Цифровые счетчики импульсов (стр. 1 из 3). Импульсные счетчики
Электрические счётчики - ElectrikTop.ru
Приборы учета электроэнергии появились одновременно с началом коммерческой эксплуатации электросетей. В самых древних сетях использоваться постоянный ток (США, Т. Эдисон), а счетчик работал на осаждении металла из гальванической ванны.
В период контроля образец взвешивали и по весу рассчитывали количество потребленной энергии. Это было очень неудобно. Когда началась эра переменного тока (Н. Тесла и Дж. Вестингауз), стали использовать индукционный счетчик, широко применяемый и по сей день, в эпоху умной электроники и компьютеров.
В этой статье будет рассмотрено, какие бывают электросчетчики, их устройство, достоинства, недостатки, и области применения.
Счетчики с крутящимся диском
Это самый первый вид счетчиков для переменного тока. Появился в 1888 году, изобретен американским инженером Оливером Б. Шелленбергером. По сути дела, это ваттметр переменного тока, только он показывает не мощность, а работу переменного тока (энергию) и снабжен механизмом десятичного счетчика на несколько разрядов.
В однофазном счетчике используют две катушки: катушку напряжения и катушку тока. Катушка напряжения содержит около 2000 витков тонкого провода, а катушка тока – несколько витков толстого. В своих сердечниках они создают примерно одинаковые магнитные потоки. Мощность является произведением тока на напряжение P = I * U. Переменный магнитный поток от катушек с сердечником и магнитный поток от токов Фуко в алюминиевом диске создают вращающий момент, пропорциональный мощности. (Эффект вращающегося магнитного поля был впервые обнаружен Н. Тесла.)
В этом смысле счетчик работает как аналоговый компьютер, вычисляющий произведение двух величин. Кроме того, он еще и суммирует данные, что равносильно вычислению интеграла и сохраняет этот результат в механической памяти (положение колес счетчика).
Для калибровки счетчика добавляют постоянный магнит, создающий тормозной момент. Положение магнита регулируется и фиксируется при помощи затяжки винтов. Кроме того, токовая катушка шунтируется добавочным сопротивлением из петли проволоки с высоким сопротивлением и регулирующей перемычкой. Диск через червячную передачу связан со счетчиком. Так устроен счетчик электроэнергии однофазный. Очень похоже устроен и трехфазный счетчик.
Счетчик прямого действия использует два комплекта катушек и два диска, работающих на общую ось. Поскольку мощности, потребляемые в разных фазах, не всегда одинаковы, а учет энергии должен быть точным, то катушки включаются по току в двух фазах, условно B и C, и по напряжению между фазами A, B и A, C. Такая схема обеспечивает правильное сложение мощностей по крутящему моменту. Таким образом устроены маломощные трехфазные счетчики.
Другая схема использует три трансформатора тока, каждый из которых включается в свою фазу. С диском в таком счетчике работают три пары катушек напряжения и тока, в результате мощности правильно складываются и учитываются. Есть также варианты подключения с разным числом трансформаторов тока и напряжения.
Схемы с трансформаторами токов используют в мощных цепях, с потреблением сотен киловатт. При этом первичной обмоткой трансформатора тока является участок шины с большим сечением, по которому могут проходить токи вплоть до килоампер. Спрятать такое устройство в корпус счетчика было бы совершенно невозможно.
Импульсные счетчики
Импульсный счетчик является, по сути дела, электронным счетчиком. В качестве датчиков величин в нем используется резистивный делитель напряжения и токовый шунт – тоже калиброванный резистор с малым сопротивлением. Электроника счетчика выполняет задачу преобразования величин с наименьшей потерей точности к виду, удобному для вычисления мощности. Это делается с помощью схем гальванической развязки. Дальше вычисления могут быть выполнены аналоговой схемой (или цифровой).
Аналоговая схема содержит конденсатор, который заряжается до некоторого порогового напряжения, соответствующего (путем калибровки схемы) наименьшей единице учета энергии, например, десятой или сотой доле кВт. Как только интегрирующая схема достигает порога, срабатывает компаратор, сравнивающий его с опорным уровнем, его сигнал усиливается и приводит в движение шаговый двигатель механического счетчика. Так учитывается энергия.
После этого интегрирующая цепь сбрасывается в исходное состояние путем разряда конденсатора и все начинается сначала. Чем больший ток потребляется в цепи, тем быстрее заряжается конденсатор и чаще срабатывает шаговый двигатель счетчика.
Электронный счетчик электроэнергии может быть однофазным или трехфазным и без ошибок считает энергию при любой неравномерности по фазам. Есть электронные счетчики, предназначенные для работы с трансформаторами тока и напряжения.
Цифровые счетчики
Цифровой счетчик использует делители напряжения и шунты, полностью аналогичные тем, которые используют в импульсных счетчиках. Также преобразуются сигналы, с гальванической развязкой, чтобы обезопасить электронные схемы от повреждений. Можно сказать, что цифровой счетчик является продолжением развития электронного. Разница заключается в том, что данные о токе и напряжении перемножает микропроцессор, он же записывает их периодически в энергонезависимую память и обслуживает дисплей, на котором пользователи читают показания.
Фактически являясь компьютером, встроенный контроллер цифрового счетчика позволяет ввести множество невиданных ранее функций. Цифровые счетчики могут использоваться как трехфазные счетчики электроэнергии, по точности заметно превосходят индукционный электросчетчик. К дополнительным функциям можно отнести многотарифность, возможность вычислять стоимость потребленной энергии за разные периоды прямо в приборе.
В цифровом счетчике может быть использован сетевой интерфейс для связи с сервером энергокомпании. Если в счетчик встроен PLC-модем (Power Line Communication), то никаких дополнительных устройств не требуется. Данные учета будут переданы прямо по проводам электросети в базу данных поставщика и оттуда использованы бухгалтерскими программами для работы с клиентами.
Правда, для этого энергокомпания должна использовать соответствующую технологию. Вполне возможно, что одними проводами сети тут не обойдется, и могут потребоваться дополнительные каналы связи. Но это уже дело техники, к потребителю никакого отношения не имеющее.
Технический прогресс помогает и недобросовестным потребителям. Электросчетчик с пультом помогает воровать электроэнергию. В этом случае используется тот факт, что контролирующие организации не в состоянии разобраться в сложной электронной начинке счетчика и обнаружить в нем модуль Bluetooth или другой радиоинтерфейс.
Тем более, что и монтаж на плате хитро маскируется, так что и инженер-профессионал может быть введен в заблуждение. При помощи команд по дополнительному интерфейсу можно замедлить или вообще остановить счетчик простым нажатием кнопки. И также легко возобновить его правильную работу. При этом все пломбы остаются в полной неприкосновенности.
Выход мог бы найден очень просто: запретом потребителям использовать несертифицированные счетчики, но умельцы такого уровня подделают любой сертификат с семью королевскими печатями и голографическими наклейками.
СОВЕТ! Потребителям, использующим счетчики с пультами, следует помнить об административной ответственности, при оценке ущерба свыше 250000 руб, переходящей в уголовную. Правда, это придется еще устанавливать, доказывать. Но контролирующие органы постоянно работают над этим, так что…
Обнаружив несоответствие показаний у клиентов и ближайшего контрольного счетчика, энергокомпания может начать выборочную поверку электросчетчиков (они имеют на это право). В случае обнаружения «хитростей» будет составлен акт и по нему начнется административное или даже уголовное производство.
Энергокомпания, в случае заметных убытков, найдет на стороне достаточно квалифицированных специалистов для обнаружения «закладок». Так что, чем большей популярностью будут пользоваться счетчики с пультом, тем больше шансов, что за них возьмутся всерьез.
Подробнее о принципе работы электросчетчиков можно почитать тут.
Какой счетчик лучше?
Все приборы учета электроэнергии имеют свои плюсы и минусы. Индукционные электросчетчики хорошо зарекомендовали себя и относятся к самым дешевым. Можно сказать, что они проверены временем – работают более ста лет. Электронные счетчики электроэнергии, которые будут выпускаться исключительно в цифровом варианте, так как цифровая техника полностью вытеснит аналоговую, тем не менее будут применяться все чаще.
Когда будет развита надлежащая инфраструктура (муниципальные вычислительные сети), они станут обязательными даже в сельской местности. Автоматизированный учет дойдет и до воды и газа, а электронные электросчетчики просто будут первыми в этом ряду.
Сейчас потребитель сам может решать, какие виды электросчетчиков выгоднее использовать в быту. Электронные счетчики дороже, но имеют большой межповерочный интервал: 16 лет. Традиционные счетчики с диском поверяются чаще, раз в 5–8 лет. Однако, они стоят дешевле.
С другой стороны, цифровые приборы обладают множеством удобных функций для учета и запоминания данных, некоторые из них могут подключаться к компьютеру для ведения домашнего учета расхода энергии (съема показаний), при помощи многотарифности позволяют экономить до 20% расходов. Индукционные счетчики этого не позволяют делать и абонент платит «на всю катушку».
electriktop.ru
Импульсные счетчики от ведущих мировых производителей .
Импульсные счетчики являются обязательным элементом для преобразования сигнала в цифровой вид. Подобные устройства находят широкое применение для цифровой техники и автоматики, которая отвечает в частности за деятельность топливной системы. Преобразование импульсов от емкостных датчиков позволяет получить данные в двоичной системе и дать полноценную картину расхода топлива в тот или иной промежуток времени.Наш интернет-магазин «Profazs» предлагает широкий ассортимент данных устройств, которые позволят оценить уровень дизельного горючего, бензина, керосина и других видов топлива. Перечень товаров постоянно пополняется проверенными и надежными производителями, которые совершенствуют системы и улучшают технические характеристики.
Разновидности импульсных счетчиков и их предназначение.
Представленный ассортимент счетчик топлива с импульсным выходом существенно разниться за счет напряжения питания, которое может составлять 85 и 240 В с током постоянного и переменного действия соответственно. При этом напряжение выдаваемого сигнала выхода будет варьировать по следующим показателям:скорости обработки данных; по панели управления; по действию, что позволять суммировать, менять, вычитать и изменять направление счета; выходным параметрам; типу корпуса.
Импульсные счетчики могут функционировать с помощью постоянного и переменного тока. Многие модели отображают данные непосредственно после прекращения подачи питания, а после его восстановления отсчет начинается с последних цифр. Это позволяет контролировать расход топлива в самых непредсказуемых ситуациях.
Преимущества покупки.
Представленную категорию счетного и цифрового оборудования для промышленных установок, дизельных двигателей и других механизмов, для работы которых необходимо топливо, можно приобрести в нашем интернет-магазине «Profazs» в любое удобное время суток. Заказать и купить импульсные счетчики можно по демократичным и выгодным расценкам, которые позволят осуществить оптовую и розничную покупку.
Купленный счетчик импульс предоставит каждому покупателю следующие преимущества:быстрая и простая установка, которая осуществляется грамотными и квалифицированными монтажниками; счетчик топлива с импульсным выходом имеет гарантированное качество функционирования, которое предоставляет длительные сроки эксплуатации и минимальное количество поломок; выполнение с использованием качественных заводских деталей, которые при необходимости можно заменить; возможность функционирования в различных климатических условиях при резких перепадах температур, попадании воды, пыли и других загрязнений в насосное оборудование; выигрышные и доступные цены на весь ассортимент.
Купить импульсные счетчики в нашем интернет-магазине можно из любого уголка страны, так как доставка осуществляется любым выбранным способом в максимально сжатые сроки. Непосредственно перед покупкой каждому клиенту будет проведена бесплатная консультация, которая позволит выбрать нужное решение согласно техническим требованиям и финансовым возможностям.
profazs.ru
Счётчики электрических импульсов - Цифровая схемотехника
Счетчики электрических импульсов
Счетчиком называют цифровое устройство, обеспечивающее подсчет числа электрических импульсов. Коэффициент пересчета счетчика равен минимальному числу импульсов, поступивших на вход счетчика, после которых состояния на выходе счетчика начинают повторяться. Счетчик называют суммирующим, если после каждого очередного импульса цифровой код на выходе счетчика увеличивается на единицу. В вычитающем счетчике после каждого импульса на входе счетчика цифровой код на выходе уменьшается на единицу. Счетчики, в которых возможно переключение с режима суммирования на режим вычитания, называются реверсивными.
Счетчики могут быть с предварительной установкой. В таких счетчиках информация с входов предварительной установки передается на выходы счетчика по сигналу на специальном входе предварительной установки. По своей структуре счетчики делятся на последовательные, параллельные и параллельно-последовательные. Последовательный двоичный счетчик образован цепочкой последовательно включенных счетных триггеров. В параллельном счетчике счетные импульсы подаются одновременно на входы всех разрядов счетчика. Параллельные счетчики имеют большее быстродействие по сравнению с последовательными. Параллельно-последовательные счетчики имеют высокое быстродействие и большое значение коэффициента пересчета.
Счетчики электрических импульсов имеются как в ТТЛ, так и в КМОП сериях. В качестве примера счетчика ТТЛ рассмотрим микросхему К155ИЕ5. Функциональная схема счетчика К155ИЕ5 приведена на рисунке 1.51,а, а его условное обозначение на принципиальных схемах на рисунке 1.51,б. Счетчик К155ИЕ5 имеет фактически два счетчика: с коэффициентом пересчета два (вход С0 и выход Q0) и с коэффициентом пересчета восемь (вход С1 и выходы Q1, Q2, Q3). Счетчик с коэффициентом пересчета шестнадцать легко получается, если соединить выход Q0 с входом С1, а импульсы подавать на вход С0. Временная диаграмма работы такого счетчика приведена на рисунке 1.52.
На рисунке 1.53 приведены схемы подключения, изменяющие коэффициент пересчета счетчика К155ИЕ5. Выходы счетчика Q0, Q1, Q2, Q3 имеют соответственно весовые коэффициенты 1, 2, 4, 8. Соединив выходы Q1,Q2 с входами установки счетчика в нуль, получим счетчик с коэффициентом пересчета шесть (рис. 1.53,а). На рисунке 1.53,б показана схема подключения для получения коэффициента пересчета десять, а на рисунке 1.53,в – двенадцать. Однако в схемах, приведенных на рисунках 1.53,а – в, отсутствует возможность установки счетчиков в нулевое состояние.
На рисунках 1.54,а, б приведены соответственно счетчики с коэффициентами пересчета шесть и семь, в которых предусмотрен вход установки счетчика в нулевое состояние. Анализ работы схем, приведенных на рисунках 1.53 – 1.54, показывает, что для получения заданного коэффициента пересчета соединяют с входами логического элемента И те выходы счетчика, весовые коэффициенты которых в сумме дают необходимый коэффициент пересчета.
В таблице1.3 приведены состояния на выходах счетчика с коэффициентом пересчета десять после поступления каждого очередного импульса, причем счетчик предварительно был установлен в нулевое состояние.
Рассмотрим некоторые из счетчиков КМОП серии. На рисунке 1.55 приведено условное обозначение микросхемы К561ИЕ8 – десятичного счетчика с дешифратором. Микросхема имеет вход установки в нулевое состояние R, вход для подачи счетных импульсов положительной полярности CP и вход для подачи счетных импульсов отрицательной полярности CN.
Переключение счетчика происходит по спадам импульсов положительной полярности на входе CP, при этом на входе CN должна быть логическая единица. Переключение счетчика будет происходить по спадам импульсов отрицательной полярности на входе CN, если на входе CP логический нуль. На одном из десяти выходов счетчика всегда присутствует логическая единица. Установка счетчика в нуль происходит при подаче на вход R логической единицы. При установке счетчика в нулевое состояние на выходе «0» установится логическая единица, а на всех остальных выходах – логические нули. Микросхемы К561ИЕ8 можно объединять в многоразрядные счетчики с последовательным переносом, соединяя выход переноса предыдущей микросхемы с входом CN последующей. На рисунке 1.56 приведена схема многоразрядного счетчика на микросхемах К561ИЕ10.
Промышленностью выпускаются счетчики для электронных часов. Рассмотрим некоторые из них. На рисунке 1.57 приведено условное обозначение микросхемы К176ИЕ3, а на рисунке 1.58 – микросхемы К176ИЕ4. На этих рисунках выходы микросхем показаны для стандартного обозначения сегментов индикатора, приведенного на рисунке 1.59. Эти микросхемы отличаются друг от друга коэффициентом пересчета. Коэффициент пересчета микросхемы К176ИЕ3 равен шести, а коэффициент пересчета микросхемы К176ИЕ4 равен десяти. Установка в нуль рассматриваемых счетчиков осуществляется подачей сигнала логической единицы на вход R. Переключение триггеров счетчика происходит по спаду положительных импульсов на входе С. Микросхемы имеют выход переноса р (вывод 2), к которому подключается обычно вход следующего счетчика. Спад напряжения на этом выходе формируется в момент перехода счетчика из состояния 9 в состояние 0. Микросхемы различаются сигналами на выводе 3. Для микросхемы К176ИЕ3 на выводе 3 появляется логическая единица при установке счетчика в состояние 2, а для микросхемы К176ИЕ4 – в состояние 4. Это необходимо для обнуления показаний часов в 24 часа.
При подаче сигнала логического нуля на вход S логические единицы на выходах счетчика будут на тех сегментах, которые отображают число импульсов, поступивших на вход счетчика. При подаче на вход Sлогической единицы полярность выходных сигналов изменяется. Возможность переключения полярности выходных сигналов позволяет достаточно просто изменить схему подключения цифровых индикаторов.
На рисунке 1.60 приведена схема подключения люминесцентного индикатора к выходам микросхемы К176ИЕ4. Подключение индикатора к выходам микросхемы К176ИЕ3 будет аналогичным.
Схемы подключения светодиодных индикаторов к выходам микросхемы 176ИЕ4 приведены на рисунках 1.61,а и 1.61,б. На входе S устанавливается логический нуль для индикаторов с общим катодом и логическая единица для индикаторов с общим анодом.
Описание микросхем К176ИЕ5, К176ИЕ12, К176ИЕ13, К176ИЕ17, К176ИЕ18, К176ИД2, К176ИД3 и их применение в электронных часах можно найти в [29]. Микросхемы К176ИЕ12, К176ИЕ13, К176ИЕ17, К176ИЕ18 допускают напряжение питания от 3 до 15 В.
lab201.jimdo.com
Счетчики импульсные однофазные | 5sklad.ru Строительные и отделочные материалы
Импульсные однофазные счетчики все более вытесняют с рынка устаревшие модели электромеханических счетчиков, которые применяются для учета активной потребленной энергии на протяжении более чем века. Несомненно, электромеханические счетчики еще долго будут соседствовать с новыми вариантами приборов учета, но все же реалии современности заставляют искать другие способы учета электроэнергии.
Принцип действия импульсных однофазных счетчиков основан на преобразовании текущей величины силы тока, протекающего через счетчик и амплитуды напряжения в цифровые двоичные коды. Величина мощности получается путем умножения кодов друг на друга с получением итогового кода в виде последовательности импульсов различной частоты. Чем больше частота итоговых импульсов, тем больше активная мощность.
Для определения величины потребленной активной мощности задают определенное число импульсов, соответствующее одному киловатту электроэнергии. Это число определяется эмпирически, исходя из применяемой элементной базы. Кроме того, каждый счетчик проходит обязательную поверку и ему присваивается первый или второй класс точности.
Отсутствие механической системы в устройстве измерения мощности позволяет повысить межповерочный интервал однофазных импульсных счетчиков до 16 лет, а срок службы установить более 20 лет. Традиционную форму в электронных счетчиках имеет счетное устройство, которое может быть выполнено в виде механического десятичного счетчика или в виде электронного жидкокристаллического дисплея. Электронные импульсные счетчики с механическим счетным устройством устанавливают в местах, подверженных воздействию низких температур, а счетчики с жидкокристаллическим дисплеем устанавливают в местах, где температура заведомо бывает выше нуля.
Кроме более продолжительного срока службы и практически полного отсутствия возможностей для хищения электроэнергии импульсные электронные счетчики можно использовать для учета потребленной энергии по нескольким тарифным планам. Сегодня практически повсеместно в России предлагаются значительные скидки на электроэнергию в ночное время, чтобы стимулировать её потребление в часы спада, когда генерирующие мощности работают практически вхолостую. Некоторые модели импульсных электронных счетчиков оборудованы автоматической системой передачи данных, которая позволяет снизить затраты на содержание штата сотрудников, снимающих регулярно показания приборов учета для выставления счетов. Передача информации осуществляется посредством встроенного модема, работающего на частоте около 70 кГц, и передающего в определенное время кодированным сигналом значения текущих показаний по всем тарифам за отчетный период. Код передается на сервер, где записывается в базу данных. На основании полученной информации и выставляется счет за прошедший месяц.
5sklad.ru
Импульсный счетчик - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Импульсный счетчик
Cтраница 1
Импульсный счетчик регистрирует количество жидкости, протекшей через датчик за определенный промежуток времени. [1]
Двоичный импульсный счетчик, в котором устранена задержка распространения переноса. [2]
Показания импульсных счетчиков определяются количеством импульсов, задаваемых коллектором, и могут отличаться на кратную величину от числа оборотов. [3]
В устройстве используются импульсные счетчики, - которые регистрируют по каждому режиму число случаев и время работы д - зель-генератора на нагрузку. [4]
В системе применен электрический быстродействующий импульсный счетчик и микропереключатель. [6]
В прибор также встроен импульсный счетчик, который позволяет считать число ударов в процессе измерения вибраций. Импульсный счетчик приводится в действие ножной педалью. К прибору подсоединяют наушники для прослушивания вибрации подшипника. [7]
Скорость вращения валов замеряется импульсными счетчиками / типа СБ - 1м / 100, получающими импульсы от коллекторных прерывателей, посаженных на валы. Импульсные счетчики включены в общую сеть с контактной группой вторичных часов ЭВЧМ 4, купро-ксными выпрямителями 3 типа ВАЕ-9М, выдающими напряжение в 30 в, и кнопкой включения / С. При замыкании сети кнопкой К 9 начинает вращаться ротор ЭВЧМ с насаженным на его ось тексто - ю литовым диском, имеющим углубление, в котором находился упор контактной группы. При этом упор выходит из углубления и замы - / / кает сеть. Кнопка отпускается, но сеть остается замкнутой. [9]
Элементы выдержки времени на основе импульсных счетчиков были разработаны в Ивановском энергетическом институте и в Институте электромеханики. Для задания периода следования тактовых импульсов, количество которых подсчитывается счетчиком, могут быть использованы: 1) промышленная частота вторичного напряжения или тока защищаемого элемента сети; 2) специальный генератор тактовых импульсов с регулируемым периодом их следования. [10]
Дозировочный насос, смонтированный с импульсным счетчиком и панелью управления, применяют для последовательного дозирования нескольких различных жидкостей. [11]
Дозировочные насосы, смонтированные с импульсными счетчиками, применяют для периодического приготовления многокомпонентной смеси. Насосы могут работать одновременно, последовательно или включаются по заданной программе. Вес насосы могут работать от одного импульсного счетчика. В этом случае время работы насосов выравнивается с помощью регулирования длины хода плунжеров насосов. [12]
Примером электронного интегратора блуждающих токов является импульсный счетчик вольтчасов ИСВЧ-3 [61], предназначенный для регистрации средних величин потенциалов подземных сооружений в течение нескольких часов. [13]
На электровозах ВЛ10 и ВЛ8 устанавливаются электромагнитные импульсные счетчики типа PG2720003 для регистрации отключений быстродействующего выключателя во время работы электровоза. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Цифровые счетчики импульсов
Министерство науки и образования Республики Казахстан
Высшая техническая школа
Курсовая работа
По предмету: Цифровые устройства и микропроцессорные системы
На тему: «Цифровые счетчики импульсов»
Выполнил: студент гр. В-512
Кабекенов М.
Проверила: Отарбаева Ж. О.
2010г.
Содержание
Введение. 3
Принцип действия. 4
Классификация счётчиков. 5
Суммирующий последовательный счётчик. 6
Вычитающий последовательный счётчик. 7
Реверсивный последовательный счётчик. 8
Параллельный суммирующий счётчик. 12
Счетчики с параллельным переносом. 12
Разработка принципиальной схемы.. 14
Формирователь импульсов. 14
Составление структурной схемы счётчика. 15
Составление функциональной схемы счётчика. 16
Простейшие одноразрядные счетчики импульсов. 16
Вывод. 22
Список используемой литературы: 23
Введение
С развитием электроники появился такой класс электронной техники, как цифровая. Эта техника предназначена для формирования, обработки и передачи электрических импульсных сигналов и перепадов напряжения и тока, а также для управления информацией и её хранения. Цифровые устройства занимают доминирующее место во многих областях науки и техники, что обусловлено существенно меньшим потреблением энергии от источника питания, более высокой точностью, меньшей критичностью к изменениям внешних условий, большей помехоустойчивостью. Цифровая техника включает в себя такие устройства как триггеры, регистры, счётчики, комбинационные устройства, программируемые логические интегральные схемы и др.
Принцип действия
Цифровой счетчик импульсов - это цифровой узел, который осуществляет счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета формируется счетчиком в заданном коде и может храниться требуемое время. Счетчики строятся на триггерах, при этом количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2n - 1, где n - число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0. Счетчики бывают суммирующие, когда счет идет на увеличение, и вычитающие - счет на уменьшение. Если счетчик может переключаться в процессе работы с суммирования на вычитание и наоборот, то он называется реверсивным.
В качестве исходного состояния принят нулевой уровень на всех выходах триггеров (Q1 - Q3 ), т. е. цифровой код 000. При этом старшим разрядом является выход Q3 . Для перевода всех триггеров в нулевое состояние входы R триггеров объединены и на них подается необходимый уровень напряжения (т. е. импульс, обнуляющий триггеры). По сути это сброс. На вход С поступают тактовые импульсы, которые увеличивают цифровой код на единицу, т. е. после прихода первого импульса первый триггер переключается в состояние 1 (код 001), после прихода второго импульса второй триггер переключается в состояние 1, а первый - в состояние 0 (код 010), потом третий и т. д. В результате подобное устройство может досчитать до 7 (код 111), поскольку 23 - 1 = 7. Когда на всех выходах триггеров установились единицы, говорят, что счетчик переполнен. После прихода следующего (девятого) импульса счетчик обнулится и начнется все с начала. На графиках изменение состояний триггеров происходит с некоторой задержкой tз . На третьем разряде задержка уже утроенная. Увеличивающаяся с увеличением числа разрядов задержка является недостатком счетчиков с последовательным переносом, что, несмотря на простоту, ограничивает их применение в устройствах с небольшим числом разрядов.
Счетчиками называют устройства для подсчёта числа поступивших на их вход импульсов (команд), запоминания и хранения результата счёта и выдачи этого результата. Основным параметром счётчика является модуль счёта(емкость) Kс. Эта величина равна числу устойчивых состояний счётчика. После поступления импульсов Kс счётчик возвращается в исходное состояние. Для двоичных счётчиков Kс = 2 m, где m – число разрядов счётчика.
Кроме Kс важными характеристиками счётчика являются максимальная частота счёта fmax и время установления tуст, которые характеризуют быстродействие счётчика.
Tуст – длительность переходного процесса переключения счётчика в новое состояние: tуст = mtтр, где m – число разрядов, а tтр – время переключения триггера.
Fmax – максимальная частота входных импульсов, при которой не происходит потери импульсов.
По типу функционирования:
- Суммирующие;
- Вычитающие;
- Реверсивные.
В суммирующем счётчике приход каждого входного импульса увеличивает результат счёта на единицу, в вычитающем – уменьшает на единицу; в реверсивных счётчиках может происходить как суммирование, так и вычитание.
По структурной организации:
- последовательными;
- параллельными;
- последовательно-параллельными.
В последовательном счётчике входной импульс подаётся только на вход первого разряда, на входы каждого последующего разряда подаётся выходной импульс предшествующего ему разряда.
В параллельном счётчике с приходом очередного счётного импульса переключение триггеров при переходе в новое состояние происходит одновременно.
Последовательно-параллельная схема включает в себя оба предыдущих варианта.
По порядку изменения состояний:
- с естественным порядком счёта;
- с произвольным порядком счёта.
По модулю счёта:
- двоичные;
- недвоичные.
Модуль счёта двоичного счётчика Kc=2, а модуль счёта недвоичного счётчика Kc= 2m, где m – число разрядов счётчика.
Рис.1. Суммирующий последовательный 3х разрядный счётчик.
Триггеры данного счетчика срабатывают по заднему фронту счетного импульса. Вход старшего разряда счетчика связан с прямым выходом (Q) младшего соседнего разряда. Временная диаграмма работы такого счетчика приведена на рис.2. В начальный момент времени состояния всех триггеров равны лог.0, соответственно на их прямых выходах лог.0. Это достигается посредством кратковременного лог.0, поданного на входы асинхронной установки триггеров в лог.0. Общее состояние счетчика можно охарактеризовать двоичным числом (000). Во время счёта на входах асинхронной установки триггеров в лог.1 поддерживается лог.1. После прихода заднего фронта первого импульса 0-разряд переключается в противоположное состояние – лог.1. На входе 1-разряда появляется передний фронт счетного импульса. Состояние счетчика (001). После прихода на вход счетчика заднего фронта второго импульса 0-разряд переключается в противоположное состояние – лог.0, на входе 1-разряда появляется задний фронт счетного импульса, который переключает 1-разряд в лог.1. Общее состояние счетчика – (010). Следующий задний фронт на входе 0-разряда установит его в лог.1 (011) и т.д. Таким образом, счетчик накапливает число входных импульсов, поступающих на его вход. При поступлении 8-ми импульсов на его вход счетчик возвращается в исходное состояние (000), значит коэффициент счета (КСЧ) данного счетчика равен 8.
Рис. 2. Временная диаграмма последовательного суммирующего счетчика.
Триггеры данного счетчика срабатывают по заднему фронту. Для реализации операции вычитания счетный вход старшего разряда подключается к инверсному выходу соседнего младшего разряда. Предварительно триггеры устанавливают в состояние лог.1 (111). Работу данного счетчика показывает временная диаграмма на рис. 4.
Рис. 1 Последовательный вычитающий счетчик
Рис. 2 Временная диаграмма последовательного вычитающего счетчика
Для реализации реверсивного счетчика необходимо объединить функции суммирующего счетчика и функции вычитающего счетчика. Схема данного счетчика приведена на рис. 5. Для управления режимом счета служат сигналы «сумма» и «разность». Для режима суммирования «сумма»=лог.1, «0»-кратковременный лог.0; «разность»=лог.0, «1»-кратковременный лог.0. При этом элементы DD4.1 и DD4.3 разрешают подачу на тактовые входы триггеров DD1.2, DD2.1 через элементы DD5.1 и DD5.2 сигналов с прямых выходов триггеров DD1.1, DD1.2 соответственно. При этом элементы DD4.2 и DD4.4 закрыты, на их выходах присутствует лог.0, поэтому действие инверсных выходов никак не отражается на счетных входах триггеров DD1.2, DD2.1. Таким образом, реализуется операция суммирования. Для реализации операции вычитания на вход «сумма» подается лог.0, на вход «разность» лог.1. При этом элементы DD4.2, DD4.4 разрешают подачу на входы элементов DD5.1, DD5.2, а соответственно и на счетные входы триггеров DD1.2, DD2.1 сигналов с инверсных выходов триггеров DD1.1, DD1.2. При этом элементы DD4.1, DD4.3 закрыты и сигналы с прямых выходов триггеров DD1.1, DD1.2 никак не воздействуют на счетные входы триггеров DD1.2, DD2.1. Таким образом, реализуется операция вычитания.
Рис. 3 Последовательный реверсивный 3-х разрядный счетчик
Для реализации данных счетчиков также можно использовать триггеры, срабатывающие по переднему фронту счетных импульсов. Тогда при суммировании на счетный вход старшего разряда надо подавать сигнал с инверсного выхода соседнего младшего разряда, а при вычитании наоборот – соединять счетный вход с прямым выходом.
mirznanii.com
Счетчики импульсов
Количество просмотров публикации Счетчики импульсов - 613
Счетчиком называют устройство, предназначенное для подсчета числа импульсов, поданных на вход. Кроме подсчёта счётчики выполняют функцию делителей частоты.
Подсчет числа импульсов является наиболее распространенной операцией в устройствах цифровой обработки информации. Повышенный интерес к таким устройствам объясняется их высокой точностью, возможностью применения регистрирующих приборов с непосредственным цифровым представлением результата͵ а также возможностью осуществления связи с ЭВМ.
В устройствах цифровой обработки информации измеряемый параметр (угол поворота͵ перемещение, скорость, частота͵ время, температура и т. д.) преобразуется в импульсы напряжения, число которых в соответствующем масштабе характеризует значение данного параметра. Эти импульсы подсчитываются счетчиками импульсов и выражаются в виде цифр
Основными показателями счетчиков являются коэффициент счета К и быстродействие. Коэффициент счета определяет число импульсов, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ должна быть сосчитано счетчиком.
Основой любого счетчика является линейка из нескольких триггеров. Между триггерами бывают введены дополнительные обратные связи, позволяющие получить любой коэффициент счёта͵ а не только равный 2n. К примеру, счетчик, состоящий из четырех триггеров, может иметь максимальный коэффициент счёта 24=16. Для четырехтриггерного счетчика минимальный выходной код - 0000, максимальный -1111, а при коэффициенте счёта Кс = 10 выходной счёт останавливается при коде 1001 = 9.
Быстродействие счетчика характеризуется максимальной частотой fсч следования счетных импульсов и связанным с ней временем fуст установки счетчика. Величина fуст определяет максимальное время протекания переходных процессов во всех разрядах счетчика с поступлением на вход очередного счетного импульса.
Счет числа поступающих импульсов производится с использованием двоичной системы счисления.
Рисунок 66 - Схема двоичного счетчика (а) и его временные диаграммы (б)
Простейший многоразрядный двоичный счётчик с коэффициентом счёта (деления) 2n можно получить, соединив последовательно n триггеров Т-типа (рис. 68). Счетные импульсы подаются на счетный вход первого триггера. Счетные входы последующих триггеров связаны непосредственно с прямыми выходами предыдущих триггеров: вход второго триггера соединен с выходом первого триггера, вход третьего - с выходом второго и т. д.
Принцип действия двоичного счетчика с непосредственной связью рассмотрим на примере четырехразрядного счетчика, показанного на рис. 66, а. Работу схемы иллюстрируют временные диаграммы, приведенные на рис. 66, б и таблица 7 состояний счётчика.
Перед поступлением счетных импульсов все разряды счетчика устанавливаются в состояние ʼʼ0ʼʼ (Q1 = Q2 = Q3 = Q4 = 0) подачей импульса на вход ʼʼУстановка нуляʼʼ. При поступлении первого счетного импульса первый разряд подготавливается к переключению в противоположное состояние и после окончания действия входного импульса переходит в состояние Q = 1. В счетчик записывается число 1. Уровень 1 с выхода Q1 воздействует на счетный вход второго разряда, подготавливая его к переключению.
Таблица 7 - Таблица состояний 4-х разрядного счётчика
По окончании второго счетного импульса первый разряд счетчика переходит в состояние ʼʼ0ʼʼ, а второй разряд переключается в состояние ʼʼ1ʼʼ. В счетчике записывается число 2 с кодом 0010.
Подобным образом осуществляется работа схемы с приходом последующих импульсов. Первый разряд счетчика, как видно из рис. 66, б, переключается с приходом каждого входного импульса, второй разряд — каждого второго, третий - каждого четвертого, а четвертый разряд срабатывает на каждый восьмой счетный импульс.
По окончании 15-го импульса все разряды счетчика устанавливаются в состояние ʼʼ1ʼʼ (рис. 66, б, табл. 7), а 16-й импульс переключает первый разряд счетчика в состояние ʼʼ0ʼʼ. Уровень Q1 = 0 переводит второй разряд счетчика в состояние Q2 = 0, что, в свою очередь, вызывает Q3 = 0, а затем и Q4 = 0, т. е. счетчик переходит в исходное состояние.
В соответствии с рис. 66, б и табл. 7 установка в исходное состояние ʼʼ0ʼʼ двух последовательно включенных триггеров (Т1 и Т2) осуществляется четвертым счетным импульсом, трех триггеров (Т1 - Т3) - восьмым и четырех триггеров (Т1 - Т4) - 16-м счетным импульсом. Из этого следует, что коэффициент счета двухразрядного, трехразрядного и четырехразрядного двоичных счетчиков равен соответственно 4, 8 и 16. Коэффициент счета двоичного счетчика находят из соотношения Ксч = 2N, где N - число разрядов счетчика.
В процессе работы двоичного счетчика частота следования импульсов на выходе каждого последующего триггера уменьшается вдвое по сравнению с частотой его входных импульсов (рис. 66, б). Это свойство схемы используют для построения делителей частоты.
Используется множество различных вариантов счетчиков: асинхронные и синхронные; двоичные и десятичные; однонаправленные (с увеличением счета) и двунаправленные (с увеличением или уменьшением счета), называемые реверсивными (рис. 67), с постоянным или переключаемым коэффициентом деления (коэффициентом счёта).
В асинхронном счетчике каждый последующий триггер получает тактовый импульс от предыдущего триггера.
В синхронном счетчике все триггеры получают тактовый импульс одновременно. В такой счетчик можно осуществить синхронную (с тактовым импульсом) параллельную (в каждый триггер) загрузку исходных данных. Дополнительно введенные логические элементы управления позволяют сделать процесс счета реверсивным, т. е. с приходом каждого тактового импульса содержимое счетчика можно либо увеличивать, либо уменьшать на единицу.
Рисунок 67 - Двоичные суммирующий (а) и вычитающий (в)
диаграммы их работы (б) и (г) соответственно
referatwork.ru
