na zwarcie wewnętrzne lub przebicie tranzystora wyjściowego. Dobrą praktyką serwisową jest porównanie wyników z modelem symulacyjnym albo sprawnym układem, by uniknąć pomyłki przy interpretacji stanów logicznych.
W tym układzie uszkodzona nie jest ani bramka OR, ani NOT, ani NAND – tylko AND. Warto to prześledzić logicznie. Pierwsza bramka (OR) ma na wejściach dwa sygnały 1, więc poprawnie daje 1 na wyjściu. Dolna część układu zawiera inwerter (NOT), który z wejścia 1 tworzy 0 – i to także działa prawidłowo. Te dwa sygnały (1 z OR i 0 z NOT) trafiają następnie do bramki AND. Zgodnie z tablicą prawdy dla bramki AND, wynik powinien być 0, ponieważ jedno z wejść ma wartość 0. Na rysunku jednak wyjście tej bramki ma stan 1 – co jest logicznie niemożliwe, jeśli bramka działa poprawnie. Wskazuje to na jej uszkodzenie, np. zwarcie wewnętrzne powodujące utrzymanie stałego poziomu wysokiego niezależnie od wejść. Ostatnia bramka w układzie ma oznaczenie NAND, ale w tym przypadku działa poprawnie – jej wyjście 1 odpowiada wejściom 1 i 0, bo NAND daje 1, gdy nie wszystkie wejścia są jednocześnie 1. Typowy błąd przy analizie takich schematów to nieuwzględnienie, że jedna z bramek może być zrealizowana w technologii negującej (z kółkiem na wyjściu). W praktyce napraw układów logicznych bramka AND jest często pierwszym podejrzanym elementem, jeśli mimo wejść 0 i 1 na wyjściu pojawia się stała jedynka logiczna – to oznacza awarię toru wyjściowego lub zwarcie z zasilaniem. Poprawna diagnoza wymaga zrozumienia podstaw algebry Boole’a i tabel prawdy dla poszczególnych typów bramek.