Berezka7km.ru

Березка 7км
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Исследование счетчиков электрических импульсов

Исследование счетчиков электрических импульсов

Работа выполняется на платах П2, П3 и П5 с использованием технологических карт II-4 (рис. 13), III-1 (рис. 16), V-1, V2, V3 (рис. 22 – 24). Объем заданий к работе является следующим.

Домашняя подготовка

1. Повторить принцип действия счетного триггера, нарисовать временные диаграммы на входах и выходах счетного триггера.

2. Нарисовать функциональную схему и изучить принцип действия четырехразрядного кольцевого счетчика на сдвигающем регистре.

3. Изучить функциональные схемы и принцип действия суммирующего, вычитающего и реверсивного счетчиков с представлением информации в двоичном и позиционном кодах.

4. Зарисовать в тетради условно-графические изображения счетчиков на ИМС К155ИЕ5 и К155ИЕ7. Объяснить функциональное назначение всех входов и выходов.

5. Начертить в тетради схему стенда для исследования суммирующего и вычитающего счетчиков с использованием универсальных триггеров К155ТМ2.

6. Нарисовать временные диаграммы напряжений на входах и выходах указанных счетчиков.

7. Начертить схему стенда для исследования суммирующего счетчика с использованием дополнительных логических элементов, обеспечивающего получение коэффициента пересчета, заданного преподавателем (карта V-1). Нарисовать временные диаграммы сигналов на входах и выходах счетчиков и логических элементов, которые Вы ожидаете получить при коэффициенте счета, заданным преподавателем.

8. Начертить схемы стенда для исследования реверсивного счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в режимах прямого и обратного счета (не используя режим предустановки).

9. Начертить схему стенда для исследования реверсивного счетчика в режимах прямого и обратного счета с предварительной записью информации.

10. Продумать и записать в тетрадь алгоритм подачи сигналов при использовании счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в режимах прямого и обратного счета с предварительной записью информации.

11. Начертить временные диаграммы сигналов на входах и выходах счетчика, которые Вы ожидаете получить в этих режимах при подаче импульсов на входы «+1» и «-1», число которых задано преподавателем.

12. Продумать возможность наращивания коэффициента счета реверсивных счетчиков. Нарисовать функциональную схему реверсивного счетчика с коэффициентом счета 256.

13. Продумать возможность использования реверсивного счетчика с предустановкой в качестве:

· делителя частоты с перестраиваемым коэффициентом деления;

· числоимпульсного генератора импульсов, который после запуска выдает число импульсов от 1 до 15 (по заданию преподавателя).

14. Продумать форму отчетных таблиц для выполнения практической части лабораторной работы.

Выполнение работы

1. Собрать на плате П2 (карта II-4) счетный триггер, для чего соединить внешней перемычкой контакты 2 и 6 ИМС D3. Исследовать работу T-триггера, измеряя уровни сигналов на входах и выходах с помощью осциллографа.

2. Включив плату П3 (карта III-1), собрать функциональную схему кольцевого счетчика и исследовать его работу.

3. Исследовать функциональную схему четырехразрядного двоичного суммирующего счетчика (плата П5, карта V-1). Первоначально подачей входных импульсов установить на выходе счетчика нулевой код. Затем, подавая одиночные импульсы и используя светодиодную индикацию, заполнить таблицу состояний счетчика в режиме прямого счета.

4. Изменить схему стенда (карта V-2) с целью реализации режима обратного счета. Заполнить таблицу состояний для указанного режима счетчика.

5. Собрать схему стенда для счетчика с коэффициентом пересчета, заданным преподавателем (карта V-1). Заполнить таблицу состояний счетчика и нарисовать временные диаграммы сигналов на входах и выходах счетчика.

6. Исследовать счетчик на микросхеме К155ИЕ7 (карта V-3) в режиме прямого счета. Заполнить таблицу состояний.

7. Повторить испытания счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в режиме обратного счета.

8. Провести исследование счетчика К155ИЕ7 в режиме с предварительной установкой счетчика в состояние, заданное преподавателем.

9. Исследовать работу счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в режиме предварительной записи информации, а также в режимах прямого и обратного счета с переполнением или с обнулением счетчика (по заданию преподавателя). Зарисовать временные диаграммы сигналов на входах и выходах счетчика в этих режимах.

Зачет

1. Объяснить экспериментальные данные.

2. Объяснить причины ограничения разрядности в счетчиках с последовательным переносом сигнала.

3. Привести примеры использования счетчиков в устройствах детского технического творчества, приборах для физических исследований, в ЭВМ.

4. Пояснить необходимость наличия выходов переноса у реверсивного счетчика.

Рис. 21 . Схема к карте V-1.
Рис. 22 . Схема к карте V-2.
Рис. 23 . Схема к карте V-3.

Лабораторная работа 7

Исследование стандартного

Арифметическо-логического

Устройства

Работа выполняется на плате П6 с использованием технологической карты VI-1 (рис. 25). Стандартное АЛУ на микросхеме К155ИП3 может выполнять 64 логических или арифметическо-логических операций в зависимости от кодов и уровней сигналов, подаваемых на управляющие входы S, M и вход P.

Читайте так же:
Счетчик очков для аэрохоккея

Для знакомства с принципом действия АЛУ можно ограничиться значительно меньшим набором операций, уже известных студентам, проделавшим предыдущие лабораторные работы. Список этих операций и соответствующие им коды S приведены в таблице 1.

Таблица 1. Таблица входных кодов и выполняемых операций.

П/п

Код операции

Операция

(сигнал на

Выходе)

Тип

Операции

M

S

Присвоение или логические операции над одним операндом

Логические операции над двумя операндами

Объем заданий к работе является следующим.

Домашняя подготовка

1. Зарисовать в тетрадь функциональную схему установки для исследования АЛУ.

2. Описать функциональные назначения входов и выходов АЛУ.

3. Рассмотреть полную таблицу операций с помощью АЛУ (по заданию преподавателя), например, , , , , .

Таблица 2. Режимы работы дешифратора кода команд.

П/п

Наименование

Команды

Код команды

Такт

SB3

Управляемое

Устройство

И его вход

Светящийся

Светодиод

Выполнение работы

1. Провести исследования логических операций, выполняемых арифметическим блоком.

2. Результаты исследований представить в виде таблиц истинности.

3. Провести исследования арифметических операций, выполняемых АЛУ. Каждую арифметическую операцию выполнить над 3 – 4 парами чисел. При этом необходимо учитывать сигнал переноса. Операцию вычитания выполнить двумя способами, в том числе заменяя эту операцию сложением, преобразуя код вычитаемого в дополнительный.

4. Результаты исследования представить в виде таблицы.

5. Составить программу вычислений, включающую 3 – 4 команды (по заданию преподавателя). Провести расчет по разработанной программе. В таблице 2 представлены режимы работы дешифратора кода команд, используемого при выполнении лабораторной работы.

Зачет

1. Знать назначение и функциональный состав всех узлов, используемых на стенде для исследования АЛУ.

2. Уметь составлять алгоритм выполнения любых операций по заданию преподавателя.

3. Пояснить, как можно использовать рассмотренный стенд на занятиях в школе при изучении курса «Основы информатики».

Рис. 24 . Схема к карте VI-1.

Лабораторная работа 8

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Порядок выполнения работы

Цель работы: изучение структуры и алгоритмов работы синхронных и асинхронных триггеров; изучение принципов построения синхронных счетчиков.

Используемые приборы и оборудование в программе Electronics Workbench:двухвходовые логические элементы, RS-, JK- и D-триггеры; двухпозиционные переключатели, логические пробники, семисегментные индикаторы; источник сигнала «5 В», источник сигнала «0 В».

Краткие теоретические положения

Общие сведения. Триггерами называют класс электронных устройств, обладающих способностью сколь угодно долго находиться в одном из двух устойчивых состояний.

В отличие от комбинационных логических схем (КЛС), триггеры – это логические устройства с памятью. Это свойство обеспечивается наличием в них обратных связей. Выходные сигналы триггеров в общем случае зависят не только от текущих входных сигналов, но и предыдущих состояний триггера, а значит, и от предыдущих входных сигналов.

Триггеры могут быть синхронными и асинхронными. В зависимости от алгоритма работы триггеры могут иметь информационные, установочные и управляющие (тактовые) входы. Установочные входы устанавливают состояние триггера независимо от состояния других входов. Управляющие входы (входы синхронизации) управляют записью данных, подающихся на информационные входы.

Наиболее распространенными являются триггеры RS-, JK-, D- и T-типов.

RS-триггер– это один из простейших автоматов с памятью, который может находиться в одном из двух устойчивых состояний (0 или 1). Он имеет два установочных входа: S (Set – установить в 1) и R (Reset – сбросить в 0). Если подать на оба установочных входа нули, то триггер хранит предыдущее состояние. Каждое состояние устойчиво и поддерживается за счет обратных связей. Подача на оба информационных входа единиц запрещена. RS-триггер обычно выполняется с парафазными выходами на элементах И-НЕ или ИЛИ-НЕ. RS-триггер может асинхронным или синхронным.

Зависимость Q t +1 от Q t характеризует свойство запоминания предыдущего состояния. Граф на рис. 1 показывает эту зависимость для RS-триггера.

Рис. 1. Граф переходов RS-триггера Рис. 2. Граф переходов RS-триггера (другой вариант)

Этот граф показывает, что схема, которая находилась в состоянии Q=0, сохраняет это состояние при воздействии входных наборов R=0; S=0 и R=1; S=0. Если же на вход схемы, находящейся в состоянии Q=0 подействовать набором R=0; S=1, то она переходит в состояние Q=1 и сохраняет его под действием наборов R=0; S=0 и R=1; S=0. На рис. 2 этот граф перерисован более компактно: входные сигналы, которые могут принимать значения как 0, так и 1, обозначены как Х, а последовательность обозначения входных сигналов соответствует порядку R, S.

Читайте так же:
Как идет расчет по общедомовым счетчикам

Триггер типа JKможет быть выполнен только синхронным. Помимо информационных входов J и K он имеет тактирующий вход (или вход синхронизации) C. Также он может иметь асинхронхронные установочные входы Ra и Sa, которые имеют приоритет над входами J и K.

D-триггертакже выполняется синхронным. Он имеет один информационный вход (D – Date), может иметь также асинхронные входы сброса в 0 и установки в 1.

Счетчикомназывают схему, предназначенную для выполнения микроопераций счета и хранения слов. Если микрооперация счета выполняется в канонической двоичной системе счисления (с естественным порядком весов), то такой счетчик называется счетчиком с естественным порядком счета. Если микрооперация выполняется в неканонической системе, то такой счетчик называется счетчиком с произвольным порядком счета.

По способу реализации цепей переноса (заема) между разрядами счетчики подразделяются на следующие типы: с последовательным переносом; с параллельным переносом; с групповым переносом.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Исследование RS-триггера. Запустите программу Electronics Workbench. Разработайте схему по рис. 3. Включите схему. Последовательно подайте на входы схемы следующие комбинации сигналов: 1) R=1, S=0; 2) R=0, S=0; 3) R=0, S=1; 4) R=0, S=0. Для каждого перехода (изменения состояния или сохранения предыдущего) нарисуйте отдельный граф перехода. По результату эксперимента заполните таблицу 1.

рис.3. RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ

рис.4. RS-триггер на элементах И-НЕ

Таблица 1. Переходы RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ

Q (t)Q (t+1)RS

Разработайте схему по рис. 4. Включите схему. Последовательно подайте на входы схемы следующие комбинации сигналов: 1) R=1, S=0; 2) R=1, S=1; 3) R=0, S=1; 4) R=1, S=1. Для каждого перехода (изменения состояния или сохранения предыдущего) нарисуйте отдельный граф перехода. По результату эксперимента заполните таблицу 2.

Таблица 2. Переходы RS-триггера на элементах И-НЕ

Q (t)Q (t+1)RS

Задание 2. Исследование JK-триггера. Разработайте схему по рис. 5. Включите схему. Подавая различные сигналы на входы J, K, C, R, S, наблюдайте за состоянием выходов. По результатам эксперимента заполните таблицу 3.

Таблица 3. Назначение входов исследуемого JK-триггера

ВходНазначениеАктивный уровень (0, 1, задний/передний фронт)
J
K
C
R
S

После заполнения таблицы установите S=R=0 и подавайте остальные входные сигналы по временной диаграмме, изображенной на рис. 6. Достройте временную диаграмму.

рис. 5. Схема исследования синхронного JK-триггера

Рис. 6. Временная диаграмма исследования синхронного JK-триггера

Задание 3. Исследование D-триггера. Разработайте схему по рис. 7. Включите схему. Подавая различные сигналы на входы D, C, R, S, наблюдайте за состоянием выходов. Затем, подавая входные сигналы по временной диаграмме на рис. 8, достройте временную диаграмму.

рис. 7. Схема исследования синхронного D-триггера

Рис. 8. Временная диаграмма исследования синхронного D-триггера

Задание 4. Исследование счетчика на D-триггерах. Откройте файл sch6_01.ewb (рис. 10). Включите схему. Подавая счетные импульсы (ключ С), наблюдайте состояние выходов при помощи логических пробников и семисегментного индикатора. Составьте временную диаграмму работы исследуемого счетчика (рис. 9). Обратите внимание на сигналы, формируемые инверсными выходами триггеров. Определите коэффициент счета счетчика.

Рис. 9. Временная диаграмма исследования счетчика

рис 10. Схема исследуемого счетчика

Задание 5. Синтезировать счетчик с параллельным переносом на указанном синхронном триггере по своему варианту (см. табл. 4).

Реализовать в программе Electronics Workbench синтезированный счетчик и проверить правильность его функционирования.

Схема для исследования счетчика

скачать Лабораторная работа

ИССЛЕДОВАНИЕ СЧЁТЧИКОВ И РЕГИСТРОВ.
Цель: изучение параметров и характеристик счётчиков и регистров, а также их схемных реализаций, широко применяемых в цифровых устройствах.
1. Счётчики

Счётчиком называют узел цифровых устройств, который предназначен для подсчёта числа входных импульсов и хранения двоичного кода числа подсчитанных сигналов.

Счётчики применяют для осуществления последовательного выполнения команд программы, подсчёта числа циклов выполненных операций, образования адресов при обращении к запоминающим устройствам.

Счётчики – это конечные автоматы, внутреннего состояния которых определяются только количеством сигналов лог.1, пришедших на вход. Сигналы лог.0 не изменяют их внутреннее состояние.

Различают счётчики с естественным и произвольным порядком счёта. Счётчики с естественным порядком счёта изменяют на единицу код формируемого или выходного сигнала при поступлении на вход каждой единицы. Счётчики с произвольным порядком счёта, называемые также пересчётными схемами формируют выходные сигналы только после подачи на их вход определённого количество единиц.

Читайте так же:
Iphone отключен как сбросить счетчик

Счётчики делятся на суммирующие, вычитающие и реверсивные, т.е. позволяющие как прибавить, так и вычесть очередную пришедшую на вход единицу.

Модулем счёта (или коэффициентом пересчёта) М называют количество поступивших на вход единиц, которое возвращает счётчик или пересчётную схему в исходное состояние.

Элементарными конечными автоматами в счётчиках являются триггеры. Количество триггеров, необходимое для реализации счётчика или пересчётной схемы, равно

, – ближайшее целое число.

Если возможное количество внутренних состояний счётчика окажется больше модуля счёта , то часть состояний () являются избыточной или запрещенной.

Основными параметрами счётчиков является ёмкость, равная (для суммирующего счётчика это максимальное число единиц, которое может быть сосчитан), и быстродействие, определимое разрешающей способностью (минимально допустимым интервалом времени между входными сигналами, при котором еще не происходит сбоя, т.е. пропуска счета сигналов) и временем установки кода (интервалом времени между моментом поступления на вход единицы и моментом завершения перехода счётчиков новое состояние).

Как и все дискретные автоматы, счётчики может быть асинхронными и синхронными (тактируемыми). Счётчики бывают последовательными, если при поступлении входного импульса триггеры перебрасываются последовательно друг за другом, и параллельными когда управляющий сигнал воздействует на все триггеры.

Рассмотрим работу суммирующего счётчика с последовательным переносом, у которого . Для синтеза необходимы триггера, соответствующие трем разрядам двоичного выходного числа. Обозначим через – старший, а через – младшие разряды. Выходные сигналы кодируются предельно просто: и . Простейшая схема счётчика с последовательным переносом, построенная на Т-триггерах, показана на рис. 1

В таблицах переходов (табл.1) показано, как изменяется состояния счётчика после каждого очередного импульса.

Таблица 1

Такт012345678
Q3000011110
Q2001100110
Q1010101010

Триггеры в этой схеме переключаются из одного положения в другое при переходе уровня сигнала на счетном входе с низкого на высокий. Из табл.1 видно, что триггер младшего разряда переключается от каждого входного счетного сигнала . Частота переключения каждого следующего триггера уменьшается в двое по сравнению с частотой переключения предыдущего. Следовательно, кроме основной операции счета импульсов, счётчик обеспечивает деление частоты следование импульсов. Если частоту следования импульсов, поступивших на вход сигнал изменяется с частотой , на выходе — с частотой и т.д.

Обычно счётчик (рис. 1) дополняется цепями установки нуля (уст.0), сигналами выдачи прямого кода и т.д. Для надежной установки «0» в счетчике рис.1 сигнал уст.0 должен превышать по длительности входные сигналы и время появления сигналов переноса, возникших при переходе триггера из состояния «1» в состояние «0».

Недостатком последовательных счетчиков является малое быстродействие, поскольку срабатывание триггеров происходит последовательно друг за другом. Например, с приходом 4-го тактового импульса счётчик из состояния 011 переходит в состояние 010-000-100.

Быстродействие счётчика можно увеличить, если реализовать одновременной перенос в каждом разряде. Такой перенос осуществляется в схемах параллельных счётчиков.

Рабочее задание

1. Собрать схему последовательного 4-х разрядного двоичного счетчика с последовательным переносом.

    • Выходы соединить с любыми гнездами индикатора на вспомогательном устройстве; свечение светодиода свидетельствует о наличии на выходе сигнал лог.1.
    • Вход «R» соединить с блоком одиночных отрицательных импульсов (формирователем отрицательных перепадов напряжения).
    • Произвести сброс счетчика в нулевое состояние, для чего на вход R (уст.0) подать отрицательный импульс;
    • На вход «С» подать положительный импульсы с блока формирователя положительных перепадов напряжения; для исследования всех возможных состояний счетчика необходимо подать импульсов (где N=4 — количество разрядов счетчика); все значения входных и выходных сигналов занести в таблицу переходов табл. 2.
    • Построить временную диаграмму работы счётчика.

В течение первых девяти входных импульсов на выходе элементов Э2 и Э3 установится высокий уровень напряжения и схема работает как обычный последовательный двоичный счётчик. С приходом десятого импульса (код 1010), когда и , состояние элементов Э3 и Э2 изменяются и низкий уровень выходного напряжения Э3 при R=1 обнуляет все разряды счётчика, т.е. десятым импульсом счётчик возвращается в исходное нулевое состояние.

Рабочее задание

2. Собрать схему двоично-десятичного счётчика (рис. 2). Выполнить следующие действия:

    • Выходы соединить с любыми гнездами индикатора на вспомогательном устройстве. Вход «С» соединить с блоком выдачи положительных импульсов вход;
    • Произвести сброс счетчика, для чего на вход «R» подать отрицательный импульс от блока выдачи одиночных отрицательных импульсов;
    • На вход «R» подать постоянный сигнал лог.1;
    • На вход «С» подать положительный импульсы; для исследования всех возможных состояний счетчика необходимо подать на вход «С» 10 импульсов; все значения входных и выходных сигналов занести в таблицу переходов (табл. 2).
    • Построить временную диаграмму работы счетчика.
Читайте так же:
Как узнать свой вес счетчик

Если коэффициент пересчета равен , где — количество триггеров в схеме, то такой счётчик называется счётчиком Джонсона (рис. 3). В схеме счётчика Джонсона используется перекрестная обратная связь с инверсного выхода последнего триггера на прямой вход первого триггера. С приходом каждого тактового импульса перебрасывается только один триггер, при чем по мере поступления тактовых импульсов счётчик сначала заполняется единицами, а потом от них освобождается (табл. 3).

Таблица 3

Такт012345678
Q1011110000
Q2001111000
Q3000111100
Q4000011110

Рабочее задание

3. Собрать схему счётчика Джонсона (рис. 3). Провести исследования схемы счетчика в соответствии с п.1, подавая на вход «С» тактовых импульсов.

На основе недвоичных счётчиков можно построить схемы счётчиков делителей, которые осуществляют подсчёт поступающих импульсов. Коэффициент пересчёта таких схем равен M. После каждого M -го импульса, поступающего на вход счётчика – делителя, формируется один прямоугольный импульс на выходе. В данной работе предлагается исследовать две схемы последовательных счётчиков-делителей с модулями M=5. Схемы этого делителя приведена на рис. 4.

Рабочее задание

4. Собрать схемы счетчика-делителя на 5 (рис. 4) Выполнить следующие действия:

Регистром называют цифровой узел, осуществляющий приём, хранение и выдачу двоичных чисел в определённом коде. В отличие от запоминающих устройств в регистрах информация хранится не более нескольких тактов. Запоминающими элементами в регистрах служат триггеры, число которых равно числу разрядов хранимых чисел. Комбинационные схемы регистров служат для ввода и вывода хранимых чисел, преобразование их кодов, сдвига кодов на то или иное число разрядов.

Регистры подразделяют на параллельные (регистры памяти), последовательные (регистры сдвига) и параллельно – последовательные (в которых, например, ввод осуществляется в параллельном коде, а вывод в последовательном и наоборот).

В регистрах памяти числа вводят и выводят в параллельном коде, регистрах сдвига в последовательном; поэтому в регистрах памяти число вводится (выводятся) за один такт, а в регистрах сдвига – за n –тактов, где n— разрядность чисел.

По способу ввода –вывода различают регистры однофазного и парафазного тактов. В однофазных ввод (вывод) производится только в прямом, так и в обратном кодах. Вид осуществляемого ввода (вывода) определяется сигналами управления.

Исходным состоянием регистра является нулевое. После ввода двоичного числа х1 триггеры переходят в состоянии, соответствующие значениям разрядов числа х1, которое хранится до момента передачи его другому устройству либо до ввода в регистр другого числа х2. В последнем случае в параллельных регистрах можно производить поразрядные логические операции с хранимым числом х1 вновь вводимым х2. Вид логических операций зависит от типа триггеров (RS-, JK-, D— триггеров ), составляющих регистр, и комбинациями сигналов управления, подаваемых к регистру.

В последовательных регистрах с помощью сдвигающих (обычно синхронизирующих) импульсов осуществляется сдвиг кода хранимого числа влево и вправо на один разряд при каждом сдвигающем импульсе. При этом разряд за разрядом, начиная с младшего (при сдвиге вправо) или старшего (при сдвиге влево), число выводятся в последовательном коде. В вычислительной технике регистр сдвига применяют для преобразования последовательного в параллельный (и обратно), для умножения и деления многоразрядных двоичных чисел, построение распределителей импульсов, преобразования кодов и т.п.

Параллельный регистр (регистр памяти).

Схема 4-х разрядного регистра на D триггерах показано на рис. 5. Объединение входов каждого триггера общей шиной образует шину гашения (уст.0). Для установления регистра в состояние 0 необходимо подать сигналы по шине уст.0. Входы — информационные, предназначенные для приема параллельного двоичного кода . С прямых выходов триггеров снимается двоичное число в прямом коде, а инверсного выходов в обратном коде. Запись двоичного числа регистр производится только при подаче на шину «С» синхронизирующего сигнала.

Рабочее задание

5. Собрать схему параллельного регистра (рис. 5). Выполнить следующие действия:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7. ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И ИСПЫТАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Изучить устройство и принцип работы индукционного счетчика электроэнергии. Научиться правильно подключать счетчик и производить его проверку.

Элементы теории

Для измерения энергии постоянного тока применяются электродинамичес-кие, энергии переменного тока — индукционные счетчики. Электрические счетчики представляют собой суммирующие приборы и их показания нарастают с течением времени в соответствии с током нагрузки.

Читайте так же:
Принтер brother dcp 1510 сброс счетчика

Индукционный счётчик переменного тока имеет два электромагнита. Катушка одного электромагнита (ЭU), состоящая из большого числа витков тонкой проволоки (катушка напряжения), включается в сеть параллельно. Проходящий по этой катушке ток IU и магнитный поток ФU электромагнита пропорциональны напряжению. Индуктивность катушки велика, поэтому ток IU и ФU отстают по фазе от напряжения на угол, близкий к 90 о . Поток Ф этой катушки разветвляется на рабочий поток ФU и шунтирующий поток ФL (рис.1).

Другой электромагнит (ЭI ) снабжен катушкой, состоящей из небольшого числа витков толстой проволоки, рассчитанный на протекание полного тока нагрузки потребителя. Эта катушка называется токовой и включается в цепь последовательно. Проходящий по этой катушке ток нагрузки I создает поток ФI , величина которого почти пропор­циональна току, к тому же в магнитной цепи этого электромагнита имеется значительный воздушный зазор. Поток ФI отстает по фазе от тока I на небольшой угол.Между полюсами электромагнитов ЭU и ЭI помещен алюминиевый диск Д на оси, укрепленной в подпятни­ках и соединенной со счетным механизмом с помощью червячной передачи. Переменные магнитные потоки электромагнитов ФU и ФI пересекают

Рис. 1. Принципиальная схема устройства индукционного счетчика

диск и наводят в нем вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов и магнитных полей электромагнитов создается вращающий момент, пропорциональный электрической мощности:

Этот вращающий момент Мвр вызывает вращение диска; при работе счетчика возникают силы трения оси в подпятнике и в счетном механизме, а также тормозной момент от магнитного успокоителя, поскольку при движении диска в поле постоянного магнита ПМ в нем наводятся еще вихревые токи.

Величину М торм можно регулировать путем перемещения ПМ тносительно оси вращения диска. При удалении магнита от оси диска М торм увеличивается. При постоянной нагрузке вращающий и тормозной моменты будут равны по величине М вр = М торм (3)

Откуда К 1 Р = К 2 n или Р = К 2 n : К 1 (4).

Умножим обе части уравнения (4) на одно и то же число, выражающее некоторое время: Р t = n t К2 / К1 (5).

Произведение Р·t есть энергия, израсходованная за время t, а произведение nt — выражает количество оборотов диска за время t.

Введем в уравнение (5) следующие обозначения: А = Рt (6) и N = nt (7).

Получим А = NК2 : К1 . (8)

Следовательно, израсходованная энергия пропорциональна количеству оборотов диска. Счетный механизм позво­ляет учитывать расход электроэнер-гии в кВт-ч.

Количество электроэнергии, которое учитывает счетчик за время одного оборота диска, называется постоянной счетчика С, имеющей размерность Вт •с/оборот. На шкале счетчика чаще указывается передаточное число (1 кВт-ч
=1250 обор. диска), тогда Сн = 1000·3600: 1250 = 2880. Кроме того, на шкале указываются номинальные значения напряжения, тока, частоты и класс точности (1; 2 и 2,5), определяемый по величине наибольшей относительной погрешности: γ = % ( 9 ) ,

СД = Р · t : N ( 10 ).

В процессе эксплуатации счетчик периодически должен проверяться. При этом устанавливают класс точности, для чего определяют действительную постоянную СД при разных нагрузках и по формуле (9) вычисляют относительную погрешность. Кроме того, проверяется чувствительность счетчика и отсутствие самохода. Для проверки чувстви­тельности счетчик загружают активной нагрузкой при номинальном напряжении.

Счетчик считается исправным, если при токе в 1% от Iном диск начинает вращаться. Для проверки на отсутствие самохода к счетчику подводят напряжение, равное 110 % от Uном при выключенной нагрузке. Диск счетчика при этом не должен вращаться. С целью устранения самохода на оси диска закрепляют „тормозной крючок», а к электромагниту напряжения ЭU прикрепляют на этом же уровне с неболь­шим зазором ферромагнитную пластину (тормозной флажок) изогнутой формы. Тогда электромагнитные силы при­тяжения способствуют удержанию диска при появлении метки в окошке счётчика. В схеме устройства счетчика можно отметить несколько второстепен-

ных деталей, служащих для повышения точ­ности его работы. На чувствитель-ность и точность счетчика существенно влияет трение в счетном механизме и оси в подпятниках, особенно при малых нагрузках. Поэтому все счетчики снабжаются компенсаторами трения — в виде короткозамкнутых витков и дополнительных обмоток из 5 – 6 витков изолированного провода на магнитопроводе электромагнита последовательного включения ЭI. Эта обмотка замыкается петлей проволочного сопротивления, изменение которой с помощью шунтирующего зажима (рис.1) приводит к изменению чувствительности счетчика.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector