User manual

34
5. Digitale Logik mit Tastern
5.1. UND-Schaltung
In der Digitaltechnik ermöglicht eine intelligente Verschaltung von Bauelementen die Realisierung von komplexeren Funktionen.
Der Begriff "Digit" ist abstrakt und aus dem Englischen entlehnt. Er bedeutet in diesem Zusammenhang: Kleinstes einfaches Teil oder
Stelle. Und er wird oft im Gegensatz zu "Analog" verwendet, z.B. Analogkamera zu Digitalkamera. Man kann ihn gut mit Hilfe des
Vergleiches von einer Schräge mit einer Treppe erklären. Die Höhenänderung an einer Schräge ndet kontinuierlich statt, die an einer
Treppe in kleinstmöglichen diskreten Zuständen, den Stufen. So wie die digitale Informationsverarbeitung nur zwischen "1" (EIN) und
"0" (AUS) unterscheidet, werden in der analogen Signalverarbeitung die Eingangssignale wertkontinuierlich (also genau gleich) weiter-
verarbeitet.
In der Digitaltechnik sind dazu bestimmte logische Verknüpfungen notwendig bzw. untereinander verzweigt. Die folgenden Versuche
stellen die einfachsten logischen Grundschaltungen (UND,ODER, NICHT und Exklusiv-ODER) vor.
Die UND-Schaltung kann man z.B. mit Tastern verwirklichen, in unserem Beispiel nur zwei. Es können aber auch beliebig viele sein,
abhängig von der Anzahl der zu verarbeitenden Eingangssignale. Das wird z.B. bei der Absicherung von gefährlichen Maschinen genutzt:
Nur wenn zwei Taster gedrückt gehalten werden, einer mit der rechten und einer mit der linken Hand, ist garantiert, dass kein Mensch zu
Schaden kommt, wenn die Maschine in Betrieb ist.
Elektronisch ist die UND-Schaltung durch zwei seriell liegende Schalter (Taster) dargestellt. Diese benden sich im aktuellen Versuchsauf-
bau direkt hintereinander. Erst wenn beide geschlossen sind, leuchtet unsere LED. Genauso, wie die Konjunktion "und" in der Sprache
Anwendung ndet.
+
-
9V
0,5A
polyfuse
1kΩ
LED
r ed
Der Digitaltechniker kann die Funktion der UND-Verknüpfung in tabellarischer Form darstellen:
Die rote LED leuchtet nur bei der Schalterstellung, die in der letzten Zeile der Tabelle dargestellt ist, also wenn Taster 1 UND Taster 2
betätigt sind.
Taster 1
Aus (0)
Ein (1)
Ein (1)
Ein (1) Ein (1) Ein (1)
Aus (0) Aus (0)
Aus (0)
Aus (0) Aus (0)
Aus (0)
Taster 2 LED
5.2. ODER-Schaltung
Die ODER-Schaltung realisiert ein Ausgangssignal, wenn eines ODER mehrere Eingangssignale anliegen. Im allgemeinen Sprachgebrauch
wird die Konjunktion "oder" ebenfalls so verwendet. Ein Beispiel: Ich kann die Rechnung von 5€ bezahlen, wenn ich zwei Einnahmen von
10€ oder 20€ erziele. In jeden Fall bin ich in der Lage die Rechnung zu begleichen, auch wenn beide Beträge gleichzeitig erzielt werden.
Hier wird also zwischen zwei oder mehreren Alternativen unterschieden, die alle dasselbe Resultat erzeugen.
Dem aufmerksamen Leser wird nicht entgangen sein, dass die UND-Verknüpfung eine Teilmenge der ODER-Verknüpfung ist. Denn auch
wenn beide Alternativen gewählt werden, tritt dasselbe Ereignis ein. In der Elektrotechnik wird dies durch eine Parallelschaltung verdeut-
licht. Der neue Versuchsaufbau benötigt für die Umsetzung des parallelen Schaltzweiges die Ergänzung von je zwei T- und zwei
Eck-Bricks. Die genaue Anordnung ist in untenstehender Abbildung ersichtlich.
+
-
9V
0,5A
polyfuse
1kΩ
LED
red
Der Digitaltechniker kann die Funktion der ODER-Verknüpfung in tabellarischer Form darstellen:
Die rote LED leuchtet nur dann und nur dann, wenn Taster 1 betätigt ist oder Taster 2 oder beide.
Taster 1
Aus (0)
Ein (1)
Ein (1)
Ein (1) Ein (1) Ein (1)
Ein (1)
Ein (1)
Aus (0)
Aus (0)
Aus (0)
Aus (0)
Taster 2 LED