Berezka7km.ru

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

Раздел 1 Элементы электронной техники

Раздел 1 Элементы электронной техники

Р
ис. 14.8. Схема кольцевого счетчика с автоматической коррекцией начального состояния.

что и регистр сдвига, т. е. К с =n. Для увеличения модуля счета можно или увеличивать количество триггеров в кольце, или включать счетчики последовательно. Так, например, счетчик на 10 импульсов (K с =10) можно реализовать последовательным соединением одного счетного триггера и кольцевого счетчика из пяти триггеров.

Основным недостатком кольцевых счетчиков является их низкая помехозащищенность. Например, если под действием помехи исчезнет записанная в счетчик единица, то все триггеры окажутся в нулевом состоянии и счетчик работать не сможет. Для устранения подобных сбоев используются различные способы коррекции состояния счетчика. Схема счетчика с автоматической коррекцией состояния приведена на рис. 14.8. В этой схеме независимо от того, в каком состоянии

после включения окажутся триггеры, после четырех тактовых импульсов на входе С установится требуемое выходное состояние

С четчики Джонсона . Разновидностью кольцевых счетчиков являются счетчики Джонсона. В этих счетчиках вход регистра соединен не с выходом Q, а с инверсным выходом Q. В результате, когда на вход счетчика поступают тактовые импульсы, то вначале все разряды счетчика заполняются единицами, а затем — нулями. Схема четырехразрядного счетчика Джонсона приведена на рис. 14.9, а

состояние его выходов приведено в табл. 14.3.

Состояние выходов четырехразрядного счетчика Джонсона

К ак следует из табл. 14.3, модуль счета счетчика Джонсона в два раза больше модуля счета простого кольцевого счетчика, т. е. К c =2 n . В счетчике Джонсона, как и в других кольцевых счетчиках, могут быть сбои, вызванные помехами. Для коррекции нарушений, вызванных сбоями, также используются способы, с помощью которых производится переход из любой запрещенной комбинации в одну из разрешенных. Счетчики Джонсона широко используются в делителях частоты импульсов, генераторах случайных чисел, в устройствах памяти и др. На базе счетчика Джонсона можно легко реализовать счетчики с любым четным модулем счета. При необходимости иметь нечетное значение модуля счета можно на вход первого разряда подавать вместо сигнала Q n сигнал Q n Q n-1 , как показано на рис. 14.9б. При этом из набора выходных состояний счетчика Джонсона исключается одна кодовая комбинация, составленная из нулей.

Двоично-десятичные , или декадные счетчики могут быть реализованы на базе двоичных счетчиков при помощи взаимной связи между отдельными триггерами, входящими в счетчик. Схема декадного счетчика, построенная на базе рассмотренного ранее четырехразрядного двоичного счетчика (рис. 14.2), изображена на

рис. 14.10 а. В этом счетчике взаимные соединения триггеров выполнены так, что первые девять счетных импульсов повторяют выходные сигналы триггеров для двоичного счетчика. Последний счетный импульс возвращает с счетчик в исходное состояние. Сигналы на выходах такого триггера приведены на рис. 14.10 б.

Рис. 14.9. Схема четырехразрядного счетчика Джонсона с четным (а) и нечетным (б) модулем счета

Рис. 14.10. Схема декадного счетчика на счетных триггерах (а) и сигналы на его выходах (б)

Как следует из временной диаграммы, сигналы на выходах счетчика для девяти импульсов совпадают с временной диаграммой, приведенной на рис. 14.2 в.Однако десятый импульс, вместо того чтобы установить счетчик в состояние 1 0 1 0, как у двоичного счетчика, через дополнительные элементы и обратные связи возвращает четвертый триггер в нулевое состояние (Q 4 =0) и препятствует установке второго триггера в единичное состояние, сохраняя его нулевое состояние (Q 2 =0). В результате после десяти импульсов состояние декадного счетчика будет такое же, как и до начала счета.

Это обеспечивается блокированием второго, а значит, и третьего триггера через элемент DD5 с выхода DD4, а также переключением триггера DD4 через элементы DD6 и DD7 отрицательным перепадом с выхода Q 1 . Выходные состояния декадного счетчика приведены в табл. 14.4. Такой десятичный счетчик обозначают как «8+2», поскольку выход Q 4 сохраняет нулевое состояние на протяжении первых восьми входных пульсов и переключается в единичное состояние во время действия двух последних импульсов. К таким счетчикам относятся многие интегральные десятичные счетчики, такие как К155ИЕ2 и др. Подобным образом можно сформировать счетчик с любым модулем счета К с .

Если используется счетчик из n триггеров на 2 n возможных состояний, то за счет

Структурная схема кольцевого счетчика

3.6. Регистры

Наиболее распространенным узлом цифровой техники и устройств автоматики являются регистры. Регистры строятся на базе синхронных одно- и двухступенчатых RS и D-триггеров. Регистры могут быть реализованы также на базе JK -триггеров. По способу приема и выдачи информации регистры делятся на следующие группы: с параллельным приемом и выдачей (рис. 3.25, а); с последовательным приемом и выдачей (рис. 3.25, б); с последовательным приемом и параллельной выдачей (рис. 3.25, в); с параллельным приемом и последовательной выдачей (рис. 3.25, г); комбинированные, с различными способами приема и выдачи (рис. 3.25, д) и реверсивные.

Регистры хранения (пямяти). Регистры с параллельным приемом и выдачей информации служат для хранения информации и называются регистрами памяти или хранения. Изменение хранящейся информации в регистре памяти (запись новой информации) осуществляется после установки на входах D . . . Dm новой цифровой комбинации (информации) при поступлении определен-

ного уровня или фронта синхросигнала (синхроимпульса) С на вход “С” регистра. Количество разрядов записываемой цифровой информации определяется разрядностью регистра, а разрядность регистра, в свою очередь, определяется количеством триггеров, образующих этот регистр. В качестве разрядных триггеров регистра памяти используются синхронизируемые уровнем или фронтом триггеры. Регистры памяти могут быть реализованы на D-триггерах, если информация поступает на входы регистра в виде однофазных сигналов и на RS-триггерах, если информация поступает в виде парафазных сигналов. В некоторых случаях регистры могут иметь вход для установки выходов в состояние “0”. Этот асинхронный вход называют входом R “сброса” триггеров регистра. На рис. 3.26 приведены схемы четырехразрядных регистров памяти на D- и RS-триггерах, синхронизируемых уровнем и фронтом синхроимпульсов (обычно четыре триггера объединены в одном корпусе ИМС).

Читайте так же:
Счетчик ревизор график работы

Рис. 3.26. Регистры хранения, на D – триггерах, синхронизируемых уровнем синроимпульса (а), фронтом (б) и на RS – триггерах, синхронизируемых фронтом (в)

Регистры сдвига. Регистры с последовательным приемом или выдачей информации называются сдвиговыми регистрами или регистрами сдвига. Регистры сдвига могут выполнять функции хранения и преобразования информации. Они могут быть использованы для построения умножителей и делителей чисел двоичной системы счисления, т.к. сдвиг двоичного числа влево на один разряд соответствует умножению его на два, а сдвиг вправо — делению на два. Регистры сдвига широко используются для выполнения различных временных преобразований цифровой информации: последовательное накопление последовательной цифровой информации с последующей одновременной выдачей (преобразование последовательной цифровой информации в параллельный код) или одновременный прием (параллельный прием) информации с последующей последовательной выдачей (преобразование параллельного кода в последовательный). Регистры сдвига могут служить также в качестве элементов задержки сигнала, представленного в цифровой форме. Действительно, регистры с последовательным приемом (вводом) и выводом осуществляют задержку передачи информации на m+1 тактов ( m+1 — число разрядов регистра) машинного времени. Регистры сдвига обычно реализуются на D-триггерах (рис. 3.27, а) или на RS-триггерах (рис. 3.27, б), где для ввода информации в первый разряд включается инвертор (первый разряд представляет собой D-триггер). Следует отметить, что все регистры сдвига строятся на базе двухступенчатых триггеров или синхронизируемых фронтом синхроимпульса. Разрядность регистров сдвига, как и у регистров хранения, определяется количеством триггеров, входящих в их состав. На рис. 3.27 приведены схемы четырехразрядных регистров сдвига, реализованных на D- и RS-триггерах, а временные диаграммы, поясняющие работу регистра сдвига, приведены на рис. 3.28.

Вывод параллельной информации из регистра сдвига (см. рис. 3.27, в) осуществляется при подключении всех триггеров регистра к отдельным выводам (на рис. 3.27, а и б эти выводы показаны штриховыми линиями). Как было сказано выше, регистры сдвига синхронизируются фронтом тактирующих импульсов, т.е. запись новой информации в триггеры регистра происходит в течение очень короткого времени — за время длительности фронта синхроимпульса, вернее в момент поступления соответствующего фронта синхроимпульса. Обычно, это “время” значительно меньше времени распространения сигнала, т.е. времени переключения триггера регистра в новое состояние. Работу регистра сдвига рассмотрим на примере схемы, приведенной на рис. 3.27, а.

Можно предположить, что в начале все триггеры регистра находятся в состоянии логического нуля, т.е. Q=0, Q1=0, Q2=0, Q3=0. Если на входе D-триггера Т1 имеет место логический 0, то поступление синхроимпульсов на входы “С” триггеров не меняет их состояния.

Как следует из рис. 3.27, синхроимпульсы поступают на соответствующие входы всех триггеров регистра одновременно и записывают в них то, что имеет место на их информационных входах. На информационных входах триггеров Т2, Т3, Т4 — уровни логического “0”, т.к. информационные входы последующих триггеров соединены с выходами предыдущих триггеров, находящихся в состоянии логического “0”, а на вход “D” первого триггера, по условию примера, подается “0” из внешнего источника информации. При подаче на вход “D” первого триггера “1”, с приходом первого синхроимпульса, в этот триггер запишется “1”, а в остальные триггеры — “0”, т.к. к моменту поступления фронта синхроимпульса на выходе триггера Т1 “ещё” присутствовал логический “0”. Таким образом, в триггер Т1 записывается та информация (тот бит), которая была на его входе “D” в момент поступления фронта синхроимпульса и т.д.

При поступлении второго синхроимпульса логическая “1” , с выхода первого триггера, запишется во второй триггер, и в результате происходит сдвиг первоначально записанной “1” с триггера Т1 в триггер Т2, из триггера Т2 в триггер Т3 и т.д. (рис. 3.28). Таким образом, производится последовательный сдвиг поступающей на вход регистра информации (в последовательном коде) на один разряд вправо в каждом такте синхроимпульсов.

После поступления m синхроимпульсов (на рис. 3.27 и рис. 3.28 m=4) регистр оказывается полностью заполненным разрядами числа, вводимого через последовательный ввод “D”. В течение следующих четырех синхроимпульсов производится последовательный поразрядный вывод из регистра записанного числа, после чего регистр оказывается полностью очищенным (регистр окажется полностью очищенным только при условии подачи на его вход уровня “0” в режиме вывода записанного числа).

Рис. 3.27. Регистры сдвига на D – триггерах а), RS – триггерах б) и комбинированный регистр на D — триггерах

Кольцевые счетчики. На базе регистров сдвига можно построить кольцевые счетчики — счетчики Джонсона. Счетчик Джонсона имеет коэффициент пересчета, вдвое больший числа составляющих его триггеров. В частности, если счетчик состоит из трех триггеров (m=3), то он будет иметь шесть устойчивых состояний. Счетчик Джонсона используется в системах автоматики в качестве распределителей импульсов и т.д.

Таблица состояний счетчика Джонсона (рис. 3.29) содержит 2m (m — количество триггеров в составе регистра) строк и m-столбцов. Количество разрядов счетчика определяется количеством триггеров (рис. 3.29). Рассмотрим схему трехразрядного счетчика Джонсона, выполненного на базе D-триггеров (регистр сдвига реализован на D-триггерах). Для построения кольцевого счетчика достаточно соединить инверсный выход последнего триггера регистра (последнего разряда) с входом “D” (с входом, предназначенным для ввода последовательной информации) первого триггера.

Читайте так же:
Счетчики для сайта google yandex

Рис. 3.29. Таблица состояний а) и схема б) счетчика Джонсона на трехразрядном регистре сдвига

Предположим, что вначале все триггеры находятся в состоянии “0”, т.е. Q= Q1=Q2=0. При этом на входе “D” первого триггера присутствует уровень “1”, т.к =1. Первым синхроимпульсом в триггер Т1 запишется “1”, вторым — единица запишется в первый триггер, из первого — во второй и т.д. до тех пор, пока на всех выходах регистра не будет “1”. После заполнения регистра единицами, на инверсном выходе триггера Т3 появится =0 и четвертым синхроимпульсом в Т1 запишется логический “0” (рис. 3.29, б).

После поступления последующих трех синхроимпульсов регистр обнуляется и на его вход “D” снова подается уровень “1”. Таким образом, цикл повторения состояния кольцевого счетчика состоит из шести тактов синхросигнала. Как видим, при работе в начале от первого триггера до последнего триггера распространяется “волна единиц”, а затем “волна нулей”. Код, в котором работает счетчик Джонсона, называют кодом ЛибауКрейга.

Генераторы чисел. На базе кольцевых счетчиков можно реализовать генераторы различных двоичных чисел. Вывод генерируемых чисел можно осуществлять как в параллельном, так и в последовательном коде.

В качестве примера рассмотрим работу трехразрядного (очевид-но, что количество разрядов может быть и более трех) генератора чисел, реализованного на базе D-триггеров. Генератор чисел представим как совокупность трехразрядного регистра сдвига и комбинационного устройства КУ, выходной сигнал которого служит “источником” информации для регистра сдвига (рис. 3.30). Входными переменными КУ являются выходные сигналы разрядных триггеров регистра сдвига Q, Q1, Q2. Цикл повторения чисел определяется 2 m — тактами синхросигнала (максимальный цикл). В таблице состояний генератора чисел использованы (рис. 3.31, а) следующие обозначения: Nп — десятичный эквивалент двоичного числа, реализуемого в параллельном коде; D — функция аргументов Q, Q1, Q2. Эту функцию можно рассматривать как последовательный код. Для получения минимальной дизъюнктивной формы записи функции D построим карту Карно (рис. 3.31, б).

Рис. 3.30. Структурная схема трехразрядного генератора чисел на D — триггерах

Схема комбинационного устройства содержит три элемента конъюнкции и один элемент дизъюнкции (рис. 3.32). При построении схемы КУ дополнительные инверторы не потребуются, т.к. триггеры регистра имеют как прямые, так и инверсные выходы.

Использование регистров сдвига в кольцевых схемах представляет практический интерес, так как его структурные схемы состоят из повторяющихся триггерных цепей, обладают наращиваемостью и пригодны для различных применений.

В приложениях приведены схемные обозначения и нумерация выводов регистров, выпускаемых в интегральном исполнении.

Обобщенная схема цвм

Как операционный элемент счетчик реализует преобразование число- импульсного кода в позиционный по некоторому основанию системы счисления. В ЭВМ счетчики используются для образования последовательности адресов команд, для счета количества циклов выполнения операций и т.д.

С точки зрения теории автоматов, счетчик — это цифровой автомат, внутреннее состояние которого является функцией количества поступивших входных сигналов.

Количество переключающих сигналов, которое надо подать на вход счетчика для того чтобы счетчик вернулся в исходное состояние, равное числу состояний счетчика, называется коэффициентом пересчета или модулем счетчика – Ксч . Счетчик называется двоичным, если Ксч = 2 m , где т — целое число, m>0, и десятичным, если Ксч = 10 p , где р — целое число, р > 0. Счетчики чаще всего строятся на триггерах различных типов, которые являются элементарными счетчиками с модулем 2.

Состояние счетчика в любой момент времени определяется кодом Q , который зафиксирован на его триггерах. Задать правила работы счетчика — значит тем или иным способом определить функцию Qn, = f(n), при п =0,1,2 . К сч , где Qn состояние счетчика после n-го входного переключающего сигнала, n номер входного переключающего сигнала. Очевидно, что Qp = Qp + К сч при любом n .

Любой счетчик с модулем К сч может быть использован как делитель частоты входных сигналов с коэффициентом деления К сч .

По порядку изменения состояний могут быть счетчики с естественным и произвольным порядком счета. В первых счетчиках значение кода каждого последующего состояния отличается на 1 от кода предыдущего состояния.

По способу переключения триггеров во время счета счетчики делятся на асинхронные и синхронные. Первые называются еще счетчиками с последовательным переносом, т.к. переход каждого триггера из одного состояния в противоположное происходит последовательно во времени. Входной переключающий сигнал непосредственно воздействует лишь на первый триггер, и каждый триггер вырабатывает переключающий сигнал для следующего соседнего триггера.

Синхронные счетчики называются еще счетчиками с параллельным переносом, т.к. в них входной переключающий сигнал непосредственно воздействует на все триггеры счетчика, что обеспечивает одновременность переходов триггеров.

ис. 4.9. Схема (а) и временные диаграммы (6) двоичного асинхронного суммирующего счетчика
На рис. 4.9, а изображен простейший способ включения триггеров, реализующий последовательный суммирующий счетчик. Показан трехразрядный счетчик с коэффициентом пересчета Ксч = 2 3 = 8, Следовательно, после подачи на вход восьми импульсов счетчик возвратится к исходному состоянию. Будем говорить, что подача на вход счетчика числа импульсов, превышающего Ксч -1 (в данном примере 7 ), вызывает переполнение счетчика.

Последовательный характер работы является причиной двух недостатков последовательного счетчика: меньшая скорость счета по сравнению с параллельными счетчиками и возможность появления ложных сигналов на выходе схемы.Допустимая скорость счета в счетчиках обоих типов определяется максимальной скоростью переключения одного триггера.

Читайте так же:
Счетчик дней до дмб для айфона

Определяя максимальную скорость счета последовательного счетчика, следует учитывать наиболее неблагоприятный случай изменения состояния всех m триггеров. Суммарную продолжительность переходного процесса можно определить как сумму времен запаздывания отдельных элементов, соединяющих триггеры, и времен срабатывания всех триггеров. Найденное таким образом максимальное время перехода счетчика из одного состояния и другое следует считать предельным. Обычно реальное время перехода меньше предельного, так как в ряду последовательно включенных триггеров данный триггер начинает переход из одного состояния в другое еще до окончания переходного процесса в возбуждающем его элементе.

Последовательный характер переходов триггеров счетчика является источником ложных сигналов на его выходах. Например, в счетчике, ведущем счет в четырехразрядном двоичном коде с «весами» 8-4-2-1, при переходе от числа 0111 к числу 1000 на выходе появится следующая последовательность сигналов:

0111 ->0110 ->0100 ->0000 ->1000.

  1. Двоичные счетчики с параллельным переносом.
  2. Вычитающие двоичные счетчики.
  3. Реверсивные счетчики.

Связи между триггерами реверсивного счётчика соответствуют как суммирующему, так и вычитающему счётчику, но работает только одна из связей, которая определяется командой «Реверс» и подается на элемент И–НЕ, включенные в цепи передачи сигнала переноса. Схема реверсивного счётчика показана на Рис 1.14.16.

  1. Синхронные двоичные счетчики.
  1. Асинхронные двоичные счетчики.
  2. Десятичные двоичные счетчики.
  3. Счетчики с произвольным модулем счета.
  4. Счетчики с принудительным насчетом сигналов.
  5. Делители частоты.
  1. Делители частоты с модулем деления на 3.
  2. Делители частоты на кольцевом регистре.
  3. Сумматоры. Сумматор на регистрах и КС суммирования.

Рис. 3.11. Суммирующие элементы

Обозначением полусумматора служат буквы НS (Нalf Sum). Его работа описывается уравнениями

Процедуру сложения двух n – разрядных двоичных чисел можно представить следующим образом. Сложение цифр А0 и В0 младшего разряда дает бит суммы S0 и бит переноса P1. В следующем разряде производится сложение цифр А1, В1, и Р1, которое формирует бит суммы S1 и перенос Р2.

Полный одноразрядный сумматор имеет три входа (рис.3.11,б): два для слагаемых А и В и один для сигнала переноса с предыдущего разряда.

На рис. 3.12 показана схема, поясняющая принцип действия n- разрядного сумматора с последовательным переносом. Число сумматоров здесь равно числу разрядов. Выход переноса Р каждого сумматора соединен со входом переноса следующего, более старшего разряда. На входе переноса сумматора младших разрядов установлен “0”, так как сигнал переноса сюда не поступает.

Рис. 3.12 Сумматор с последовательным переносом.
Слагаемые А i и Bi складываются во всех разрядах одновременно, а перенос Р поступает с окончанием операции сложения в предыдущем разряде.

Быстродействие многоразрядных сумматоров подобного вида ограничено задержкой переноса, так как формирование сигнала переноса на выходе старшего разряда не может произойти до тех пор, пока сигнал переноса младшего разряда не распространится последовательно по всей схеме.

  1. Накапливающий сумматор на JK-триггерах.
  2. Основной элемент памяти.
  3. Организация памяти в вычислительной технике.
  4. Дешифраторы. Матричный дешифратор на элементах “И-НЕ”.
  5. Матричный дешифратор на элементах “ИЛИ-НЕ”.

Если ДШ имеет n входов, m выходов и использует все возможные наборы входных переменных, то m=2 n . Такой ДШ называют полным.

ДШ используют, когда нужно обращаться к различным ЦУ, и при этом номер устройства – его адрес – представлен двоичным кодом.

Адресные входы ДШ обозначают обычно А0, А1, А2. А(n-1), где индекс буквы А означает показатель степени 2. Иногда эти входы просто нумеруют в соответствии с весами двоичных разрядов: 1, 2, 4, 8, 16. 2 n-1 .

Формально описать работу ДШ можно, задав список функций, обрабатываемых каждым из его выходов. Так для ДШ (рис. 3.2,а)

Реализация этих восьми выражений с помощью восьми трехвходовых ЛЭ 3И-НЕ дает наиболее простой по структуре ДШ, называемый линейным.

Рис. 3.1. Дешифратор «1 из 8» с инверсными выходами.

  1. Распределители импульсов.
  2. Мультиплексоры.

( коммутацию ) одного из нескольких входов данных к выходу. С помощью мульти-плексора выполняется временное разделение информации, поступающей по разным каналам.

Мультиплексоры обладают двумя группами входов и одним, реже двумя – взаимодополняющими выходами. Одни входы информационные, а другие служат для управления. К ним относятся адресные и разрешающие (стробирующие) входы. Если мультиплексор имеет n адресных входов, то число информационных входов будет 2 n . Набор сигналов на адресных входах определяет конкретный информационный вход, который будет соединен в выходным выводом.

Разрешающий (стробирующий ) вход управляет одновременно всеми информационными входами независимо от состояния адресных входов.

Запрещающий сигнал на этом входе блокирует действие всего устройства.

Наличие разрешающего входа расширяет функциональные возможности мультиплексора, позволяя синхронизировать его работу с работой других узлов.

Этот вход используется также для наращивания разрядности мультиплексора.

На рис 3.8 показаны схема и условное обозначение мультиплексора К555КП7.

Рис.3.8. Схема а) и условное обозначение б) мультиплексора К555КП7.
Структура этой микросхемы описывается следующими уравнением:

По функциональным возможностям мультиплексоры являются очень гибкими устройствами и помимо прямого назначения могут выполнять и другие функции.

Из (3.1) при Е=0 следует, что это СДНФ функции У1 переменных А2, А1 и А0, если х i как конкретное значение у i на соотвествующем наборе перемене А2, А1 и А0.

Кольцевая электропроводка

Совершенно очевидно, что проводка является одной из важнейших компонент любого современного дома. От того, насколько технически грамотно она обустроена, насколько её элементы соответствуют друг другу и политике эксплуатации электроприборов, часто зависит долговечность коммуникаций и безопасность жилища. Сегодня мы поговорим об одном из не особо популярных в наше время подходов к прокладке электрокоммуникаций – замкнутой кольцевой проводке.

Читайте так же:
Технические характеристики счетчика цэ6807п

Среди известных преимуществ подобного метода – возможность применять провод или кабель с меньшим сечением жилы, чем при обычной разводке, при тех же параметрах тока в сети. Сейчас данный подход используется довольно редко и имеет место преимущественно в частном секторе, где общая нагрузка на электросеть отличается от многоквартирных домов. Насколько целесообразно использование кольцевой проводки в каждом конкретном случае, могут определить только опытные электрики, и исключительно после анализа типичного энергопотребления жилья.

Подключение розетки с ответвлением

Возникновение кольцевой проводки

Исторические данные свидетельствуют, что наиболее активный монтаж электрокоммуникаций с замкнутым контуром начался сразу после Второй мировой войны – в 1947-ом году, в Великобритании. Ликвидируя разрушительные последствия предыдущей пятилетки, страна начала программу массового восстановления зданий жилого фонда, в том числе с изменением ряда коммуникаций. В условиях повсеместной перестройки разрушенных домов экономить приходилось на всём – стройматериалах, отделке, декоре и вообще любых излишествах, не несущих гарантированной эксплуатационной ценности. Применительно к проводке, наиболее остро стоял вопрос нехватки меди для изготовления необходимых объёмов токоведущих кабелей.

В довоенный период Великобритания была уже практически полностью электрифицирована, в каждом доме работали люстры и светильники, на улицах городов горели электрические фонари. Теперь перед британскими инженерами была поставлена задача изобрести новый подход к электропитанию, который позволил бы сохранить общие параметры сетей, но при этом обеспечил сниженный расход меди. Вместо того, чтобы сменить используемый металл или пересмотреть вольтаж, было принято решение применить кольцевую проводку. Ещё одним ограничением для изобретателей был тип розеток и вилок, имевших большое распространение в те годы. Тогда наиболее оптимальным считался стандарт BS1363, имевший прямоугольные контакты в количестве трёх штук. Розетки (а порой и вилки) были оснащены специальными предохранителями, обеспечивающими нормальную работу системы при силе тока в 13 А.

Особую популярность кольцевая проводка получила из-за того, что на послевоенный период также пришёлся расцвет электрических обогревателей, мощность которых была достаточно велика даже по нынешним меркам. Если принять во внимание британский климат, нормой считалось использование в доме по меньшей мере двух таких климатических устройств, имеющих мощность по 3 кВт каждое. И если для их эксплуатации в традиционной для нынешнего времени сети с лучевой проводкой пришлось бы прокладывать довольно толстые провода, то обустройство кольцевой позволяло легко одновременно эксплуатировать не только пару таких обогревателей, но и ещё несколько маломощных приборов того времени.

Преимуществ у кольцевой схемы было довольно много. Кроме уже понятной экономии токопроводящего металла, также имела немалое значение потенциальная трансформируемость проводки. При необходимости её можно было крайне легко превратить в двадцатиамперную радиальную, попросту разбив питающее кольцо на две ветви, каждая из которых была бы защищена собственной защитной автоматикой. Вдобавок, кольцевая схема оставляла технологический резерв: если какой-либо участок сети будет повреждён, полукольцо, к которому он относится, можно было обесточить и подвергнуть ремонту, сохранив возможность эксплуатации бытовой техники. При этом и сама замена проводки не составляла труда. Монтаж кольцевой схемы требовал лишь соединить между собой уже имеющиеся розетки в единый контур, рассчитанный на общий ампераж 30 А, а при необходимости даже добавить в жилище несколько электроточек. Кольцо имело своеобразный способ защиты: оно делилось на две ветви, защищённые парой предохранителей на 15 А каждый. От этого распределительный щиток практически не менялся, а достигаемый результат полностью соответствовал исходным целям.

Суть замкнутой проводки довольно проста – для её реализации применяется принцип не концевых, а промежуточных электроточек. В каждой клемме розетки зажимается не один проводник, а сразу два – приходящий и отходящий. Хотя общий метраж коммуникаций, составляющих замкнутую фигуру, несколько возрастёт, остаётся допустимым применение жил со сравнительно небольшим сечением. При этом сила тока в сети сохраняется, а схема в целом функционирует как две встречные параллельные ветви. Важно отметить, что с точки зрения электротехники место условного разделения ветвей динамично: оно изменяется в зависимости от того, в каких именно местах сейчас подключена нагрузка и как она балансируется. Математически совокупная мощность устройств считается равномерно распределённой по кольцу, охватывающему всю проводку и электроточки, даже не нагруженные. Соответственно, при рассмотрении любой из ветвей на неё будет приходиться только 50% от общей силы тока. В таких условиях ампераж не угрожает коммуникациям перегревом и использование проводника с сечением в два раза меньше обычного вполне безопасно. В наше время последнее утверждение всё чаще ставится под вопрос, а потому при решении оборудовать в доме именно кольцевую проводку, в основном стараются взять провод хотя бы с чуть большим сечением, чем можно счесть необходимым по результатам расчётов.

Монтаж защитной автоматики

Устройство кольцевой проводки

В теории обустройства такой схемы разводки электропроводов нет почти ничего непредсказуемого. От распределительного щитка жилища отводится шесть проводов: по два на фазу, ноль и заземление. Пары разводятся в разные стороны жилья или помещения, где начинают путь навстречу друг другу. Каждый провод поочерёдно подводится к своей клемме в каждой розетке дома, пока они не встретятся в одной точке. Согласно стандартам, которые действуют в Великобритании ещё и сегодня, для кольцевой схемы на 13 А используются провода с сечением жил 2,5 кв. мм, а защищают их автоматическими выключателями на 32 А.

Читайте так же:
Коммуникаторы gsm со счетчиком

В больших домах, где общий метраж проводки выходит особенно протяжённым или известно, что теплоизоляция может снизить некоторые эксплуатационные характеристики кабеля, для уменьшения падения вольтажа и минимизации потерь применяют провода сечением 4 кв. мм, облачённые в изоляцию из ПВХ. Если же по каким-либо причинам используется проводка в минеральной изоляции и в медной оболочке, более предпочтительным будет применять жилы в полтора квадрата, рассчитанные на тот же ампераж (13 А). Проводник в подобной изоляции достаточно спокойно выдерживает нагрев при работе, но для электриков прибавляется немного труда в плане тщательного расчёта характеристик сети, с учётом электрических и термических свойств кабеля, а также возможного проседания вольтажа на протяжённых участках питающей цепи.

В отличие от британских нормативов, общеевропейские стандарты чуть более строги. Согласно им, для обустройства замкнутой кольцевой проводки следует применять кабель, сечение которого определяется по току. Ампераж не должен быть меньше 2/3 номинала срабатывания устройства, которое защищает этот контур. Данные правила призваны предотвратить продолжительный перегруз проводки, защитив и её, и подключённое к ней оборудование.

Считается, что при площади помещения менее 100 квадратных метров число розеток, подключённых по кольцевой схеме, нет необходимости лимитировать. Вместе с тем, с целью как можно более грамотной организации управления электрическими контурами в больших домах разумнее всего прокладывать одно кольцо на один этаж. Это увеличивает общую управляемость схемы, повышает независимость отдельных электроточек и минимизирует потенциальные опасности в случае любой серьёзной электроаварии. В больших частных домах порой имеет смысл организовать отдельное кольцо для определённой области. К примеру, такой подход может быть эффективен в отношении кухни, где в наше время находится много разнообразной техники, в том числе, и довольно мощной. Точно так же свой собственный контур часто имеет смысл организовать для гаража-мастерской, поскольку в этой зоне наверняка придётся подключать немало силовых приборов.

Сам принцип кольцевой проводки предполагает возможность соединять розетки друг с другом «сквозным» способом, благодаря чему заметно снижается вероятность присоединения электроточек друг от друга. Вместе с тем, даже для таких случаев существует правило. Если ответвление от главного кольца осуществляется проводом такого же сечения, то отдельно защищать дополнительный участок цепи необходимости нет – можно сразу монтировать розетку. В случае, когда речь идёт о присоединении розеточного блока на 3-5 гнёзд, крайне рекомендуется использовать предохранитель (часто в розетки для замкнутой проводки на большое число гнёзд он бывает встроен сразу). Ещё одно важное правило состоит в том, что число отводов не должно превышать количество розеток, непосредственно составляющих замкнутый контур. В том случае, если на одном из этажей необходимо организовать довольно крупный отвод, под несколько розеток и даже стационарный прибор, для этого должна быть смонтирована отдельная распределительная коробка с предохранителем, а для удобства управления отводным участком имеет смысл поставить обычный выключатель. Наконец, если в жилище предполагается эксплуатация мощного стационарного прибора (например, бойлера), лучше всего не включать его в общий кольцевой контур. Правильнее будет организовать для него собственную ветвь питания.

Установка электрофурнитуры

Недостатки кольцевой проводки

Как и многие другие вещи, созданные с целью экономии или в период кризиса, замкнутая проводка имеет свои недостатки. Они делают её не особо популярной за пределами Великобритании и не позволяют считать схему универсальной. Вместе с тем, никак нельзя назвать такую электропроводку несостоятельной или подходящей только для временной эксплуатации – просто для её использования необходимы определённый технический контекст и инфраструктура.

Основным недостатком данной схемы зачастую считают неочевидность аварийного режима. Если петля любой из трёх жил окажется разорвана, а потребители всё ещё будут подключены к сети, пользователь ничего не заметит. При этом ток возрастёт, провода перегреются и вполне могут даже загореться. В случае с привычной нам радиальной проводкой при обрыве одной из жил успело бы сработать УЗО. Вдобавок, большая длина кольца и наличие отводов усугубляют ситуацию: без защиты в ключевых точках вероятность перегрева крайне высока.

Ещё один мелкий недостаток заключается в том, что после первичного монтажа такая схема подключения потребует заметно больше времени на тестирование. Проверка правильности коммутации при радиальном способе подключения на порядок проще и очевиднее. В то же время, не каждый электрик сможет сразу справиться с «кольцом», если у него не было предварительного опыта.

Среди нюансов оборудования схемы есть и просто часто нарушаемые. К примеру, для верного баланса токов мощные приборы должны подключаться симметрично относительно середины контура. При этом на той же кухне часто рядом стоят стиральная машина и посудомойка, что является грубым нарушением правил. С другой стороны, вероятность их одновременной работы не так уж и высока, потому на это часто закрывают глаза.

Последнее, о чём следует сказать – это непривычное для нас магнитное поле. Когда в обычной схеме фаза и ноль идут рядом, линейно, их поля взаимно перекрываются, нейтрализуя друг друга. Если же опоясать квартиру силовым кольцом, внутри всего этого электромагнитного контура будут присутствовать поля, не вредящие человеку, но влияющие на работу радиооборудования, сигнализации или приборов на радиоуправлении.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector