Часть 2. Изучение работы alu

Повторить открытие документа. На рисунке представлен арифметическо- логический усилитель «44181». Описание усилителя приведено в первой части.

Таблица 7.1

7,10

7,887888

7.9

Рис. 7.9

Рис. 7.11

Рис. 7.10

Рис. 7.11

Рис. 7.12

7.12

Рис. 7.12

(рис. 7.13)

рис.7.14

рис. 7.14

Рис. 7.14

Рис. 7.15

рис. 7.10

7.2

7.1

Таблица 7.2

На открывшейся схеме выделяем ALU, двойным щелчком по блоку ALU открываем его подробную схему. Схему привести в отчете, смотреть рисунок 7.13.

Рисунок 7.13 - Схема ALU

Запускаем компиляцию. В результате расчета мы получим временную диаграмму выполненных команд. Привести диаграмму в отчете (пример приведен на рисунке 7.14).

Рисунок 7.14 - Временная диаграмма

Диаграмма работы схемы

Установите маркер указателем мыши на значение 300мс. Видно, что вначале было установлено 4-х разрядное значение по входу «А» .

Для правильной работы ALU необходимо обеспечить последовательность данных и команд .

На следующем шаге выполнения команд 4-х разрядный сигнал подается на вход «В». На третьем шаге подается команда на вход «S» состоящяя из 4-х разрядов дополнительно к команде «S» добавлено еще 2 разряда.

Полученный результат записывается во внешний регистр по отношению к ALU.

На следующих двух шагах тактового сигнала регистры входных сигналов сбрасывается. Таким образом закончено выполнение нескольких команд в микропроцессоре (загркзка числа в реестр «А», загркзка числа в реестр «В»,команда «mux-А», команда «mux-В», результат слаживается в реестр «F»).

Через некоторое время (которое можно сократить до 1-го такта) повторяются вышеописанные действия.

Задание:

1) Расшифровать команды и привести в отчете их программный эквивалент. На свободном месте (с 7 мс) задать команду согласно варианту из таблицы 7.1 получить результат и проверить правильность выполнения команды.

Контрольные вопросы:

1. Перечислить составляющие элементы микроконтроллера, а также методы ШИМ обработки сигналов?

2. Объяснить работу логических элементов согласно временной диаграмме?

3. Объяснить структурную схему ALU?

Лабораторная работа №8 моделирование работы принципиальной схемы реле ртз –51 от однофазных замыканий на землю в сапр OrCad

Цель работы: Исследование принципов выполнения защит от замыканий на землю, использующих токи нулевой последовательности. Определение их технических характеристик и области применения.

Наиболее часто для защит от замыканий на землю используются кабельные трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛ, ТЗЛМ и др. К их вторичной обмотке могут подключаться токовые реле типа РТ-40/0,2 или специальные статические реле типа РТЗ-50 или РТЗ-51. В настоящее время реле типа РТЗ-50 не выпускаются и не рекомендуются к применению без их модернизации. Принципиальная схема реле РТЗ-51приведена на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1 – Принципиальная схема реле РТЗ-51

●Назначение, принцип действия реле PT3-51,основные технические данные

Реле тока с повышенной чувствительностью типа PT3-51 предназначены для использования в качестве органов, реагирующих на ток нулевой последовательности в схемах защит от замыканий на землю генераторов, электродвигателей и линий в сетях с малыми токами замыкания на землю. Схема реле (рисунок 8.1) состоит из воспринимающей, преобразующей, сравнивающей частей и исполнительного органа. Воспринимающая часть — трансформатор тока ТА1, нагруженный на резисторы R2 — R7, которые: служат для дискретной регулировки уставки тока срабатывания. Преобразующая часть представляет собой настроенный на номинальную частоту сети 50 Гц (или 60 Гц) активный фильтр, выполненный на операционном усилителе A1. Сравнивающая часть реле состоит из порогового элемента, выполненного на операционном усилителе А2, времяизмерительной цепи (VD5, R15, R16, C8) и триггера Шмидта, построенного на операционном усилителе АЗ. При поданном на реле напряжении питания, когда воздействующая величина превышает порог срабатывания элемента A2, конденсатор С8 заряжается или разряжается в зависимости от полярности выходного сигнала элемента А2; постоянные времени заряда и разряда выбираются такими, чтобы схема срабатывала при определенном значении входного сигнала. Если соотношение интервалов времени, в течение которых входная воздействующая величина больше или меньше установленного порога, превышает заданное значение, конденсатор С8 заряжается до уровня, достаточного для срабатывания триггера. При этом открывается транзистор VТ1 и срабатывает исполнительный орган — реле КL1. Для питания операционных усилителей в схеме реле применен параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R26, стабилитронов VD11, VD12 и обеспечивающий напряжение ±15 В. Реле PT3-51 и PT3-50 длительно выдерживают напряжение 1,1U_н в цепи питания; в цепи тока выдерживают ток 0,11 А длительно и 60 А в течение 1 с. Коммутационная способность контактов: реле РТ3-51, как у реле РВ-01, реле PT3-50, как у реле РЧ-1.

Работа принципиальной схемы реле

Статические реле тока предназначены для использования в качестве измерительных органов токовых защит во всех случаях, когда не требуются специальные меры по отстройке защиты от апериодических составляющих и высших гармоник.

Схема реле выполнена на времяимпульсном принципе, гарантирующем хорошую помехоустойчивость реле. Принятое исполнение обеспечивает также четкую работу реле при больших кратностях тока повреждения по отношению к номинальному току трансформаторов тока, когда их погрешность может достигать 80-90%. Реле обладает повышенной сейсмостойкостью и предназначены для применения в первую очередь на атомных электростанциях. Принципиальная схема узла сравнения реле типа РСТ приведена на рисунке 8.2.

Рисунок 8.2 – Принципиальная схема узла сравнения реле типа РСТ

Основным элементом реле тока является узел сравнения, реагирующий на полные значения тока. В этом блоке реализован времяимпульсный принцип. Для его срабатывания должно выполняться одновременно два условия: входной сигнал превышает заданное значение; выполняется соотношение между временем превышения заданного уровня и временем, когда входной сигнал ниже уровня срабатывания. Реле напряжения отличается от реле тока только тем, что в нем вместо датчика тока установлен датчик напряжения.

В схеме узла сравнения содержится два индикатора уровня. Первый выполнен на операционном усилителе ОУ А1. На неинвертирующий вход А1 через делитель на резисторах R2 и R8, R9 подается от источника питания положительное опорное напряжение U_ОП1, соответствующее уставке реле. На инвертирующий вход А1 подается выпрямленное напряжение, пропорциональное току (напряжению) от трансформатора тока ТА (трансформатора напряжения ТV). Если это выпрямленное напряжение меньше опорного, то на выходе А1 будет максимальное положительное напряжение

+13 В. Этому соответствует первый полупериод на временной диаграмме (рисунок 8.3).

Рисунок 8.3 – Временная диаграмма работы реле узла сравнения

Выходное положительное напряжение А1 заряжает С1 через R3, VD2 закрыт. Максимум напряжения на С1 ограничивается напряжением стабилизации VD3, которое равно 9 В. Полученное напряжение подается на другой индикатор уровня, собранный на ОУ А2 и представляющий собой триггер Шмидта.

Положительное напряжение, поступающее с С1 на инвертирующий вход А2, создает на выходе ОУ напряжение отрицательного знака, достигающее минус 13 В. Через цепь положительной обратной связи на неинвертирующий вход А2 подается часть этого напряжения, которая зависит от соотношения между R6 и R7. Она служит опорным напряжением срабатывания определяющим второе условие срабатывания реле.

При возрастании входного напряжения до значения, превышающего опорное, знак выходного напряжения А1 становится отрицательным, оставаясь равным максимуму – 13 В. Изменение знака напряжения на выходе А1 вызывает перезаряд С1. Если уровень U_ВХ становится выше U_ОП1 на небольшой промежуток времени, как получается во втором и третьем полупериодах U_ВХ, то С1 не успевает полностью перезарядиться. Происходит лишь снижение напряжения на С1 до значения, близкого к нулю, а затем после спадания U_Вх ниже U_ОП1 – повторный заряд емкости до максимального положительного уровня.

Исполнительная часть узла сравнения сработает только тогда, когда за счет увеличения входного сигнала время превышения U_ВХ над U_ОП1, равное промежутку а_СР, станет достаточным, чтобы С1 перезарядился настолько, что отрицательное напряжение на С1 стало ниже U_ОП2. Потенциал инвертирующего входа А2 при этом достигнет такого значения, что произойдет немедленное изменение знака выходного напряжения триггера на положительный. Это является признаком срабатывания узла.

После изменения знака напряжения на выходе А2 напряжение на его неинвертирующем входе А2 становится тоже положительным. Его называют опорным напряжением возврата U_ОП2, В. После окончания промежутка времени, соответствующего а_СР, С1 снова начнет заряжаться. Постоянная времени заряда С1 благодаря диоду VD2 примерно в 3 раза больше постоянной разряда. Поэтому, когда емкость С1 снова начнет заряжаться, она не успеет достичь уровня U_ОП2,В, как снова наступит разряд. Благодаря этому достигается релейное действие реагирующего органа.

Для возврата нужно, чтобы U_ВХ снизилось до такого значения, когда напряжение на С1 станет выше U_ОП2, В. Этому соответствует последний полупериод.

Порядок выполнения работы:

1.Для расчета фильтров пассивной и активной фильтрации необходимо открыть Orcad Capture. На верней панели выбрать File/Open/Progect.Открыть MkPrTh-Laboratorn-Rabota8-(AnFiltr-Inerz-Rele)/ Obrazec3/ ProverkaAFCHH2.

Из проводника в левой части окна выбрать:

\proverkaafchh2.dsn→ ProverkaAFCHH2→PAGE1

2.Нажать на значок в панели инструментов . Происходит расчет с помощью программы PSpice, появляются графики всех фильров. Далее необходимо в программе PSpice открыть Window→Display Control→PassivnFiltr. На экране отображаться графики АЧХ и ФЧХ пассивных фильтров в осях напряжения и частоты.

3.Для расчета фильтров активной фильтрации необходимо в программе PSpice открыть Window→Display Control→ ActivnFiltr. На экране отображаться графики АЧХ и ФЧХ активных фильтров в осях напряжения и частоты.

Задание:

Согласно заданию расчетно-графической работы изменить параметры фильтров (или добавить новый) и повторить расчет для аналоговых фильтров. Привести графики АЧХ и ФЧХ пассивных фильтров, для этого в программе PSpice открыть Window→Copy Clipboard→Ok. Открыть редактор Pain, вставить и подписать графики. Также необходимо вставить в Pain схемы пассивной и активной фильтрации из программы Orcad с помощью нажатия клавиши на клавиатуре Print Screen.

Расчитать постоянные времени фильтров по временных графикам.

а) определить частотные характеристики фильтров (частота пропускания, полоса заграждения, резонансная частота),величины колебаний напряжения в полосах пропускания ( промежуток).

б) определить фазные характеристики (фазовый сдвиг в полосе пропускания). Необходимо пользоваться маркером в правом нижнем углу, показания записать. Ниже рисунка выбрать нужный фильтр,маркер определяет точки на графике.

В отчете на лабораторную работу представить схемы фильтров и графики АЧХ и ФЧХ.

Замерить постоянную времени, провести касательную от 0 к реакции фильтра.

Контрольные вопросы:

1. Применение РТЗ -51?

2. Составьте структурную схему РТЗ – 51?

3. Что является основным элементом реле?

4. Описать работу элементов, пользуясь графиками ПП реле?