Le loquet S-R

Un multivibrateur bistable en a deux états stables, comme indiqué par le préfixe bi en son nom. En règle générale, un état est appelé set et l'autre comme reset . Le dispositif bistable le plus simple est donc connu sous le nom de set-reset , ou S-R, loquet. Pour créer un verrou S-R, nous pouvons câbler deux portes NOR de manière à ce que la sortie de l'une renvoie à l'entrée de l'autre, et vice versa, comme ceci :

Les sorties Q et not-Q sont supposées être dans des états opposés. Je dis "supposé à" parce que rendre les entrées S et R égales à 1 a pour résultat que Q et non-Q sont à 0. Pour cette raison, avoir à la fois S et R égaux à 1 est appelé un invalide ou illégal état pour le multivibrateur S-R.

Sinon, faire S=1 et R=0 « règle » le multivibrateur pour que Q=1 et non-Q=0. A l'inverse, faire R=1 et S=0 "réinitialise" le multivibrateur dans l'état opposé. Lorsque S et R sont tous deux égaux à 0, les sorties du multivibrateur se "verrouillent" dans leurs états antérieurs.

Notez comment la même fonction de multivibrateur peut être implémentée en logique à relais, avec les mêmes résultats :

Par définition, une condition de Q=1 et non-Q=0 est définie . Une condition de Q=0 et non-Q=1 est réinitialiser . Ces termes sont universels pour décrire les états de sortie de tout circuit multivibrateur. L'observateur avisé remarquera que la condition initiale de mise sous tension de la variété porte ou échelle du verrou S-R est telle que les deux portes (bobines) démarrent en mode hors tension.

En tant que tel, on s'attendrait à ce que le circuit démarre dans une condition invalide, les sorties Q et non-Q étant dans le même état. En fait, c'est vrai ! Cependant, la condition invalide est instable avec les entrées S et R inactives, et le circuit se stabilisera rapidement dans la condition définie ou réinitialisée car une porte (ou un relais) réagira un peu plus rapidement que l'autre.

Si les deux portes (ou bobines) étaient précisément identiques , ils oscilleraient entre haut et bas comme un multivibrateur astable à la mise sous tension sans jamais atteindre un point de stabilité ! Heureusement pour des cas comme celui-ci, une correspondance aussi précise des composants est une possibilité rare.

Il faut noter que bien qu'une condition astable (oscillant continuellement) soit extrêmement rare, il y aura très probablement un cycle ou deux d'oscillation dans le circuit ci-dessus, et l'état final du circuit (défini ou réinitialisé) après la mise sous tension serait imprévisible.

La racine du problème est une condition raciale entre les deux relais CR₁ et CR₂ .

Une condition de concurrence se produit lorsque deux événements mutuellement exclusifs sont déclenchés simultanément via différents éléments de circuit par une seule cause. Dans ce cas, les éléments du circuit sont des relais CR₁ et CR₂ , et leurs états hors tension s'excluent mutuellement en raison des contacts de verrouillage normalement fermés.

Si une bobine de relais est désexcitée, son contact normalement fermé maintiendra l'autre bobine sous tension, maintenant ainsi le circuit dans l'un des deux états (réglé ou réinitialisé). Le verrouillage empêche les deux relais du verrouillage.

Cependant, si les deux les bobines de relais démarrent dans leurs états hors tension (comme après que l'ensemble du circuit a été mis hors tension puis mis sous tension), les deux relais vont « faire la course » pour se verrouiller lorsqu'ils reçoivent de l'alimentation (la « cause unique ») via le contact normalement fermé de l'autre relais. L'un de ces relais atteindra inévitablement cette condition avant l'autre, ouvrant ainsi son contact de verrouillage normalement fermé et désactivant l'autre bobine de relais.

Le relais qui « gagne » cette course dépend des caractéristiques physiques des relais et non de la conception du circuit, de sorte que le concepteur ne peut pas garantir dans quel état le circuit tombera après la mise sous tension. Les conditions de course doivent être évitées dans la conception du circuit, principalement en raison de l'imprévisibilité qui sera créée. Une façon d'éviter une telle condition est d'insérer un relais temporisé dans le circuit pour désactiver l'un des relais concurrents pendant une courte période, donnant à l'autre un net avantage.

En d'autres termes, en ralentissant volontairement la mise hors tension d'un relais, nous nous assurons que l'autre relais sera toujours « gagnant » et que les résultats de la course seront toujours prévisibles.

Voici un exemple de la façon dont un relais temporisé peut être appliqué au circuit ci-dessus pour éviter la condition de concurrence :

A la mise sous tension du circuit, contact du relais temporisé TD₁ dans le cinquième échelon vers le bas retardera la fermeture d'1 seconde. Avoir ce contact ouvert pendant 1 seconde empêche le relais CR₂ de la mise sous tension via le contact CR₁ dans son état normalement fermé après la mise sous tension.

Par conséquent, relayez CR₁ sera autorisé à s'activer en premier (avec une avance d'une seconde), ouvrant ainsi le CR₁ normalement fermé contact dans le cinquième échelon, empêchant CR₂ d'être alimenté sans que l'entrée S ne devienne active.

Le résultat final est que le circuit s'allume proprement et de manière prévisible dans l'état de réinitialisation avec S=0 et R=0. Il convient de mentionner que les conditions de course ne se limitent pas aux circuits de relais. Les circuits de porte logique à semi-conducteurs peuvent également souffrir des effets néfastes des conditions de course s'ils sont mal conçus.

Les programmes informatiques complexes, d'ailleurs, peuvent également entraîner des problèmes de race s'ils sont mal conçus. Les problèmes de course sont une possibilité pour tout système séquentiel et peuvent ne pas être découverts avant un certain temps après le test initial du système. Ils peuvent être des problèmes très difficiles à détecter et à éliminer.

Une application pratique d'un circuit de verrouillage S-R pourrait être le démarrage et l'arrêt d'un moteur, en utilisant des contacts de bouton-poussoir momentanés normalement ouverts pour le démarrage (S) et arrêter (R) interrupteurs, puis mise sous tension d'un contacteur de moteur avec un CR₁ ou CR₂ contact (ou en utilisant un contacteur à la place de CR₁ ou CR₂ ).

Normalement, un circuit logique à relais beaucoup plus simple est utilisé, comme celui-ci :

Dans le circuit de démarrage/arrêt du moteur ci-dessus, le CR₁ contact en parallèle avec le start Le contact de commutation est appelé contact « scellé », car il « scelle » ou verrouille le relais de commande CR₁ à l'état sous tension après le démarrage l'interrupteur a été relâché.

Pour briser le « sceau », ou pour « déverrouiller » ou « réinitialiser » le circuit, le stop bouton-poussoir est enfoncé, ce qui désexcite CR₁ et restaure le contact étanche à son état normalement ouvert. Notez, cependant, que ce circuit remplit à peu près la même fonction que le verrou S-R.

Notez également que ce circuit n'a pas de problème d'instabilité inhérent (même s'il s'agit d'une possibilité éloignée), tout comme la conception du verrou S-R à double relais. Sous forme de semi-conducteur, les verrous S-R sont livrés dans des unités préemballées afin que vous n'ayez pas à les construire à partir de portes individuelles. Ils sont symbolisés ainsi :

AVIS :

• Un bistable le multivibrateur est un avec deux états de sortie stables.
• Dans un multivibrateur bistable, la condition de Q=1 et non-Q=0 est définie comme set . Une condition de Q=0 et non-Q=1 est définie à l'inverse comme reset . Si Q et non-Q sont forcés au même état (tous les deux 0 ou les deux 1), cet état est appelé invalide .
• Dans une bascule S-R, l'activation de l'entrée S règle le circuit, tandis que l'activation de l'entrée R réinitialise le circuit. Si les deux entrées S et R sont activées simultanément, le circuit sera dans un état invalide.
• Une condition raciale est un état dans un système séquentiel où deux événements mutuellement exclusifs sont déclenchés simultanément par une seule cause.