A trava S-R

Um multivibrador biestável tem dois estados estáveis, conforme indicado pelo prefixo bi em seu nome. Normalmente, um estado é referido como definido e o outro como redefinir . O dispositivo biestável mais simples, portanto, é conhecido como set-reset , ou S-R, trava. Para criar um latch S-R, podemos conectar duas portas NOR de forma que a saída de uma realimente a entrada de outra, e vice-versa, assim:







As saídas Q e não Q devem estar em estados opostos. Digo "suposto" porque tornar as entradas S e R iguais a 1 resulta em Q e não-Q sendo 0. Por esta razão, ter S e R iguais a 1 é chamado de inválido ou ilegal estado para o multivibrador S-R.

Caso contrário, fazer S =1 e R =0 “define” o multivibrador de forma que Q =1 e não-Q =0. Por outro lado, fazer R =1 e S =0 “redefine” o multivibrador no estado oposto. Quando S e R são ambos iguais a 0, as saídas do multivibrador "travam" em seus estados anteriores.

Observe como a mesma função multivibrador pode ser implementada em lógica ladder, com os mesmos resultados:







Por definição, uma condição de Q =1 e não-Q =0 é definida . Uma condição de Q =0 e não-Q =1 é redefinida . Esses termos são universais na descrição dos estados de saída de qualquer circuito multivibrador. O observador astuto notará que a condição inicial de energização da porta ou da variedade de escada da trava S-R é tal que ambas as portas (bobinas) começam no modo desenergizado.

Dessa forma, seria de se esperar que o circuito inicializasse em uma condição inválida, com ambas as saídas Q e não Q no mesmo estado. Na verdade, isso é verdade! No entanto, a condição inválida é instável com as entradas S e R inativas, e o circuito se estabilizará rapidamente tanto na condição de ajuste quanto na condição de reinicialização porque uma porta (ou relé) tende a reagir um pouco mais rápido do que a outra.

Se ambas as portas (ou bobinas) fossem precisamente idênticas , eles oscilariam entre alto e baixo como um multivibrador astável ao ser ligado, sem nunca atingir um ponto de estabilidade! Felizmente, para casos como esse, uma combinação precisa de componentes é uma possibilidade rara.

Deve-se notar que embora uma condição astável (oscilando continuamente) fosse extremamente rara, provavelmente haverá um ou dois ciclos de oscilação no circuito acima e o estado final do circuito (definido ou reiniciado) após a energização seria imprevisível.

A raiz do problema é uma condição de corrida entre os dois relés CR ₁ e CR ₂ .

Uma condição de corrida ocorre quando dois eventos mutuamente exclusivos são iniciados simultaneamente por meio de elementos de circuito diferentes por uma única causa. Neste caso, os elementos do circuito são relés CR ₁ e CR ₂ , e seus estados desenergizados são mutuamente exclusivos devido aos contatos de intertravamento normalmente fechados.

Se uma bobina do relé for desenergizada, seu contato normalmente fechado manterá a outra bobina energizada, mantendo assim o circuito em um dos dois estados (set ou reset). O intertravamento impede ambos relés de travamento.

No entanto, se ambos as bobinas do relé começam em seus estados desenergizados (como depois que todo o circuito foi desenergizado e, em seguida, energizado), ambos os relés "correrão" para travar conforme recebem energia (a "causa única") através do contato normalmente fechado do outro relé. Um desses relés atingirá inevitavelmente essa condição antes do outro, abrindo assim seu contato de intertravamento normalmente fechado e desenergizando a outra bobina do relé.

Qual relé “ganha” esta corrida depende das características físicas dos relés e não do projeto do circuito, então o projetista não pode garantir em qual estado o circuito ficará após ser ligado. As condições de corrida devem ser evitadas no projeto do circuito, principalmente pela imprevisibilidade que será criada. Uma maneira de evitar tal condição é inserir um relé temporizador no circuito para desabilitar um dos relés concorrentes por um curto período, dando ao outro uma clara vantagem.

Em outras palavras, ao diminuir propositalmente a desenergização de um revezamento, garantimos que o outro revezamento sempre “vencerá” e os resultados da corrida sempre serão previsíveis.

Aqui está um exemplo de como um relé de retardo de tempo pode ser aplicado ao circuito acima para evitar a condição de corrida:







Quando o circuito é ligado, o relé de retardo de tempo contata o TD ₁ no quinto degrau, a descida atrasará o fechamento por 1 segundo. Ter esse contato aberto por 1 segundo impede o relé CR ₂ desde a energização até o contato CR ₁ em seu estado normalmente fechado após a inicialização.

Portanto, retransmitir CR ₁ será permitido energizar primeiro (com um avanço de 1 segundo), abrindo assim o CR normalmente fechado ₁ contato no quinto degrau, evitando CR ₂ seja energizado sem que a entrada S fique ativa.

O resultado final é que o circuito liga de forma limpa e previsível no estado de reinicialização com S =0 e R =0. Deve ser mencionado que as condições de corrida não se restringem aos circuitos de revezamento. Os circuitos de porta lógica de estado sólido também podem sofrer os efeitos nocivos das condições de corrida, se projetados incorretamente.

Os programas de computador complexos, por falar nisso, também podem gerar problemas de corrida se forem projetados incorretamente. Problemas de corrida são uma possibilidade para qualquer sistema sequencial e podem não ser descobertos até algum tempo após o teste inicial do sistema. Eles podem ser problemas muito difíceis de detectar e eliminar.

Uma aplicação prática de um circuito de trava S-R pode ser para iniciar e parar um motor, usando contatos de botão de pressão momentâneos normalmente abertos para partida (S) e parar (R) alterna e, em seguida, energiza um contator do motor com um CR ₁ ou CR ₂ contato (ou usando um contator no lugar de CR ₁ ou CR ₂ )

Normalmente, um circuito de lógica ladder muito mais simples é empregado, como este:







No circuito de partida / parada do motor acima, o CR ₁ contato em paralelo com o início o contato da chave é referido como um contato "selado", porque "veda" ou trava o relé de controle CR ₁ no estado energizado após o início interruptor foi liberado.

Para quebrar o “lacre” ou “destravar” ou “reiniciar” o circuito, o para o botão é pressionado, o que desenergiza CR ₁ e restaura o contato de vedação ao seu status normalmente aberto. Observe, entretanto, que este circuito desempenha praticamente a mesma função que a trava S-R.

Além disso, observe que este circuito não tem nenhum problema de instabilidade inerente (mesmo que seja uma possibilidade remota) como o projeto de trava S-R de relé duplo. Na forma de semicondutor, as travas S-R vêm em unidades pré-embaladas para que você não precise construí-las a partir de portas individuais. Eles são simbolizados como:







REVER:

• Um biestável multivibrador é um com dois estados de saída estáveis.
• Em um multivibrador biestável, a condição de Q =1 e não-Q =0 é definida como definida . Uma condição de Q =0 e não-Q =1 é inversamente definida como redefinir . Se Q e não-Q forem forçados ao mesmo estado (ambos 0 ou ambos 1), esse estado é referido como inválido .
• Em um latch S-R, a ativação da entrada S configura o circuito, enquanto a ativação da entrada R reinicializa o circuito. Se ambas as entradas S e R forem ativadas simultaneamente, o circuito estará em uma condição inválida.
• Uma condição de corrida é um estado em um sistema sequencial onde dois eventos mutuamente exclusivos são iniciados simultaneamente por uma única causa.