Hi Leute
Willkommen zu meinem 4ten Tutorial. Diesmal geht es nicht um Programmiersprachen, sondern um die Verwirklichung der Technik, wie sie in einem Computer, Kaffemaschine, Digitaluhr, etc. so ist.
Inhaltsverzeichnis
1. Einführung
1.1. Was ist Digitaltechnik?
1.2. Unterschied zur Analog Technik
2. Grundlagen
2.1. Was ist ein Gatter?
2.2. And / Or / Not Gatter
3. Beispiel Schaltung
4. Informations Quellen
1. Einführung
1.1. Was ist Digitaltechnik?
Digitaltechnik ist die Art und Weise wie Informationen verarbeitet und Dargestellt werden. Die Digitaltechnik besitzt 2 Zustände, 1 und 0 oder wahr und falsch oder an und aus, ...
Um irgendwelche Probleme zu lösen muß man sich überlegen "Wie schaffe ich es Informationen zu verarbeiten indem ich nur 'Schalter an und Schalter aus' verwenden darf".
Heutzutage ist das alles nicht mehr ganz so schwierig da man bestimmte IC's (integrierte Schaltkreise), einfach kaufen und nur nach Anlietung verlöten muß.
1.2. Unterschied zur Analogtechnik
In der Analogtechnik werden Daten übermittelt indem in einem bestimmten Werte Bereich alle Informationen auftreten dürfen / können.
In der Digitaltechnik darf es nur 2 Werte geben! Diese sind standartmäig so definiert
Digitaltechnik:
Low-Pegel (Wert 0, aus) = 0 - 0,7V
High-Pegel (Wert1, an) = 2,4 - 5V
Vermeiden muß man Spannungen zwischen 0,7 und 2,4V, da dies undefinierte Zustände sind, und somit von Bauteil zu Bauteil unterschiedlich interpretiert werden!
Analogtechnik:
Es gibt kein ein und/oder aus, nur fixe Werte. In einem Leiter können entweder 0V fließen, 100V, 0,313V oder sogar - 2,5V. Alle Werte sind möglich, solang sie in ihrem vorher definiertem Bereich bleiben.
2. Grundlagen
2.1. Was ist ein Gatter?
Ein Gatter ist die elektronische Umsetzung eines Bauteils. In der TTL (Transistor-Transistor Logik) werden alle Logikbausteine mit Transistoren aufgebaut.
2.2. AND / OR / NOT Gatter
Die folgenden 3 Gatter werd ich hier kurz erläutern
AND Gatter: zu deutsch "und" Gatter. Der AND Gatter realisiert folgenden Satz 'wenn EINGANG1 UND EINGANG2 = 1 sind dann AUSGANG gleich 1'.
Wertetabelle
E1 E2 A
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Der Gatter ist folgendermaßen aufgebaut
http://ttobsen.xardas.lima-city.de/tutorials/tutorial4/tutorial4_2.JPG
OR Gatter: zu deutsch "oder" Gatter. Der OR Gatter realisiert folgenden Satz 'wenn EINGANG1 ODER EINGANG2 = 1 sind dann AUSGANG gleich 1'.
Wertetabelle
E1 E2 A
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Der Gatter ist folgendermaßen aufgebaut
http://ttobsen.xardas.lima-city.de/tutorials/tutorial4/tutorial4_3.JPG
Der untere Schalter ist geschlossen, somit leuchtet die Lampe da der Stromkreis nicht unterbrochen ist!
NOT Gatter: zu deutsch "nicht" Gatter. Der NOT Gatter realisiert folgenden Satz 'wenn EINGANG1 = 0 ist dann AUSGANG gleich 1'.
Der NOT-Gatter kehrt das Einkommende Signal um, und wird deshalb auch als Inverter bezeichnet.
Wertetabelle
E A
0 1
1 0
Mit den 3 Gatter AND, OR und NOT lassen sich ALLE!!! Schaltungen realisieren
3. Beispiel Schaltung
Damit das nicht alles so trocken ist präsentier ich hier noch eine kleine Beispiel Schaltung.
Beispiel: Eine Anlage besitzt 2 Motoren mit insgesamt 2 Kühlung. Läuft einer der beiden Motoren dann geht Kühlung1 ein und wenn beide laufen dann Schaltet sich zusätzlich Kühlung 2 ein. Um energie zu sparen gehen die Kühler aus, sobald beide Motoren nicht mehr laufen.
Als erstes erstellt man eine Wahrheitstabelle, wir definieren "Motor aus" als 0 und "Motor ein" als 1.
M1 M2 K1 K2
0 0 0 0
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 1 1
Aus der Wertetabelle erstellen wir einen Funktionsplan:
& ist der AND Gatter
>=1 ist der OR Gatter
http://ttobsen.xardas.lima-city.de/tutorials/tutorial4/tutorial4.JPG
Mit einer OR und einen UND Gatter ließe sich diese Schaltung nun realisieren.
Nun kann man abschließen noch eine Funktion für die beiden Kühlungen aufstellen:
Kühlung1 = MOTOR1 v MOTOR2
Kühlung2 = MOTOR1 ^ MOTOR2
das v steht für "oder"
das ^ steht für "und"
4. Informationsquellen
Wer tiefer in die Digitaltechnik einsteigen möchte, sollte sich auf jedenfall ein Tabellenbuck der Elektronik zulegen. Wir in der Schule verwenden vom WESTERMANM Verlag das Buch "Elektrotechnik Tabellen Kommunikationstechnik" ISBN: 3-14-225037-9
Ein weiteres empfehlenswertes Buch ist "Messen und Steuern mit dem Game Boy", vom Franzis Verlag, ISBN: 3-7723-4205-1. In diesem Buch geht es nicht ums spielen, sondern es ist die Welt der Elektrotechnik dargestellt, anhand eines Game Boys. Kosten: 24,95€ leider =(
Das wars mit meinem Digitaltechnik Einstiegs Tut.
Bis zum nächsten mal
Gruß Tobi