Читаем Код. Тайный язык информатики полностью

Обратите внимание: переключатель слева разомкнут, а лампочка не горит. Когда вы замкнете переключатель, ток из батарейки слева от него потечет по виткам катушки, намотанной на железный сердечник, который приобретет магнитные свойства и притянет гибкую металлическую полоску, что, в свою очередь, приведет к замыканию цепи и включению лампочки.

Когда электромагнит притягивает металлическую полоску, реле считается активированным. После размыкания выключателя железный сердечник теряет магнитные свойства, а металлическая полоска возвращается в исходное положение.

Такой способ зажечь лампочку кажется довольно мудреным, и это действительно так. Если бы мы хотели ограничиться только включением лампочки, мы могли бы обойтись и без реле. Однако перед нами стоит более сложная задача.

В этой главе мы будем часто использовать реле (а после сборки логических вентилей полностью от них откажемся), поэтому хочу упростить схему. Мы можем избавиться от некоторых проводов с помощью земли. В данном примере «земля» — просто общий провод; к реальной земле ничего подключать не нужно.

Понимаю, это не похоже на упрощение, однако мы еще не закончили. Важно: отрицательные контакты обеих батарей подключены к земле.

Так что везде, где нам встретится подобное изображение, заменим его заглавной буквой V (которая означает voltage — «напряжение»), как сделали это в главе 5 и главе 6. Теперь реле выглядит так.

Когда переключатель замкнут, ток между источником питания (V) и землей течет через катушку электромагнита. Это заставляет электромагнит притянуть гибкую металлическую полоску, которая замыкает цепь между источником питания, лампочкой и землей, и лампочка загорается.

На этих схемах присутствуют два источника питания и две земли, однако все источники питания, как и все земли, на приведенных в этой главе схемах могут быть соединены друг с другом. Все схемы, состоящие из реле и логических вентилей, изображенные в этой и следующей главах, допускают использование только одной (хотя и мощной) батарейки. Например, предыдущую схему можно перерисовать только с одним источником питания.

Учитывая то, что мы собираемся делать с реле, эта схема не является достаточно понятной. Лучше избегать замкнутых цепей и рассматривать работу реле, как и в случае с описанным ранее пультом управления, с точки зрения входного и выходного сигналов.

Если напряжение поступает на вход (например, если он соединен с источником питания с помощью переключателя), то активируется электромагнит, и на выходе появляется напряжение.

Ко входу реле не обязательно подключать переключатель, а к выходу — лампочку. Выход одного реле может быть подключен ко входу другого.

Замыкание переключателя активирует первое реле, которое затем подает напряжение на второе. Срабатывание второго реле приведет к включению лампочки.

Соединяя несколько реле, можно конструировать логические вентили.

На самом деле лампочку можно подключить к реле двумя способами. Обратите внимание на гибкую металлическую деталь, которую притягивает электромагнит. В состоянии покоя она касается одного контакта. Когда электромагнит притягивает ее, она касается другого контакта. Мы использовали нижний контакт в качестве выхода реле, однако могли бы применить и верхний. В этом случае выход реле меняется на противоположный, и лампочка загорается при размыкании входного переключателя. При замыкании входного переключателя лампочка гаснет.

Реле такого типа называется двухпозиционным. Оно имеет два электрически противоположных выхода. Когда на одном из них есть напряжение, на другом его нет.

Как и в случае с переключателями, два реле могут быть соединены последовательно.

Выход верхнего реле подает напряжение на нижнее. Как видите, когда оба переключателя разомкнуты, лампочка не горит. Попробуем замкнуть верхний переключатель.

Лампочка не загорается, поскольку нижний переключатель все еще разомкнут, и второе реле не срабатывает. Попробуем разомкнуть верхний переключатель и замкнуть нижний.

Лампочка по-прежнему не горит. Ток до нее не доходит, потому что не сработало первое реле. Единственным способом зажечь лампочку является замыкание обоих переключателей.

Теперь активированы оба реле, и между источником питания, лампочкой и землей течет ток.

Подобно двум соединенным последовательно переключателям, эти два реле решают небольшую логическую задачу. Лампа загорается только в случае срабатывания обоих реле. Такая схема последовательного соединения двух реле называется вентилем И. Для его обозначения на схемах инженеры-электрики используют специальный символ, который выглядит так.

Это первый из четырех основных логических вентилей. Вентиль И имеет два входа (слева на приведенной выше схеме) и один выход (справа). Вам часто будет встречаться именно такое изображение вентиля И — со входами слева и выходом справа. Дело в том, что людям, привыкшим читать слева направо, удобнее изучать электрические схемы также слева направо. Однако входы логического вентиля И можно было бы изобразить вверху, справа или внизу.