Fachkonzept RS-Flip-Flop
Lösung zur Alarmanlage
Die Entwicklung der Schaltung einer Alarmanlage beinhaltet folgende (vereinfachte) Funktionsweisen:
- Durch einen Alarmsensor (s) soll eine Alarm-Sirene (A) aktiviert werden.
- Durch ein manuelles Rücksetzen (r) soll diese deaktiviert werden.
- Solange kein Rücksetzen erfolgt, soll der Alarm aktiviert bleiben.
Um das Eingangssignal dauerhaft zu setzen, also auch dann den Alarm aktiviert zu lassen, wenn bspw. der Sensor s nicht mehr ausgelöst wird (z.B. weil die Haustür nach dem Öffnen wieder geschlossen wurde), wird der aktuelle Ausgang Q zurückgeführt und als Eingang für ein Gatter verwendet.
Zum Rücksetzen werden zusätzlich ein NOT- und ein UND-Gatter benötigt:
Das RS-Flip-Flop
Die Schaltung einer Alarmanlage ist ein einfacher Speicher zum Speichern eines Zustandes (Eingang s), welcher durch Rückkopplung dauerhaft bis
zu einem manuellen Zurücksetzen (r) erhalten bleiben soll. Dies nennt man das sog. RS-Flip-Flop (RS-FF).
Der Zustand r=1 und s=1, also ein gleichzeitiges Setzen und Rücksetzen (Ausschalten) des Alarms macht sicherlich wenig Sinn. Daher hat dieser Zustand keinen
klar definierten Ausgang. Eine ausführlichere Bearbeitung des Zustandes r=1 und s=1 findest du in Aufgabe 4 von den
Übungen.
Die Schalttabelle ist daher entsprechend:
| r | s | Q neu |
|---|---|---|
| 0 | 0 | Q alt (keine Änderung) |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | - |
Um nicht jedes Mal die komplette Schaltung bauen zu müssen, erhält das RS-Flip-Flop einen eigenen Modulbaustein mit den beiden Ausgängen Q und Q nicht. Im Folgenden werden wir immer mit diesem Baustein arbeiten:
In der Realität kann mit elektrotechnischen Bauteilen das NAND-Gatter besonders kostengünstig produziert werden. Gatter werden unter anderem auf sog. ICs (Integrated Circuits) produziert. Dadurch sind immer mehrere Gatter einer Sorte in einem IC verbaut. Daher versucht man für Schaltungen so wenig verschiedene Gattertypen wie nur möglich zu verwenden, s. Exkurs. Bei diesen Schaltungen entsteht automatisch auch der zweite Ausgang, Q nicht.
Das Konzept der FF-Schaltung, den Ausgang rückzukoppeln, bekommt ebenfalls ein Fachwort:
Quellen
- [1]: - Urheber: SD - Lizenz: inf-schule.de
