Цифровые микросхемы — начинающим (занятие 8)

3 Задание к работе

3.1 Исследовать суммирующий счётчик.

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.1.

Элемент 74393 представляет собой суммирующий счётчик.

ВНИМАНИЕ! Для того, что бы выполнить блок Antitinkling, прочтите инструкцию Борьба с дребезгом контактов. Подавая с помощью кнопки Button на вход счётчика импульсы и наблюдая за выходами Q, заполнить таблицу 3.1

Подавая с помощью кнопки Button на вход счётчика импульсы и наблюдая за выходами Q, заполнить таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Таблица состояний суммирующего счётчика

3.2 Исследовать вычитающий счётчик.

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.2.

Элемент 4 count представляет собой вычитающий 4-х разрядный счётчик.

Подавая с помощью кнопки Button на вход счётчика импульсы и наблюдая за выходами, заполнить таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Таблица состояний вычитающего счётчика

3.3 Исследовать счётчик с произвольным модулем счёта.

В соответствии с вариантом, полученным у преподавателя, разработать схему счётчика с заданным модулем счёта. В соответствии с разработанной схемой сконфигурировать ПЛИС. На рис 3.3 приведён пример схемы счётчика с модулем счёта 8. К выходам счётчика через преобразователь кодов 74247 подключён семисегментный индикатор.

Подавая с помощью кнопки Button на вход счетчика импульсы и наблюдая за выходами QA, QB, QC, QD и цифровым индикатором, заполнить таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Таблица состояний счётчика с произвольным модулем счёта

Таблица состояний счетчика Джонсона

 У счетчика Джонсона значительно
проще осуществляется кодирование, кроме того счетчики – делители легко сделать
с переменным коэффициентом деления. Модулем счета можно управлять, переключая
обратную связь. Если взять ее с D, то получится
делитель на 8, если с С то получится делитель на 6, т.е. Ксч = 2n. Счетчик с нечетным коэффициентом деления строится из
четного с Ксч = 2n устранением состояния
«все единицы» с помощью добавочных логических схем. Сигнал обратной связи при
этом равен для нечетных .

Нарисованная выше схема счетчика поясняет работу счетчика,
но она неполная: счетчик по такой схеме работает неустойчиво. При сбое в одном
из разрядов таблица состояний  и модуль счета другие.  Небольшое усложнение
позволяет избежать этого. Добавление основано на свойстве таблицы состояния
счетчика:

К не взвешенным кодам относятся также циклические коды
– такие коды, у которых последовательные кодовые наборы отличаются друг от
друга лишь одним разрядом. Особенно важным среди циклических кодов является код
Грея. Используя код Грея, можно проще построить некоторые типы АЦП. Эти коды также
используются в ЭВМ, когда нужно управлять операциями, которые совершаются в
строго определенной последовательности. При этом повышается надежность работы
устройства, так как переход совершается только в одном разряде и проблема
неодновременности переходов отпадает. Переход от кода Грея к двоичному коду
можно осуществить с помощью логических схем. N-разрядный
код Грея:

относится к классу рефлективных или отраженных кодов.
Это значит, что n – разрядный код Грея получается
отображением  (n-1) разрядного. 4-х разрядный код Грея
строится отражением 3-х разрядного относительно горизонтальной оси,
расположенной ниже его таблицы. В старший разряд выше оси ставятся нули, а в
младшие – единицы.

      Ниже показан 2-х разрядный счетчик, который считает по
коду Грея . Рассматривая таблицу состояний 2-х разрядного кода Грея, можно увидеть:
,  .

Строим счетчик с использованием D –
триггеров.

2-ух разрядный счетчик по коду Грея.

Снятие информации и расчет для разных моделей

Хотя принцип работы современных ИПУ практически идентичен, в зависимости от разновидности могут присутствовать некоторые различия:

1. «Меркурий 200». Нажимается кнопка «Ввод», после чего появляются время, дата, показания по зонам и общий расход. Буквенное обозначение тарифа находится в левом верхнем углу.  Согласно описанному примеру расчета для конкретной территории, высчитывается итоговая сумма оплаты.
2. «Энергомера». Чаще всего встречается двух- и многотарифной модификация. Снятие показаний с этого счетчика осуществляется по схеме, аналогичной для предыдущего варианта. Основное отличие заключается в том, что необходимо нажимать кнопку «ПРСМ».
3. «Микрон». Снять показания с такого счетчика несложно при условии соблюдения некоторых нюансов. Внизу с левой стороны на корпусе находится кнопка, при нажатии на которую высвечиваются нужные сведения. Особенность устройства – обозначения тарифных зон Т1, Т2 или Т3 не появляются, они уже подписаны внизу экрана и выделены галочкой. Расчет суммы оплаты происходит по стандартной схеме.
4. Saivan. Наиболее экономичный вариант, который пользуется популярностью. Отличается от других отсутствием кнопки, которая высвечивает конкретные значения, показывает данные последовательно с небольшим интервалом. Нужные параметры записываются и проверяются, для чего необходимо дать счетчику пройти по кругу. Расчет зависит от модификации прибора учета электроэнергии и действующего тарифа.

При выборе электросчетчика желательно отдавать предпочтение отечественным моделям или счетчикам, произведенным в СНГ, так как импортные варианты могут быть не адаптированы под наши сети

Четырехразрядный двоичный счетчик

Счетчик, представляющий собой четырехразрядный двоичный счетчик, предназначен для приема импульсов номера, поступающих в регистр. После окончания набора цифры десятков информация параллельным кодом из счетчика передается в фиксатор цифры десятка, и счетчик возвращается в исходное состояние. Затем в нем фиксируется информация цифры единиц, которая остается после окончания набора номера.
 

Микросхема К100ИЕ136 представляет собой универсальный четырехразрядный двоичный счетчик, а микросхема К100ИЕ137 — универсальный четырехразрядный десятичный счетчик.
 

Микросхема К100ИЕ136 представляет собой универсальный четырехразрядный двоичный счетчик, а микросхема К500ИЕ137 — универсальный четырехразрядный десятичный счетчик.
 

Схема состоит из четырехразрядного двоичного счетчика и дешифратора.
 

Микросхема К700ИЕ136 — 2 представляет собой универсальный четырехразрядный двоичный счетчик, а микросхема К700ИЕ137 — 2 — универсальный четырехразрядный десятичный счетчик.
 

Каждая десятичная цифра включает в себя четырехразрядный двоичный счетчик, декодирующее устройство ( декодирующая двоично-десятичная диодная матрица), логическую схему, переключатель селектора, одновибратор и вентиль. Импульсы, которые поступают на двоичный счетчик, составляют десятую часть импульсов, идущих на предыдущий счетчик. Логические схемы генерируют импульсы, число которых равно произведению десятой части выходных импульсов декодирующего устройства, на число на переключателе селектора. Эти импульсы открывают вентиль, и, таким образом, входные импульсы, задержанные одновибратором, поступают на выход буферного устройства JSlt если соответствующий вентиль открыт. Импульсы через вентили, установленные на каждом разряде, передаются к В1Т и число выходных импульсов становится равным общему числу импульсов.
 

Каждый десятичный разряд включает в себя четырехразрядный двоичный счетчик, декодирующее устройство и переключатель селектора, точно-такого же, как и в масштабном блоке. Двоичный счетчик десятичного разряда передает один импульс следующему двоичному счетчику более высокого порядка после каждых десяти входных импульсов и одновременно самостоятельно переходит в исходное состояние. Когда число входных импульсов становится равным заданному значению, то включаются переключатели селектора по всем разрядам, и тогда на выходе вентиля G появляется выходной импульс и одновременно сбрасываются счетчики всех разрядов. Таким образом, количество выходных импульсов равно числу входных, деленных на заданное значение.
 

Десятичные счетчики строят обычно на основе четырехразрядных двоичных счетчиков. Для того чтобы уменьшить коэффициент пересчета четырехразрядного счетчика с 16 до 10, вводят различные дополнительные логические связи. При этом в зависимости от вида логической связи одним и тем же десятичным числам в разных счетчиках могут соответствовать различные четырехразрядные двоичные кодовые комбинации или, иначе говоря, счетчики работают в различных двоично-десятичных кодах.
 

Тактовые импульсы поступают на счетный вход четырехразрядного двоичного счетчика DD4, на выходе которого формируется двоичный код числа введенных импульсов.
 

Регистры сдвига.

Регистром сдвига называют цифровую схему,
состоящую из последовательно включенных триггеров, содержимое которых можно
сдвигать на один разряд влево или вправо подачей тактовых импульсов. Регистры
сдвига широко применяются в цифровой вычислительной технике для преобразования
последовательного кода в параллельный или параллельного в последовательный, а
также при построении арифметико — логических устройств. Составляется регистр
сдвига из соединенных последовательно триггеров, в которые записываются разряды
обрабатываемого кода. При наличии разрешающих сигналов импульс, приходящий на
тактовый вход регистра, вызывает перемещение записанной информации на один
разряд влево или вправо. На рис. 1 приведена структурная схема регистра сдвига
на синхронных JK-триггерах.

Рис. 3 Регистр
сдвига на JK — триггерах.

Куда передавать показания

Снимать данные со счетчика электроэнергии необходимо в установленный срок, который предшествует или включает период, отведенный для отправки информации, точный интервал прописан в договоре.

Прием показаний от населения осуществляет исполнитель коммунальных услуг. В этой роли может выступать снабжающая организация, управляющая компания или товарищество собственников жилья. Учитывается, что эти полномочия могут делегироваться специальным расчетным организациям или вспомогательным учреждениям.

Передать показания счетчиков за электроэнергию можно разными методами:

• Вписать информацию в квитанцию и занести ее в расчетный отдел.
• Отправить через интернет. Для этого нужно заполнить соответствующую таблицу на сайте организации или в личном кабинете.
• Указать на бланке, который требуется опустить в специальный ящик, устанавливаемый в различных учреждениях.

Также существуют другие современные методы, предполагающие применение технических устройств.

Синхронные счётчики с асинхронным переносом

Синхронные счётчики в отличие от асинхронных переключение разрядов идёт без задержки, то есть параллельно. Эта параллельность достигается за счёт более сложной внутренней связи между триггерами. Но также это привело к тому, что управлять данными счётчиками несколько сложнее, чем асинхронными. Зато возможностей у синхронных счётчиков значительно больше. Для увеличения разрядности синхронных счётчиков в данных типах счётчиков используется специальные выходы. От принципа формирования сигнала на этих выходах синхронные счётчики делятся на счётчики с асинхронным (последовательным) переносом и счётчики с синхронным (параллельным) переносом.

Основная суть работы синхронных счётчиков с асинхронным переносом заключается в следующем: переключение разрядов осуществляется одновременно, а сигнал переноса вырабатывается с некоторой задержкой. Быстродействие данных счётчиков выше, чем асинхронных, но ниже чем чисто синхронных. Типичными представителями синхронных счётчиков с асинхронным переносом являются микросхемы К555ИЕ6 и К555ИЕ7.

Микросхемы ИЕ6 и ИЕ7 полностью одинаковы различие заключается в том, что ИЕ6 является двоично-десятичным счётчиком, а ИЕ7 – полностью двоичным. Данные счётчики являются реверсивными, то есть могут работать как на увеличения числа, так и на уменьшение, для этого они имеют счётные входы: +1 (увеличение по положительному фронту) и -1 (уменьшение по положительному фронту). Для выхода сигнала переноса при прямом счёте используется выход CR, а при обратном счёте вывод BR. Вход R является входом обнуления счётчика. Также есть возможность предварительной установки выходного кода параллельным переносом с входов D1, D2, D4, D8 при низком логическом уровне на входе WR.

После сброса счётчик начинает считать с нуля, либо с числа, которое установлено параллельным переносом. Двоично-десятичный счётчик считает до десяти, потом обнуляется и вырабатывает сигнал переноса на выходе CR или BR при обратном счёте. Двоичный счётчик же считает до 15 и происходит обнуление.

Синхронные счётчики с асинхронным переносом нашли более широкое применение, чем асинхронные счётчики: делители частоты, подсчёт импульсов, измерение интервалов времени, формировать последовательности импульсов и другое.

Вычитающий счетчик

Состояния трехразрядного вычитающего счетчика приведены в табл. 2.6. Из таблицы следует, что исходным состоянием счетчика служит единичное состояние всех разрядов.
 

Схема с использованием вычитающего счетчика ( см. рис. 15.14) имеет много общего со схемой на рис. 15.9. Существенным отличием является то, что вместо элемента И — НЕ на выходе вычитающего счетчика включен дизъюнктор. Работа схемы происходит следующим образом.
 

При построении асинхронного вычитающего счетчика достаточно заменить выходы Q триггеров на прямые выходы Q. В этом случае при поступлении импульса сброса R на всех выходах счетчика установятся единичные уровни, а при поступлении счетных импульсов на вход С, триггеры счетчика будут изменять свои состояния, описываемые последовательно убывающими двоичными числами.
 

Синтезируйте четырехразрядный асинхронный двоичный вычитающий счетчик на основе асинхронных Г — триггеров.
 

Блок таймера содержит 14-битовый вычитающий счетчик, 16-битовый регистр хранения, схему формирования выходного сигнала и схему управления таймером. Счетчик выполняет основную функцию данного блока, заключающуюся в подсчете импульсов, поступающих извне на вход TIMER IN. Регистр хранения в 14 младших битах содержит коэффициент счета N, который загружается в него при подготовке таймера к работе и задает начальное состояние счетчика. Два старших бита этого регистра составляют регистр режима ( RR), в котором хранится код ТМ2ТМ1 заданного режима работы таймера. Схема формирования обеспечивает форму сигнала TIMER OUT в соответствии с режимом работы таймера. Этот сигнал обязательно изменяет свое значение в момент окончания счета. Схема управления реализует заданный режим работы таймера и, в частности, осуществляет перезагрузку числа N из регистра в счетчик при организации циклической ( непрерывной) работы таймера.
 

Сначала рассмотрим принцип работы вычитающего счетчика.
 

Включение канала мультиплексора производится вычитающим счетчиком тактовых импульсов частотой 1Т 2 МГц ( таймером), в который в момент Т ( рис. И — — / прохождения мгновенным фазным напряжением и через нуль записывается числ N / 4, равное количеству тактовых импульсов, размещающихся на интервале времени в четверть периода промышленной частоты. Запись числа производится импульсом и и в момент изменения знака с отрицательного на положительный ( положительного перехода через нуль) мгновенным фазным напряжением.
 

На рис. 12.19 приведена схема вычитающего счетчика.
 

На рис. 3.46 показана схема вычитающего счетчика с последовательной передачей переносов. Для повышения скорости работы счетчика могут быть использованы последовательно-параллельные цепи передачи переносов. Как и суммирующий счетчик, вычитающий счетчик имеет период циклической работы, равный 2 импульсов.
 

В измерительных приборах некоторых типов применяются вычитающие счетчики.
 

Как посчитать электроэнергию по счетчику

Чтобы исключить ошибки, необходимо проводить расчет грамотно.

Где найти информацию о тарифе

Для самостоятельного определения суммы оплаты электроэнергии за текущий период нужно точно знать стоимость услуги. В зависимости от региона РФ, а также дополнительных параметров (вид населенного пункта, наличие определенных электрических приборов и ставок в разное время суток), тариф для населения может существенно отличаться.

Узнать стоимость для конкретной территории можно следующим образом:

1. Уточнить на сайте или в офисе исполнителя коммунальных услуг. Данные обязательно указываются на стендах в специализированных центрах оплаты.
2. При повышении тарифов сведения публикуются в официальной прессе и на сайте региональной комиссии, которая занимается этим вопросом. Также на ресурсе ведомства есть онлайн-калькулятор, который условно рассчитывает плату за указанный временной промежуток.
3. Посмотреть в квитанции. В период, когда происходит повышение тарифов, возможны некоторые разночтения.

Расчет

Посчитать плату за потребленную электроэнергию несложно, для этого необходимо действовать по определенной схеме, в зависимости от разновидности устройства.

Однотарифный прибор учета электроэнергии

Условно текущие показания составляют 000354, за прошлый месяц – 000296.

Тариф для жителей Москвы, которые проживают в газифицированных домах, не подпадающих под территорию, приравненную к сельской местности, на второе полугодие 2018 года составляет 5,38 р. за кВт/ч.

Исходя из имеющихся значений, подсчет расхода и суммы платежа за текущий месяц будет следующий:

354–296=58 кВт/ч х 5,38 р. = 312,04 р.

Двухтарифный ИПУ

Показания электросчетчика за новый расчетный период: Т1 – 000898, Т2 – 000576. Предыдущие значения: Т1 – 000840, Т2 – 000539.

Тариф для зоны пика в Москве (в домах с газовыми плитами) составляет 6,19 р., для ночного периода – 1,92 р.

Определять расход и оплату нужно поэтапно, сначала необходимо вычислить текущее потребление:

Т1. 898–840=58 кВт/ч х 6,19=359,02 р.

Т2. 576–539=37 кВт/ч х 1,92=71,04 р.

Итого за месяц: 359,02+71,04=430,06 р.

Трехтарифный электросчетчик

Необходимо снять показания трех зон: Т1 – 000587, Т2 – 000456, Т3 – 000832. Данные за прошедший месяц: Т1 – 000545, Т2 – 000415, Т3 – 000780.

Тарифы по времени: зона пика – 6,46 р.; ночь – 1,92 р.; полупик – 5,38 р.

Чтобы узнать, сколько требуется заплатить за месяц, нужно считать расход последовательно.

Т1: 587–545=32 кВт/ч х 6,46=206,72 р.

Т2: 456–415=41 кВт/ч х 1,92 = 78,72 р.

Т3: 832–780=53 кВт/ч х 5,38 = 285,14 р.

Далее необходимо сложить все данные:

206,72+78,72+285,14=570,58 р.

Именно эту сумму нужно оплачивать за свет.

Учитывается, что итоговые цифры в квитанции могут несколько отличаться: необходимо обращать внимание на строку «ОДН», которая отражает общие показания по дому и входит в оплату

Десятичный счетчик.

Десятичный счетчик состоит из декадных счетчи­ков, причем
число декадных счетчиков равно макси­мальному разряду десятичных чисел, которые
счетчик может считать. Каждый декадный счетчик является двоично-десятичным. Он
считает в двоично-десятичном коде от 0 до 10. При поступлении на вход декадного
счетчика десятого импульса все его выходы устанавли­ваются в нулевое состояние.
Схема декадного счетчика и временные диаграммы показаны на рис.2.

Рис. 2. Декадный счетчик.
Временные диаграммы. Структурная схема.

Благодаря обратной связи инвертирующего выхода третьего
триггера со входом первого триггера на входе первого триггера J = Q₃
= 1, пока не пришел и не закон­чился восьмой импульс. После окончания восьмого
им­пульса Q₃ = 0. В соответствии с таблицей состояний
JK-триггера выход первого триггера (на рис. 2 второй справа) Q₁ = 0,
так как для него J = Q₃ = 0; К = 1. Второй триггер (на рис.
13.3 а третий справа) является Т-триг­гером, так как у него J = К = 1 = const,
и управляется он срезом импульса Q₁. В соответствии с временными диа­граммами
(рис.2) его переключение произойдет лишь после 14-го импульса. Третий триггер
имеет J = J₁ = J₂ = 0; К = K₁ = К₂
= 1. По окончании десятого импульса он переключается в нулевое состояние срезом
импульса Q. Из временных диаграмм видно, что после десятого им­пульса
выходы всех триггеров находятся в нулевом со­стоянии. Если выход Q₃
подать на вход С нулевого триггера следующего декадного счетчика, то на выходе
этого триггера Q становится равным 1 по окончании импульса Q₃
первого декадного счетчика. Очевидно, что первый декадный счетчик считает
единицы, а второй — десятки.

Делитель частоты

Делитель
частоты — электронное устройство, уменьшающее в целое число раз частоту
подводимых к нему периодических колебаний. Их используют в синтезаторах
частоты, кварцевых часах, в телевизионных устройствах синхронизации генераторов
развёрток и др. Для деления частоты применяют: электронный счётчик (см. Триггер),
самовозбуждающийся генератор синусоидальных колебаний и т.д..

Делители частоты считают входные
импульсы до некоторого задаваемого коэффициентом счета состояния, а затем
формируют сигнал переключения триггеров в нулевое состояние, вновь начинают
счет входных импульсов до задаваемого коэффициента счета.

Регистры

Регистр — последовательное логическое устройство, используемое для
хранения n-разрядных двоичных чисел и выполнения преобразований над ними.

Регистр представляет собой
упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу
разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое
устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над
словами. Фактически любое цифровое устройство можно представить в виде
совокупности регистров, соединенных друг с другом при помощи комбинационных
цифровых устройств.

Регистры классифицируются по
следующим видам:

1.Параллельные
или накопительные (регистры памяти, хранения);

2.Последовательные
или сдвигающие.

В свою очередь сдвигающие
регистры делятся:

·по способу ввода-вывода информация: параллельные;
последовательные; комбинированные;

·по направлению передачи информации:
однонаправленные; реверсивные.

Типичными являются следующие
операции:

·прием
слова в регистр;

·передача
слова из регистра;

·поразрядные
логические операции;

·сдвиг
слова влево или вправо на заданное число разрядов;

·преобразование
последовательного кода слова в параллельный и обратно;

·установка
регистра в начальное состояние (сброс)

Элементарной
ячейкой электронной памяти является триггер, способный сохранять 1 бит
записанной в нем информации. Регистром называется устройство из триггеров, предназначенное
для записи, хранения и выдачи информации. Каждый разряд двоичного числа
записывается в своем триггере, поэтому число триггеров в регистре определяет
разрядность записываемого числа. Наиболее распространенным видом регистров
являются регистры сдвига.

Двоичные коды

Хотя двоичная система исчисления имеет многие
преимущества и широко используется в ЭВМ, однако при больших объёмах вводимой и
выводимой информации часто удобно использовать десятичную систему исчисления,
поскольку большая часть данных – в десятичной форме. С целью упрощения общения
человека с машиной разработан ряд десятичных кодов.

Для цифр 0, 1,  2,…, 9   в двоичной форме
необходимо иметь по крайней мере 4 двоичных разряда. Так как возможны 16
комбинаций у 4-ёх разрядного двоичного числа, из которых используются только
10, можно построить очень много  различных кодов. Особых интерес представляют взвешенные
коды – такие, у которых каждому двоичному разряду приписывается вес, и
каждая группа из четырех бит задает десятичное число, равное сумме весов тех
двоичных разрядов, значения которых равны 1.

Если w1, w2,
w3, w4 – веса двоичных разрядов
х1, х2, х3, х4, то десятичная цифра   N  =  w1 ∙ х1 +  w2 ∙ х2 + w3 ∙ х3 + w4 ∙ х4. Большинство
десятичных счетчиков считают по взвешенному коду с весовыми коэффициентами
8-4-2-1.

Особыми свойствами взвешенных кодов обладают  самодополняющийся
код – это такой взвешенных код, у которого сумма любого число и другого числа,
полученного из первого заменой нулей на единицы и единиц на нули равно 9. Код
8-4-2-1 несамодополяющийся. Существуют лишь 4 самодополняющихся кодов с
положительными весами – (2-4-2-1),  (3-3-2-1),  (4-3-1-1), и (5-2-1-1). Нужно
иметь в виду, что большинство чисел в самодополняющихся кодах можно представить
несколькими способами.

5 = 4 + 1 = 0101,

5 = 2 + 2 + 1 = 1011

Самодополняющиеся коды получили распространение
благодаря тому, что арифметическое устройство, обрабатывающее информацию в десятичном
виде и работающее с этими кодами аппаратно проще.

Существует много невзвешенных
двоичных кодов. Примером такого кода является код Джонсона, который реализуется
с помощью одноименного счетчика.

Пятиразрядный счетчик Джонсона с модулем счета 10.

Предположим, что все выходы триггеров установлены в
лог.0.  Тогда таблица состояний будет:

2 Краткие теоретические сведения

Счётчик – устройство для подсчёта числа входных импульсов.

Параметры счётчика:

• модуль счёта М – число устойчивых состояний;
• ёмкость Е – максимальное число, которое может быть записано в счётчик (Е=М-1);
• быстродействие (скорость перехода из состояния «все 1» в состояние «все 0» и наоборот).

Классификация:

1. По направлению счёта:

• суммирующие;
• вычитающие;
• реверсивные;

1. По способу построения цепи переноса:

• с последовательным переносом;
• с параллельным переносом;
• с комбинированным переносом;

1. По способу переключения триггера:

• синхронные;
• асинхронные.

2.1 Простейший суммирующий асинхронный счётчик

Счётчик представляет собой несколько последовательно включенных счётных триггеров. Напомним, что по каждому входному импульсу счётный триггер изменяет своё состояние на противоположное.

Если вход синхроимпульса триггера отмечен как «\», то опрокидывание триггера происходит по заднему фронту, если как «/» — то по переднему.

Для того чтобы разобраться, как работает схема двоичного счётчика, воспользуемся временными диаграммами сигналов на входе и выходах этой схемы, приведёнными на рисунке 2.2.

Пусть первоначальное состояние всех триггеров счётчика будет нулевым. Это состояние мы видим на временных диаграммах. Запишем его в таблицу 2.1. После поступления на вход счётчика тактового импульса (который воспринимается по заднему фронту) первый триггер изменяет своё состояние на противоположное, то есть единицу.

Запишем новое состояние выходов счётчика в ту же самую таблицу. Так как по приходу первого импульса изменилось состояние первого триггера, то этот триггер содержит младший разряд двоичного числа (единицы).

Таблица 2.1 – Изменение уровней на выходе суммирующего двоичного счётчика при поступлении на его вход импульсов

Подадим на вход счётчика ещё один тактовый импульс. Значение первого триггера снова изменится на прямо противоположное. На этот раз на выходе первого триггера, а значит и на входе второго триггера сформируется задний фронт. Это означает, что второй триггер тоже изменит своё состояние на противоположное. Это отчётливо видно на временных диаграммах, приведённых на рисунке 2.2. Запишем новое состояние выходов счётчика в таблицу 2.1. В этой строке таблицы образовалось двоичное число 2. Оно совпадает с номером входного импульса.

Продолжая анализировать временную диаграмму, можно определить, что на выходах приведённой схемы счётчика последовательно появляются цифры от 0 до 7. Эти цифры записаны в двоичном виде. При поступлении на счётный вход счётчика очередного импульса, содержимое его триггеров увеличивается на 1. Поэтому такие счётчики получили название суммирующих двоичных счётчиков. Если информацию снимать с инверсных выходов триггеров, то получится вычитающий счётчик.

2.2 Простейший вычитающий асинхронный счётчик

Рассмотрим схему счётчика на триггерах, опрокидывающихся по переднему фронту входных импульсов рисунок 2.3

Из временной диаграммы видим, что получился вычитающий счётчик. Если информацию снимать с инверсных выходов триггеров, то получится суммирующий счётчик.

2.3 Счётчик с произвольным модулем счёта

Для построения такого счётчика можно использовать двоичный счётчик, у которого модуль счёта М должен быть больше модуля счёта разрабатываемого счётчика с произвольным модулем счёта.

Пусть нужно сделать счётчик с М= 10.

У 4-х разрядного счётчика модуль счёта равен 16 (больше 10).

Схема счётчика представляет собой 4 последовательно включённых счётных триггера, у которых есть вход сброса R.

Число 10 в двоичной системе счисления представляется 1010. Когда на выходах счетчика будет код 1010, на выходе элемента «И» появится логическая единица, которая запустит схему гашения. Длительность импульса на выходе схемы гашения должна быть достаточна для надёжного сброса всех триггеров счётчика в 0. Разряды числа 1010, равные 1 подаются на схему «И» с прямых выходов триггеров, а равные 0 — с инверсных. Таким образом, как только счётчик досчитает до 10, произойдёт обнуление всех триггеров и счёт продолжится с кода 0000.

Рассмотрим счётчик с М=11 на основе двоичного счётчика в одной микросхеме (без инверсных выходов).
11₁₀=1011₂

В качестве схемы гашения может быть RS-триггер.

В этой схеме М=10001₂ = 17₁₀

Сигнал на входе К счётчика будет действовать в течение одного периода входных импульсов

Как снимать показания

В зависимости от модели счетчика электроэнергии, используются разные методы получения сведений.

Старые приборы учета

Индукционные устройства механического типа были популярны довольно долго. На данный момент они постепенно уступают место электронным ИПУ, которые обеспечивают лучший контроль потребления электричества. Хотя востребованность классических счетчиков постепенно снижается, они по-прежнему встречаются в частных домах и квартирах.

Прибор относится к однотарифным (однофазным), поэтому для снятия показаний не нужно выполнять сложные расчеты. Рекомендуется выбрать условный день каждого месяца списывания данных с электросчетчика, предшествующий или входящий в период подачи сведений.

Процедура довольно проста:

1. Стандартный механический аппарат имеет циферблат с 5–7 цифрами, по мере работы числа меняются от 0 до 9. После того как один отдел совершит полный оборот, начинается следующий. Циферблат разбивается на две половины: левая показывает, сколько кВт/ч израсходовано с момента подключения, вторая (красного цвета) отделена запятой и обозначает десятые (сотые) доли киловатта.
2. Списывать необходимо основную часть символов 000024,8 (семизначный порядок). За основу берется 000024 кВт/час.
3. В зависимости от требований управляющей компании или ресурсоснабжающей организации, полученные сведения нужно подавать без изменений или самостоятельно рассчитать разницу между текущим и предыдущим значением. Так, если за прошедший месяц показания составляли 000003, то: 000024–000003=21 кВт/ч.

Как в старых, так и в новых механических электросчетчиках, цифры, которые не берутся во внимание при расчетах, четко выделены в конце цифрового ряда

Процесс может быть затруднен из-за обнуления счетчика после достижения максимального значения. В такой ситуации необходимо сначала записать старые данные. Например, за май (условно) было 999969 (без цифры после запятой), новые сведения – 000003 (в начале подставляется 1, получается 1 000003).

1 000003–999969=34 кВт/ч (текущие показания).

Необходимо понимать, что любые незаконные попытки изменить сведения о расходе электричества приведут к серьезным неприятностям.

Новые счетчики

Современные одно- и трехфазные приборы учета существенно отличаются от механических. Основная разница заключается в том, что ИПУ оснащаются электронным циферблатом и могут быть многотарифными, что обеспечивает существенную экономию при потреблении электроэнергии. Чтобы правильно определить показания, необходимо разбираться в имеющихся устройствах.

Выделяют следующие разновидности:

• однотарифные, показания которых не имеют разделения на зоны;
• двухтарифные – Т1/Т2;
• трехтарифные – Т1/Т2/Т3.

С таких устройств данные снимаются следующим образом:

1. На корпусе механизма нужно нажать кнопку. Она может называться по-разному, в зависимости от модели ИПУ, чаще всего – «ПРСМ», «Ввод» или «Кадр».
2. После нажатия последовательно появляются нужные значения, которые имеют соответствующие подписи – T1, T2 или T3.
3. Основные текущие показатели из 5–6 цифр до запятой списываются поочередно, в зависимости от разновидности счетчика.
4. На электронном табло символы разделяются заметной запятой, а у некоторых ИПУ сотые и десятые доли имеют значительно меньший размер.
5. Информация передается непосредственно в УК или снабжающую организацию либо высчитывается самостоятельно.

В электросчетчиках с электронным табло после нажатия контрольной клавиши на экране высвечиваются данные: количество потребленных киловатт-часов и номер тарифа (указывается в левом верхнем углу)

Расшифровка обозначений разных электронных устройств:

• Однотарифные. Отражают общее потребление ресурса без разделения.
• Двухтарифные. Т1 – дневная зона (с 7 утра до 11 вечера), Т2 – ночной период (с 23.00 до 7.00).
• Трехтарифные. Т1 – пиковая зона, имеющая два временных отрезка: с 7.00 до 10.00 и 17.00 до 21.00; Т2 – ночь (с 23.00 до 7.00); Т3 – полупиковая зона (с 10.00 до 17.00 и с 21.00 до 23.00). Временные промежутки могут различаться в зависимости от региона.

Многотарифный ИПУ нужно правильно подключить и предварительно настроить, чтобы он фиксировал показания именно за отведенный период. В некоторых ситуациях это может потребовать согласования с исполнителем коммунальных услуг.

Прежде чем покупать и подключать многотарифные счетчики, следует проконсультироваться в энергопоставляющей компании о возможности их использования в вашем регионе

Похожие записи:

Однофазный асинхронный электродвигатель Нож для снятия изоляции с пяткой. 6 популярных марок, выбор и сравнение Esp32: знакомимся, пишем и запускаем первую прошивку Регулировка частоты и скважности на 555. генератор прямоугольных импульсов на ne555 Все об электрике своими руками от а до я Новые n-канальные mosfet-транзисторы в корпусах общепромышленного стандарта