Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Счетчик с недвоичным коэффициентом пересчета

Счетчик с недвоичным коэффициентом пересчета

Название работы: Исследование недвоичных счетчиков

Категория: Лабораторная работа

Предметная область: Информатика, кибернетика и программирование

Описание: При построении счетчиков с дешифратором состояния наиболее целесообразно использовать счетчики интегрального состояния например 74191 см. Счетчик с дешифратором состояния. D; счетный вход ─ CLK; вход направления счета ─ U суммирование активен высоким уровнем ─ D вычитание активен низким уровнем; вход управления предварительной установкой ─ LOD; выход переноса ─ RCO выход дешифратора состояния активен низким уровнем при достижении последнего состояния счетчика. При выполнении этой части работы необходимо снимать временные диаграммы.

Дата добавления: 2013-09-23

Размер файла: 72.5 KB

Работу скачали: 14 чел.

Лабораторная работа №6

Исследование недвоичных счетчиков.

Цель лабораторной работы : исследовать основные способы построения недвоичных счетчиков.

Необходимое оборудование : персональная ЭВМ с установленным программным пакетом EWB.

Задание : снять временные диаграммы, определить таблицы состояний и особенности работы счетчиков.

Порядок выполнения : включить персональную ЭВМ, запустить на выполнение программный пакет EWB и далее следовать порядку работы в пакете.

Оформление отчета . По каждой лабораторной работе каждым студентом должен быть представлен отчет в виде печатного или рукописного документа. В отчете приводится наименование и номер лабораторной работы, цель работы, программа работы с указанием всех необходимых экспериментов, полученных результатов их объяснения и выводов.

  1. На рабочем столе собрать логическую схему исследуемого счетчика.
  2. Выполнить настройку измерительной аппаратуры.
  3. Провести эксперименты и описать их.
  4. Используя возможности пакета получить твердые копии графиков экспериментов, сделать выводы.
  5. Оформить отчет.

В процессе выполнения лабораторной работы студенты должны рассмотреть построения недвоичных счетчиков по способу введения обратных связей для ликвидации избыточных состояний и по способу использования дешифратора состояний.

Для анализа первого способа нужно рассмотреть построение счетчиков с коэффициентами пересчета 3 и 5, схемы экспериментов приведены соответственно на рис 1 и рис 2.

При построении указанных счетчиков необходимо использовать универсальные JK триггеры (микросхемы 7472). Схема соединений рассмотрена в лекциях.

При исследовании указанных счетчиков по снятым временным диаграммам построить таблицы состояний, определить коэффициенты пересчета и выполнить оценку быстродействия.

При построении счетчиков с дешифратором состояния наиболее целесообразно использовать счетчики интегрального состояния, например 74191 (см. рис. 3).

Рис. 3. Счетчик с дешифратором состояния.

Эта микросхема является двоичным четырехразрядным реверсивным счетчиком с предварительной установкой. Она имеет: выходы ─ QA , QB , QC , QD ; входы предварительной установки ─ A , B . C . D ; счетный вход ─ CLK ; вход направления счета ─ U – суммирование (активен высоким уровнем), ─ D — вычитание (активен низким уровнем); вход управления предварительной установкой ─ LOAD ; выход переноса ─ RCO , выход дешифратора состояния, активен низким уровнем при достижении последнего состояния счетчика.

При выполнении этой части работы необходимо снимать временные диаграммы при различных состояниях входов предварительной установки и по временным диаграммам определять коэффициенты пересчета.

На рис.4 показан пример временной диаграммы работы рассматриваемого счетчика при предварительной загрузке числа пять. На диаграмме показаны: счетный сигнал ─ CLK , выходы ─ A , B , C , D , MAX / MIN . Сигнал RCO не виден из-за кратковременности, но об изменении состояния счетчика можно судить по сигналу MAX / MIN . Счетчик работает в режиме вычитания. В момент времени счетчик достигает конечного нулевого состояния, это сопровождается формированием низкого уровня сигнала RCO и высокого уровня сигнала MAX / MIN . По спаду сигнала CLK происходит предварительная загрузка и выходы счетчика приобретают состояния A = 1, B = 0, C = 1, D = 0, что соответствует пятерке (это начальное состояние). Далее идет счет в соответствии с приходом счетных сигналов. В момент t 3 начинается новый цикл. Если между моментами t 2 и t 3 посчитать количество счетных сигналов то получиться 5, то есть коэффициент пересчета у полученного счетчика Ксч = 5.

Читайте так же:
Законно ли переносить счетчики

Все счетчики в цифровой технике строятся с использованием счетных триггеров. При этом коэффициент пересчета определяется количеством триггеров Ксч = 2 n , где n ─ количество триггеров. Но и в случае когда коэффициент пересчета не кратен 2 для построения счетчиков используют триггеры. Количество триггеров определяют соотношением n = < log 10 (Ксч)>. Фигурные скобки обозначают, что берется ближайшее большее целое. Так log 10 (10) ≈ 3,3, следовательно, n = 4. но счетчик построенный из четырех триггеров имеет Ксч = 16. Получаем, что шесть состояний избыточны, и их необходимо ликвидировать какими-либо схемотехническими решениями. Обычно в качестве таких решений используют либо введение обратных связей, либо добавление в счетчик дешифратора состояния. На примере построения счетчиков с Ксч = 3 и Ксч = 5 показано построение недвоичных счетчиков с введением обратных связей.

На примере использования микросхемы 74191необходимо исследовать возможность построения недвоичных счетчиков с дешифратором состояния. В микросхему встроен дешифратор состояния определяющий последнее состояние счетчика. При достижении последнего состояния на выходе RCO появляется импульс низкого уровня длительностью равной длительности счетного сигнала. Параллельная загрузка выполняется по низкому уровню сигнала на входе LOAD . Если выход RCO соединить со входом LOAD , то по достижении последнего состояния счетчика в него будет загружаться начальное состояние счетчика отличное от нулевого и следовательно коэффициент пересчета измениться.

  1. Что такое недвоичный счетчик?
  2. как определить количество триггеров необходимое для построения счетчика?
  3. Что такое обратная связь?
  4. Что такое предварительная загрузка?
  5. Что такое дешифратор состояния?

Счетчики с произвольным модулем счета (недвоичные счетчики)

Mod = 4 Недвоичные счетчики – это счетчики, у которых модуль счета не равен 2 n .

За основу недвоичных счетчиков берут:

а) Полиномиальные счетчики.

б) Двоичные счетчики.

Полиномиальные счетчики – это счетчики, которые используют двоичный полином.

Схемотехнически реализуется за счет сдвигающих регистров с обратной связью. На вход DR такого регистра заводят объединенное по логике исключающее «ИЛИ» или какие-то выходы регистра. Число этих выходов и их номера и определяют как модуль счета, так и последовательность кодов. Эта последовательность может быть как естественной (каждый код > предыдущего или

“0” 0000

…………. Коды от 0 до 9 считаются разрешенными

“10” 1010

Такие четыре двоичных разряда называют тетраида или декада.

Построим счетчик на основе JK-триггеров.

Q староеQ новоеJ8K8J4K4J2K2J1K1
Q8 Q4 Q2 Q1Q8 Q4 Q2 Q1
0 0 0 00 0 0 10 *0 *0 *1 *
0 0 0 10 0 1 00 *0 *1 ** 1
0 0 1 00 0 1 10 *0 ** 01 *
0 0 1 10 1 0 00 *1 ** 1* 1
0 1 0 00 1 0 10 ** 00 *1 *
0 1 0 10 1 1 00 ** 01 ** 1
0 1 1 00 1 1 10 ** 0* 01 *
0 1 1 11 0 0 01 ** 1* 1* 1
1 0 0 01 0 0 1* 00 *0 *1 *
1 0 0 10 0 0 0* 10 *0 ** 1

Выполняем совместную минимизацию с целью получения минимальной схемы. Звездочка (*) в Карте Карно означает, что может быть как 0 так и 1, поэтому * можно объединять с единицами.

“-” – запрещенная комбинация для данного счетчика. → без различно чему будут равняться J и K в данной клетке, так как такая комбинация в счетчике не встречается. Таким образом, “-” можно объединить с единицей.

На схеме «—-» – блокирует перенос с 9 на 10 и делают 0.

Предположим, что все разряды в нуле. Так как , то схема из трех зарядов представляет собой обычный двоичный счетчик с модулем 8. J8 при счете от 0 до 6 равно нулю – следовательно, счетчик считает как обычный двоичный, от 0 (0000) до 7(0111). Комбинация 7 устанавливает J8 = 1 и счетчик станет 1000, заблокирует перенос из Q1 в Q2. На K8 = 0, следовательно, следующее состояние счетчика 9. Она устанавливает K8 в единицу, блокировка благодаря сохраняется, а разряд Q1 меняется каждый раз так как .

Читайте так же:
Счетчик шагов при беге

Следовательно, следующее состояние окажется все нули (0000), то есть начальное. Счетчик имеет модуль m=10 и цикл от 0 до 9.

После синтеза необходимо проверить поведение счетчика в запрещенных комбинациях и обеспечить его самовосстановление в случае его попадания в запрещенную комбинацию.

1111(15) – список запрещенных комбинаций.

Q tQ t+1
Q8 Q4 Q2 Q1Q8 Q4 Q2 Q1J1 K1 J2 K2 J4 K14 J8 K8
1 0 1 0 1 0 1 11 0 1 1 0 1 1 011 00 00 00 11 00 11 01
1 1 0 0 1 1 0 11 1 0 1 0 1 0 011 00 00 00 11 00 00 01
1 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 0 1 111 00 00 00 11 00 11 11

Проверка показала, что счетчик самовосстанавливаемый, так как за один или два такта, из любого запрещенного состояния перейдет в разрешенное состояние.

Счетчики формально синтезируемые получаются с параллельным переносом или сквозным. Последний вариант получают, если в функции возбуждения некоторых триггеров используют на прямую функцию возбуждения других триггеров. Например в рассматриваемом примере можно было написать:

Способ увеличения модуля счета на единицу.

Любой модуль мы можем представить как предыдущий модуль +1. M+2.

m = 6 = 2∙3= 2∙ (2+1) Один за другим соединенные счетчики.

m = 7 = 6+1=2∙3+1= (2∙ (2+1))+1

Известна структура, получаемая формальным способом (см. литературу), которая позволяет увеличить модуль любого счетчика на единицу – эта структура получена методом блокировки переноса. Имея двоичные счетчики и счетчика с модулем m+1, можно построить счетчик с произвольным модулем.

Произведение модулей — каскадное увеличение разрядности счетчиков, путем их последовательного соединения.

Недвоичный синхронный счетчик

Номер патента: 1598168

Текст

)5 Н 03 К 23/4 Н Б ТЕНИЯ 21 л,%37и И.В.Крехов088.8)Дискретные устройЭнергия, 1978,ва аввидетельство СССР Н 03 К 23/00, 1982. Ый СИНХРОННЫЙ С ие относится к ци т найти применени ЕТЧИК ровой в устГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЗОК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретентехнике и може ройствах обработки дискретной информации с повышенной помехоустойчивостью. Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей, которое обеспечивается за счет введения элемента ИЛИ 7 и второго дешифратора 9, Устройство также содержит входную шину 1, двоичный синхронный счетчик 2 с разрядами 3, 4, 5, дешифратор 6 и О — триггер 8. В предлагаемом устройстве увеличен модуль счета до 2+2″, где а — число разрядов двоичного счетчика, и — число младших разрядов двоичного счетчика. 1 ил.Изобретение относится к цифровой технике и может найти применение в устройствах обработки дискретной информации с повышенной помехоустойчивостью.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет введения новых конструктивных признаков, обеспечивающих увеличение модуля счета до 2 +2″, где в — число разрядов синхронного двоичного счетчика, а и — число младших разрядов синхронного двоичного счетчика.На чертеже приведен недвоичный синхронный счетчик с ги=З, и=1 и модулем счета равным числу 2+2,Синхронный счетчик содержит входную шину 1, двоичный синхронный счетчик 2, первый-третий разряды 3-5 двоичного синхронного счетчика 2, первый дешифраратор б, элемент ИЛИ 7, О — триггер 8 и второй дешифратор 9,Входы дешифратора 6 соединены с прямыми выходами разрядов 3 — 5 двоичного синхронного счетчика 2, тактовый вход которого соединен с входной шиной 1 и о тактовым входом О — триггера 8, инверсный выход которого соединен с входами установки нуля разрядов 4 и 5 двоичного синхронного счетчика 2, первый вход дешифратора 9 соединен с прямым выходом О — триггера 8, информационный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 7, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом дешифратора 6 и выходом дешифратора 9, второй вход которого соединен с инверсным выходом разряда 3 двоичного синхронного счетчика 2.В качестве разрядов 3-5 счетчика 2 используются двоичные разряды на основе ТЧ — триггеров, На вход разрешения счета разряда 3 подан сигнал логической «1».Дешифратор б служит для выявления сигнала переноса, т,е, кода 111 на выходах 01,02,0 з соответственно разрядов 3 — 5, В качестве дешифратора 6 может быть использован, например, элемент И.Дешифратор 9 служит для выявления кода ОХХ 1 соответственно на выходах 01, 02,0 з разрядов 3-5 и прямом выходе 04 О — триггера 8. Для случая п 1=3, и=1 в качестве дешифратора 9 может быть использован элемент И.В исходном состоянии, поскольку цепи установки не показаны, счетчик может находиться в любом из возможныхдесяти со-. стояний. Пусть счетчик находится в состоянии, когда на прямых выходах 01, 02, 03, 04 соответственно разрядов 3-5 и триггера 8 образован код 0000. В этом25 40 50 счетчика, являющихся его младшими разрядами, При этом должно выполняться очевидное условие: вп. 5 10 30 35 случае на выходах элементов И 6 и 9 будетноль, поэтому на выходе элемента ИЛИ 7тоже будет ноль. С подачей тактовых импульсов работает двоичный счетчик до тех пор, пока на его выходах не образуются все единицы, т.е. на выходах разрядов 3-5 будет код 111, а на выходе О-триггера 8 будет ноль, так что образован код 1110. Таким образом, счетчик к этому моменту имеет восемь состояний,С подачей восьмого входного импульса двоичный счетчик 2 обнуляется, а поскольку через элемент И 6 и элемент ИЛИ 7 был образован потенциал единицы, О-триггер 8 переходит в единичное состояние и образуется код 0001. При этом на инверсном выходе О — триггера 8 образован нулевой потенциал, который блокирует в нулевом состоянии разряды 4 и 5 двоичного счетчика 2,С подачей девятого входного импульса по шине 1 первый разряд 3 двоичного счетчика 2 вновь переходит в единичное состояние, тэк что образуется код 1001, эна выходе элементов И б и 9 образуетсяноль, который через элемент ИЛИ 7 подготавливает к срабатыванию О — триггера 8. С подачей десятого входного импульса по шине 1 счетчик возвращается в начальное состояние, т.е, образуется код ОООО.Таким образом, счетчик считает до десяти и может использоваться как декадный, работающий в коде 1-2-4-8,В этом случае недвоичный синхронный счетчик построен с коэффициентом пересчета 2+2, где щ — разрядность двоичного счетчика. В наиболее общем случае может быть построен счетчик с коэффициентом пересчета 2 +2″, где и — разрядность не- блокированных младших разрядов двоичного счетчика, Причем в этом случае введенный дешифратор (элемент И) является двухвходовым, на первый вход которого подают сигнал с прямого выхода О — триггера 8, а на второй вход этого дешифратора — сигнал, соответствующий отсутствию состояния всех единиц неблокировэнных разрядов двоичного Технико — экономическая эффективность предлагаемого счетчика по сравнению с известным состоит в расширении коэффициента пересчета при сохранении возможности не попасть в избыточные состояния, что очень важно при работе в условиях помех.Заказ 3071 Тираж 657 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Недвоичный синхронный счетчиксодержащий входную шину, а-разрядный двоичный синхронных счетчик, О-тригггер и первый дешифратор, входы которого соединены с прямыми выходами разрядов двоичного синхронного счетчика, тактовый вход которого соединен с входной шиной и с тактовым входом О-триггера, инверсный выход которого соединен с входами установки нуля гп-и (где глп1) старших разрядов двоичного синхронного счетчика,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены элемент ИЛИ и второй дешифратор, первый вход которого 5 соединен с прямым выходом О-триггера,информационный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого дешифратора и с вы ходом второго дешифратора, остальныевходы которого соединены с соответствующими выходами и младших разрядоз двоичного синхронного счетчика.

Читайте так же:
Счетчик почти не мотает

Заявка

СЕРПУХОВСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЕННОЕ КОМАНДНО-ИНЖЕНЕРНОЕ УЧИЛИЩЕ РАКЕТНЫХ ВОЙСК ИМ. ЛЕНИНСКОГО КОМСОМОЛА

КРЕХОВ ВИКТОР ЕВГЕНЬЕВИЧ, КРЕХОВ ИГОРЬ ВИКТОРОВИЧ

Определение коэффициента трансформации счетчика электроэнергии

На крупных зданиях и объектах устанавливают специальные механизмы контроля электричества, которые рассчитаны на объемные показатели токов (свыше 100А). Поэтому есть необходимость установки понижающих трансформаторов. Для корректного снятия показаний со всех устройств нужен расчетный коэффициент учета электроэнергии.

  1. Что такое коэффициент трансформации
  2. Формула для определения КТ
  3. Разновидности приборов учета электроэнергии
  4. Механические или индукционные приборы учета
  5. Электронные приборы учета
  6. Гибридные приборы учета
  7. Полезные рекомендации

Что такое коэффициент трансформации

Коэффициент может быть указан на специальной бирке, размещенной на корпусе счетчика или клеммной крышке

Коэффициент трансформации счетчика электроэнергии – это параметр технического назначения, который определяет точность показаний устройств учета потребляемой энергии.

Электросчетчики крупных объектов (промышленных, торговых, иных) не подключаются к общедомовой сети напрямую, потому что классические приборы не дают нужного уровня напряжения. Чтобы снизить вероятность поломки, необходимо снижать данные мощности на вход через установленные трансформаторы.

Расчетный коэффициент учета электроэнергии – это показатель, отражающий соотношение силы тока и данных счетчиков. При большом объеме потребляемого электричества приборы не отражают действительного количества, поэтому применяется дополнительный расчет. Цифра коэффициента – выше единицы на несколько пунктов. При умножении получается значение фактически потребленной электроэнергии.

Еще один момент – уровень трансформатора по погрешности. Счетчики энергии соответствуют 0,5 или 0,2. Чем выше значение, тем менее точные данные показывают устройства.

Формула для определения КТ

Расчет показаний электросчетчика с трансформаторами тока и соответствующими коэффициентами производится по определенной формуле. Результат отражает необходимое масштабирование – повышение или понижение данных. Другими словами – трансформатор изменяет уровень напряжения и показывает колебания в цифрах.

Читайте так же:
Счетчики посещений для форума

Чтобы понять, как правильно считать показания счетчика электроэнергии с трансформаторами тока, стоит разобраться с используемой формулой. В большинстве случае коэффициент трансформации шифруют английскими буквами k и n (другие символы встречаются реже). Если обозначение на трансформаторе k ˂ 1, значит, устройство работает на повышение, если k ˃ 1 – на понижение.

Общая формула следующая:

где: U1 – уровень напряжения на входе, U2 – уровень на выходе, N1 – первичная обмотка (число витков), N2 – вторичная обмотка (число витков).

Данная формула используется, если можно пренебречь показателями потерь в обмотках. В ином случае прибегают к следующим расчетам:

где: R1и R2 – данные по сопротивлению первичной и вторичной обмоток соответственно, I1 и I2 – уровень силы электроэнергии на соответствующих витках.

Для крупных объектов формулы могут быть сложнее указанных, чтобы расчеты учитывали все нюансы и детали потребления электроэнергии.

Коэффициент трансформации (учета) электросчетчика – это величина, на которую умножают показатели счетчиков, чтобы получить более корректные данные. Например, для домашних сетей – 20 единиц. Если использовать коэффициент и цифры с экрана счетчика, можно получить количество реально потребленной энергии.

Разновидности приборов учета электроэнергии

Устройства для подсчета электроэнергии – это многофункциональные механизмы, которые могут отражать текущее положение данных, сохранять и передавать важную информацию. На сегодняшний день используют три разных варианта счетных механизмов.

Механические или индукционные приборы учета

Однофазные индукционные счетчики электроэнергии

Классический тип устройств, который встречается чаще всего. Конструкция состоит из двух обычных катушек. Одна из них ограничивает данные переменного напряжения, предотвращая искажения и получая электрический ток. Вторая преобразует поток переменного напряжения.

Основные плюсы – простота в эксплуатации, долговечность устройств. Срок службы счетчиков подобного типа высокий, а стоимость – низкая. Минус – габариты механизма.

Механические приборы имеют большую погрешность, которая сильно заметна при использовании в сетях с невысоким напряжением.

Электронные приборы учета

Модульный трехфазный электронный электросчетчик

Читайте так же:
Двоично десятичный счетчик к155ие2

Устройства имеют более высокий уровень точности в подсчетах, но и цена их выше. Дополнительный плюс – возможность функционировать в нескольких режимах (например, утро и ночь, двух- и трехтарифные приборы).

Электронные счетчики преобразуют входящие аналоговые показатели в специальную цифровую кодировку, которые в свою очередь преобразуются небольшим микроконтроллером. Полученные данные можно увидеть на дисплее. Такие приборы стараются устанавливать все чаще, заменяя устаревшие механические модели.

Другие преимущества – компактный размер, возможность дистанционного контроля.

Гибридные приборы учета

Являются средним вариантом между счетчика электронного и механического типа работы. С одной стороны – устройства оснащают цифровым дисплеем для удобства. С другой – используют классический индукционный способ получения и обработки данных.

Гибридные устройства устанавливают редко, предпочитая аналоговые или электронные механизмы.

Полезные рекомендации

Электросчетчики позволяют посмотреть количество потребляемой энергии, чтобы адекватно оценить расход и посчитать итоговую оплату. Устройства различаются по классу точности, мощности, степени допустимой погрешности. Чтобы получить точные данные, снимают показания, с помощью коэффициента и калькулятора вычисляют фактическое потребление.

Для жилых домов в городской зоне и поселках используют небольшие устройства – однофазные счетчики (например, Меркурий 230 ART-03 CN, производство г. Москва) или многотарифные приборы, подходящие для сети в 220 Вольт или 120 Ампер.

Важно, чтобы каждое новое устройство имело пломбу проверки государственного образца. Без этого показания электросчетчика не будут считаться достоверными, и приниматься контролирующими органами. Выбирать подходящий счетчик и высчитывать фактические показатели можно самостоятельно или через контролеров.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector