Разработка счетчика импульсов с цифровыми компараторами

0 Введение.docx

Какой период времени не выбрать с древних времен люди всегда нуждались в подсчете чего-либо. Зачастую это касалось пропитания скота материалов расстояния и т.п. С ростом человеческих возможностей и потребностей вырос и уровень на котором это производится. Выросли огромные фабрики производства фирмы. Стоит заметить что учет выпускаемой (или обрабатываемой) продукции для больших заводов и предприятий является одним из основополагающих критериев. Он влияет как на отдельно взятых работников (ответственных за определенный технологический узел) так и на предприятие в целом описывая его прибыль рентабельность обороты и т.д. Темпы выработки таких заводов и предприятий невероятно велики из-за чего человек уже физически не может следить за такими процессами что заставляет прибегнуть к машинному счету. Именно в этот момент на помощь пришли счетчики.
Первые модели имели электромеханическую систему предполагающую наличие барабана с цифрами и механизмом поворота который приводился в движением электромагнитом который в свою очередь замыкался при нажатии кнопки либо при поступлении импульса на вход. Теперь же большинство счетчиков строятся на интегральных микросхемах микроконтроллерах. Они вытеснили своих предшественников за счет большей компактности высокого быстродействия при высоком уровне точности срабатывания (у механического бывают осечки если система изношена) больших пределов условий эксплуатации и наличию дополнительных функций контроля и программирования. На данный момент выпускают огромное количество счетчиков импульсов образуя тем самым широчайший выбор устройств для тех или иных условий эксплуатаций. Чаще всего счетчик импульсов выбирают по следующим критериям:
- условиям эксплуатации (в этом случае руководствуюдся таким параметром как IP который подразумевает защищенность корпуса от механических воздействий и воздействий воды и влаги)
- параметрам контроля (какие органы управления и функции должны присутствовать в схеме счетчика)
Счетчиком называют цифровое устройство обеспечивающее подсчет числа электрических импульсов. Коэффициент пересчета счетчика равен минимальному числу импульсов поступивших на вход счетчика после
которых состояния на выходе счетчика начинают повторяться. Счетчик называют суммирующим если после каждого очередного импульса цифровой код на выходе счетчика увеличивается на единицу. В вычитающем счетчике после каждого импульса на входе счетчика цифровой код на выходе уменьшается на единицу. Счетчики в которых возможно переключение с режима суммирования на режим вычитания называются реверсивными.
Счетчики могут быть с предварительной установкой. В таких счетчиках информация с входов предварительной установки передается на выходы счетчикапо сигналу на специальном входе предварительной установки. По своей структуре счетчики делятся на последовательные параллельные и параллельно-последовательные. Последовательный двоичный счетчик образован цепочкой последовательно включенных счетных триггеров. В параллельном счетчике счетные импульсы подаютсяодновременно на входывсех разрядов счетчика. Параллельные счетчики имеют большее быстродействие по сравнению с последовательными. Параллельно-последовательные счетчики имеют высокое быстродействие и большое значение коэффициента пересчета.
В данной курсовой работе представлен проект счетчика импульсов с фиксацией момента достижения заданного числа импульсов. Источником питания служит сеть переменного тока с параметрами 50 Гц и 220 В которые являются стандартом сетевого напряжения в половине стран мира (в основном – бывший СССР). Разработаны и представлены структурная и принципиальная схемы устройства с учетом всех характеристик элементов и параметров которые необходимо соблюсти таких как: Допустимые отклонения напряжения сети dUc=+10-20%; Элементная база ТТЛ ИС; датчик событий – «сухой контакт»; Uвых=48В постоянного тока; Iвых.max=200мА.

2 Разработка принципиальной электрической схемы.docx

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Для того чтобы дынный прибор считал в пределах нескольких сотен необходимо создать три разряда (единицы десятки и сотни). Соответственно каждый из них будет подключатся к следующему каскадируя цифровые компараторы для формирования импульса сброса в ноль.
На рисунке 2.1 представлено каскадное подключение цифровых компараторов КП564ИП2.
Цифровые компараторы выполняют сравнение двух чисел заданных в двоичном коде. Они могут определять равенство двух двоичных чисел А и В с одинаковым количеством разрядов либо вид неравенства А>В или АВ. Цифровые компараторы имеют три выхода.
Цифровые компараторы выпускают как правило в виде самостоятельных микросхем. Так микросхема К564ИП2 является четырехразрядным компаратором. Данная микросхема имеет расширяющие входы АВ А=В А>В что позволяет наращивать разрядность обоих чисел. Для этого компараторы соединяют каскадно или параллельно (пирамидально).
Рассмотрим каскадное соединение компараторов К564ИП2 для сравнения двух восьмиразрядных чисел (рис. 2.1). При этом соединении выходы А = В и А В предыдущей микросхемы (младшие разряды) подключают к соответствующим входам последующей. На входы А В А = В А > В микросхемы младших разрядов подают соответственно потенциалы U0 U1и U1(U0соответствует логическому 0 а U1– «1»). В последующих микросхемах на входах А > В поддерживают потенциал логической единицы U1.
Рис.2.1 - Каскадное соединение компараторов КП564ИП2
Надежная работа любых электроприборов как бытовых так и промышленных от простой лампочки до производственного станка зависит от стабильности электросети. Резкое повышение напряжения или его падение ниже допустимого предела приводят к быстрому выходу из строя всего этого оборудования. Это может привести к перегреву обмоток электродвигателей приборов и последующему выходу их из строя.
Согласно заданию отклонения напряжения сети не должны переступать границы в +10 и -20%.Следовательно получим максимально допустимое напряжение Uмакс и минимально допустимое Uмин.
Uмакс=Uc + (Uc ·10%)(2.1)
Uмин=Uc - (Uc ·20%)(2.2)
Подставив данные в уравнения (2.1) и (2.2) получим:
Uмакс=Uc+ (Uc ·10%)=5+05=55В
Uмин=Uc - (Uc ·20%)=5-1=4В
Последним звеном в блоке преобразования параметров сети является интегральный выпрямитель. Согласно паспортным данным его отклонения равны:
что полностью удовлетворяет заданным требованиям.

Схема принципиальная.dwg

Курсова робота з електроніки
Додаток 1. n Схема електрична n принциповаn

1 Разработка структурной схемы устройства.docx

1 Разработка структурной схемы устройства
Структурная схема представляет собой совокупность элементарных звеньев объекта и связей между ними. Под элементарным звеном понимают часть объекта системы управления ит.д. которая реализует элементарную функцию. Структурная схема предназначена наглядно показывать основные функциональные узлы устройства их назначение и участие в общем процессе.
Общая структурная схема счетчика импульсов будет иметь следующие блоки:
Счетчик – слаботочный а следовательно для включения его в стандартную сеть 220В 50Гц требуется преобразователь с выпрямителем.
Счетный регистр который запоминает количество импульсов поступивших на его вход. На выходе получим двоичный четырех разрядный параллельный код.
Цифровой компаратор который сравнивает действительное значение счетчика с заданным определяя тем самым предел счета.
Дешифратор предназначенный преобразовать двоичный код в параллельный восьмиразрядный для дальнейшего вывода результата на экран.
Семисегментный индикатор. Показывает результаты счета в доступном для человеческого восприятия виде. Без точки поскольку для каждого светодиодного сегмента требуется отдельный гасящий резистор в схеме необходимо использовать семь резисторов 470 Ом примерно включаемых последовательно между выводами дешифратора и соответствующими выводами индикатора.
Выход счетчика должен быть гальванически изолирован от остальной схемы что приводит нас к использованию оптронов.
Тогда сама структурная схема примет следующий вид: