Счётчик людей в помещении, управляющий освещением. Счетчик входа и выхода

Инфракрасный счетчик вошедших/вышедших на основе дальномеров.

  Каждый человек, в своей жизни сталкивался с ситуацией, когда заходит в помещение где выключен свет,начинает искать по стенам выключатель. Характер помещения может быть любым, будь то: офис, комната, гараж, или какое-нибудь техническое помещение- первое, что начинает нащупывать рука-это выключатель.

 В современном мире уже придуманы многие электрические бесконтактные выключатели и сенсоры для облегчения подобных ситуаций, в частности: датчики движения или сенсорные выключатели.

 Несомненно, вещи нужные и хорошие, но как быть если человек зашел в помещение и сидит неподвижно например за компьютером, или помещение большое, и есть шкафы препятствующие тому чтоб датчик движения обнаружил посетителя? Можно конечно выходить из-за шкафов и махать руками датчику движения, что тоже есть большой плюс особенно при сидячем рабочем режиме.

Целью стало построить простое и в тоже время эффективное устройство, которое считало бы количество вошедших и вышедших, в помещениях с одной входной дверью.

Начались сбор и анализ информации, как можно отслеживать момент входа и выхода человека из помещения, чтобы ему не приходилось нажимать или касаться каких-то электронных устройств. В результате экспериментов было выявлено, что наши восточные друзья уже давно выпускают для систем охраны инфракрасные датчики расстояния. Данные датчики действуют на небольших расстояниях от 10 до 80 см, что с головой хватает для дверного проема.

Для чего они нужны в описываемой конструкции? Дело в том, что ширина дверного проема в помещениях варьируется от 60 до 80 см. Если поставить последовательно два датчика и пронумеровать их например ДР1, и ДР2, то человек при входе в помещение, сначала заслонит луч первого датчика, а после уже второго, а при выходе соответственно второго и затем первого, так и будем следить за числом народа в помещении.

Счетчик вошедших-вышедшихустановлен мной в помещении маслохозяйства и пожарных емкостей. За пол годасбоев в работе не было.Применение такого устройства может быть не только для включения выключения освещения в помещениях. Представьте ситуацию когда человек в спешке собираясь забывает дома или на даче: выключить утюг, еду на плите, или еще какой-то нагревательный прибор. Закон подлости еще никто не отменял, и такое отношение часто заканчивается катастрофой, и не только для хозяина сгоревшей жил. площади, но и соседей. Подключив такой прибор так, чтоб обесточивалось всё кроме холодильника, и есть решение проблемы, вышел последний человек и всё уснуло до его прихода.

Принцип работы устройства следующий:два датчика расположенные на расстоянии 10 см друг от друга по горизонтальной плоскости и измеряют расстояния до противоположной стены, их аналоговые выходы в последовательности 1-2 и 2-1 опрашивает контроллер PIC в соответствии с написанным алгоритмом программы. Если сработал сначала первый датчик, то контроллер ждет срабатывания второго. После того как второй датчик зафиксировался и освободился, контроллер прибавляет единицу к счетчику. При выходе сначала перекрывается луч 2 датчика, а затем первого, и после освобождения лучаконтроллер вычитает 1 из счетчика. Количество человек заходящих и выходящих в помещение может быть до 255. При фиксировании последнего выходящего в счетчике появляется 0 и контроллер дает команду на отключение нагрузки. Схема электронной и силовой части разделены оптически с помощью оптосимистораMOC3083. Принципиальнаясхема инфракрасного счетчика вошедших/вышедших  изображена на рисунке 1.

Рис. 1. Принципиальная схема инфракрасного счетчика вошедших/ вышедших на основе дальномеров.

Счетчик можно настроить на ширину двери любого размера от 40 до 80см. Корпусустройства должен устанавливаться с внутренней стороны двери, т.е. чтоб дверь при открывании закрывании не пересекала рабочую зону лучей дальномеров. Настройка заключается в том, чтобы отрегулировать усиление сигнала от лучей дальномеров, т.е. чтобы в открытом состоянии лучей светодиоды показывающие перекрытие лучей были потушены. Светодиоды и регуляторы усиления сигнала показывающие перекрытие лучей изображены на рисунке 2.

Рис.2. Светодиоды и регуляторы усиления сигнала с дальномеров.

На лицевой стороне устройства помимо дальномеров ДР1 и ДР2 есть индикаторы наличия питания счетчика, и индикатор присутствия. Если счетчик зафиксировал вход человека, то светодиод «Присутствие» зажжется, если выйдет последний человек он погаснет вместе с нагрузкой подключенной к силовому реле.

Обмотка силового реле не должна быть током более 0,5А и напряжением более 0,4кВ, в этих случаях нужно ставить промежуточное реле, к примеру такое как на схеме. Устройство питается от импульсного трансформатора 220В/5В (старая зарядка от сотового телефона).

На рисунке 3 показан общий вид счетчика вошедших – вышедших.

Рис.3. Общий вид счетчика вошедших – вышедших.

Диапазон рабочих температур устройства ограничен только диапазоном дальномеров и для безотказной работы должен быть в пределах от -10 до +600С.

На устройстве есть кнопка «Сброс», которой при всяких причинах неотключения последний вышедший может сбросить счетчик в 0, если устройство зависнет. Счетчик проверен многократно и программно сбои сведены к минимуму. На плате контроллера красной полосой отмечено место в котором плата должна быть пропилена насквозь, это дополнительная электроизоляция и она необходима.

Успехов в творчестве.

Видео о устройстве.

Обсуждение на форуме  или в личку на mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Маюнов Александр Сергеевич

Платы разведены в программе Layout 6.0

Схема нарисована в программе Splan 4.0

Скачать проект...  

Ссылка для скачивания доступна только авторизованным пользователям сайта !

chipmk.ru

Выключатель умеющий считать — Меандр — занимательная электроника

Читать все новости ➔

Некоторые устройства должны включаться при приближении человека и выключаться через некоторое время после его отдаления. Это могут быть различные выключатели освещения или электроприборов.В современных устройствах управления или охранных сигнализациях сейчас используются для таких целей пироэлектрические датчики, реагирующие на изменение тепла, но такие датчики все же довольно дороги, требует применения особых линз и редко встречаются в продаже в чистом виде. А приобретение готового теплового датчика движения не всегда оправдано экономически.Используя оптические фотоприемники от видеотехники и инфракрасные светодиоды можно сделать такое устройство наиболее простым и дешевым способом.Датчик, описание которого здесь приводится, служит для управления освещением в помещении. Его достоинство в том, что он умеет считать. Он подсчитывает число входящих в помещение и выходящих из него людей, и, используя простейшие арифметические функции сложения и вычитания, определяет есть в помещении люди или их нет. И по результатам расчетов либо включает свет, либо его выключает.На рисунке 1 приводится схема, помогающая понять как он работает.Есть два оптических датчика Д1 и Д2 и двоичный реверсивный счетчик СТ. Датчики Д1 и Д2 расположены так, что когда человек входит в помещение он сначала перекрывает свет на датчик Д1, а затем на Д2. Если же человек выходит из помещения все будет наоборот, - сначала перекрывает Д2, а потом Д1. Выход Д1 подключен к счетному входу С счетчика, а выход Д2 - к входу, включающему счетчик на вычитание. Поэтому, когда человек входит в помещение он первым перекрывает Д1 и тот подает на счетный вход СТ импульс раньше, чем будет перекрыт Д2, то есть, в то время когда счетчик работает на сложение. И состояние счетчика увеличивается на единицу. Если же человек выходит из помещения он первым перекрывает Д2, переключая счетчикна режим вычитания, а вторым перекрывается Д1, который подает свой импульс на счетный вход СТ, когда тот уже переключен в режим вычитания (реверса). И состояние счетчика уменьшается на единицу.На рисунке 2 показана принципиальная схема выключателя.В основе схемы реверсивный счетчик К561ИЕ11. Особенности этой микросхемы в том, что переключаются её триггеры по спаду отрицательного импульса на входе С. При единице на входе + счетчик работает на сложение, а при ноле - на вычитание. Причем, изменение уровня на этом входе обязательно должно происходить тогда, когда на входе С единица.В момент включения питания счетчик D2 автоматически устанавливается в нулевое состояние импульсом, создаваемым цепью R3-C3. В этом состоянии на всех его четырех выходах будут логические нули и транзисторный ключ VT1 будет закрыт. Контакты реле К1 разомкнуты и свет выключен.Фотоприемники А1 и А2 расположены с одной стороны прохода, а, напротив них, на другой стороне - светодиоды HL1 и HL2. Если в проходе никого нет свет от светодиодов попадает на фотоприемники, и на их выходах (выводы 3) устанавливаются логические нули. На выходах элементов D1.1 и D1.2, выполняющих функции инверторов, устанавливаются единицы. На выводах 15 и 10 D2 - логические единицы.Если человек входит в помещение он сначала закрывает фотоприемник А1. Уровень на выходе А1 в этот момент - единица. На выходе D1.1 - ноль. И цепь R2-C2 формирует короткий импульс, который поступает на вход С счетчика D2 и увеличивает его состояние на единицу. Длительность этого импульса должна быть как можно меньше, чтобы он успел завершиться до того, как будет закрыт фотоприемник А2. В противном случае счетчик может не изменить своего состояния. Диод VD1 служит для ускорения разрядки конденсатора С2 после того как на выходе D1.1 установится единица.После того как состояние счетчика изменилось на единицу, на его первом выходе возникает единица и транзисторный ключ на VT1 открывается, реле замыкает контакты, включенные параллельно выключателю света, и освещение в комнате включается.

Человек продолжает двигаться по проходу дальше и закрывает фотоприемник А2. На выходе А2 возникает логическая единица, а на выходе D1.2 - ноль. Это приводит к быстрой зарядке конденсатора С4 через VD2 и R6. Логический уровень на выводе 10 D2 меняется на нулевой и счетчик переключается на режим вычитания. Но это никак не влияет на состояние его выходов потому что человек двигается внутрь комнаты, а для того, чтобы изменить состояние счетчика нужно сначала осветить А1 и снова его закрыть от света. Только так может быть создан один счетный импульс.После того как человек пройдет через проход и все фотоприемники снова будут под воздействием ИК-света, конденсатор С4 разрядится через R5 в течение 0,2-0,5 секунды.Если будут входить и другие люди, с каждым входящим состояние счетчика будет увеличиваться на единицу, а это значит, что, хотя-бы на одном его выходе будет логическая единица и свет в помещении останется включенным.При выходе из помещения, человек движется в обратном направлении и сначала закрывает от света А2. На выходе А2 возникает логическая единица, а на выходе D1.2 - ноль. Конденсатор С4 быстро заряжается через VD2 и R6 и на выводе 10 D2 устанавливается логический ноль. Теперь счетчик переключен на счет с вычитанием. Двигаясь дальше на выход, человек закрывает А1 и, как было сказано выше, цепь C2-R2 формирует короткий импульс, поступающий на вход С D2. Но, теперь этот импульс поступает уже после того, как счетчик D2 переключился на счет на вычитание. Поэтому, с каждым выходящим, его состояние будет убывать на единицу.После того, как из комнаты выйдет столько же человек, сколько в неё вошло (то есть, в комнате никого не будет), счетчик примет состояние нуля, на всех его выходах будут нули и транзисторный ключ VT1 закроется, выключив свет при помощи реле.Цепь C4-R5 создает задержку в 0,2-0,5 секунды, она нужно для того, чтобы гарантировать, что при выходе из комнаты импульс на входе С D2 пройдет во время наличия логического нуля на выводе 10 счетчика D2.Инфракрасные светодиоды HL1 и HL2 питаются импульсами частотой 36 кГц, которые генерирует мультивибратор на элементах D1.3 и D1.4. Фотоприемники SFH-506-36 рассчитаны на такую частоту. При попадании на них ИК-излучения модулированного такой частотой, на выходах фотоприемников устанавливаются низкие логические уровни.Устройство рассчитано на то, что в комнате одновременно будут находится не более 15 человек. Если требуется работа в помещении, где бывает больше людей, -нужно последовательно счетчику D2 включить еще один такой же (тогда будет до 255 человек). Если вместо счетчиков К561ИЕ11 использовать К561ИЕ14, включенные на режим десятичного счета и на их выходах включить дешифраторы с числовыми индикаторами, то устройство будет еще и показывать количество человек, находящихся в помещении в данный момент времени, Расстояние между А1 и А2 (и между HL1 и HL2) выбрано около 25 см.Светодиоды HL1 и HL2 - импортные ИК-светодиоды для пультов ДУ. Фотоприеники можно применить и другие, но в этом случае мультивибратор нужно будет настроить на их резонансную частоту.Тип электромагнитного реле зависит от мощности нагрузки. Вместо реле можно включить, например, светодиод оптосимистора (через необходимый токоограничительный резистор). При мощности до 200W можно использовать реле КУЦ-1 (от дистанционного управления телевизоров УСЦТ).Счетчик можно заменить аналогичным серий К1561, КА561, К564, CD40. Микросхема D1 - любые четыре инвертора вышеуказанных серий.При налаживании нужно подобрать R9 так, чтобы частота импульсов на выходе D1.4 была около 36 кГц. Контролировать точность настройки можно по появлению устойчивого логического нуля на выходе фотоприемника при попадании на него света и HL1 или HL2.При возникновении ошибок счета нужно между выводами 3 и 1 А1 включить конденсатор емкостью 1000-6800 пФ.

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

Счётчик людей в помещении, управляющий освещением

Светотехника

Главная  Радиолюбителю  Светотехника

Когда люди в течение дня приходят в помещение и уходят из него, свет, который забыл выключить ушедший последним, нередко остаётся гореть на всю ночь. Предлагаемый прибор, постоянно подсчитывая входящих и выходящих, всегда "знает", сколько человек находится внутри. Устройство автоматически включает освещение, как только в помещение кто-нибудь входит, и выключает его, когда все вышли.

Построен прибор на микроконтроллере PIC12F629, обрабатывающем сигналы двух оптических бесконтактных датчиков положения объекта Opto-Bero 3RG7010-0СС00 фирмы Siemens, установленных на косяке двери так, что каждый входящий пересекает чувствительную зону сначала первого, а затем второго датчика, а выходящий пересекает их в обратном порядке.

Рис. 1

Возможные варианты установки датчиков показаны на рис. 1. Вариант А используют, если косяк достаточно широк и имеется возможность разместить в вырезанных в нём углублениях два датчика, расположив их чувствительные поверхности в одной плоскости. В противном случае используют вариант Б. Опасаться затенения одного из датчиков закрытой дверью не следует, эта ситуация учтена в программе микроконтроллера и к ошибкам не приводит.

Устанавливать датчики следует на высоте около 900 мм. Если они нахо

дятся ниже, может возникнуть нежелательная реакция на обе ноги человека, пересекающие чувствительные зоны датчиков по очереди, в результате чего будет допущена ошибка счёта. При использовании прибора в помещении с несколькими дверями датчики необходимо установить в проёмах каждой из них. Подключают их параллельно датчикам первой пары.

Вместо сравнительно дорогих фирменных оптических датчиков можно использовать самодельные, например, построенные по описанию в статье Ю. Виноградова "Лазерная указка в охранной сигнализации" ("Радио", 2002, № 7, с. 43, 44). При этом источник излучения каждого такого датчика должен быть установлен точно напротив своего приёмника, который нужно поместить на противоположной стороне дверного проёма.

Рис. 2

Схема счётчика показана на рис. 2. К колодке XT1 в соответствии с номерами контактов подключают выводы датчика, который при входе человека в помещение срабатывает первым, а к колодке XT2 - выводы того, который срабатывает вторым. Через контакты 1 и 3 колодок на датчики поступает питающее напряжение 12 В. Когда в чувствительной зоне датчика нет отражающего предмета, открыт находящийся в этом датчике p-n-p транзистор, эмиттер которого соединён с выводом 1, а коллектор - с выводом 2. При наличии такого предмета датчик срабатывает и его внутренний транзистор закрывается.

Пока ни один датчик не сработал, транзисторы VT1 и VT2 открыты, поэтому логические уровни напряжения на входах GP1 и GP2 микроконтроллера DD1 низкие. При срабатывании какого-либо датчика соединённый с его выводом 2 транзистор VT1 или VT2 закрывается. Уровень на входе GP1 (если сработал первый датчик) или на входе GP2 (если сработал второй) становится высоким.

Колодку XT4 включают последовательно в разрыв цепи осветительной лампы вместо обычного выключателя или параллельно ему. Выключателем SA1, подключённым к колодке XT3, можно разорвать цепь обмотки исполнительного реле K1, выключив этим автоматическое управление освещением. Если в этом выключателе нет необходимости, контакты колодки XT3 следует замкнуть перемычкой.

В начале своей работы (при подаче питания) программа микроконтроллера обнуляет организованный в ней счётчик срабатываний датчиков, а на выходах GP0 и GP4 устанавливает низ

кие уровни. Светодиод HL1 в этом состоянии выключен, транзистор VT3 закрыт. Ток через обмотку реле K1 не течёт, поэтому освещение выключено его разомкнутыми контактами.

Когда человек проходит мимо датчиков, программа определяет порядок их срабатывания. Если первым сработал датчик № 1, а за ним датчик № 2, значит, человек вошёл в помещение. Значение счётчика увеличивается на 1. Обратный порядок их срабатывания показывает, что человек вышел, и значение счётчика уменьшается на 1. Таким образом, число, накопленное в счётчике, всегда равно числу находящихся в помещении людей. Если оно больше нуля (максимально возможное значение - 255), на выходе GP0 высокий уровень и освещение включено. Если равно нулю (меньше оно стать не может, это предусмотрено в программе), то людей в помещении нет и освещение выключено. Учёт каждого входящего подтверждается серией вспышек светодиода HL1. Их число в серии равно числу людей, находящихся в данный момент в помещении. Человек, остановившийся в дверном проёме, не изменяет значение в счётчике. Оно изменится только при продолжении им движения в прежнем направлении.

Питается прибор от любого источника постоянного напряжения 12 В, потребляя в дежурном режиме ток не более 20 мА, к которому при включении освещения добавляется ток, текущий через обмотку реле K1. На микросхеме DA1 выполнен стабилизатор напряжения 5 В для питания микроконтроллера.

Рис. 3

Печатная плата прибора изображена на рис. 3. Микроконтроллер PIC12F629-I/P допускается заменить на PIC12F675-I/P. Вместо интегрального стабилизатора 78L05 можно установить другой на +5 В, в том числе более мощный - 7805

(КР142ЕН5А), с учётом разницы в назначении его выводов. Транзисторы 2N2222 заменяются, например, на КТ315А, а замену транзистору 2N2926 следует подбирать с учётом рабочего тока обмотки реле K1. Контакты реле должны выдерживать переменное напряжение 220 В и ток (в том числе пусковой) ламп, которыми они управляют. Подойдёт, например, реле TRIL-1 2VDC-FB-2CM.

Программу микроконтроллера счётчика можно скачать здесь.

Автор: В. Юшин, г. Электросталь Московской обл.

Дата публикации: 26.11.2013

• Артем / 19.07.2018 - 11:50Из схемы использовал только микроконтроллер и прошивку. Остальное все собрал не готовых китайских модулях (датчиках света). В итоге когда в помещении светло лампочка не загорается, включается только когда потемнеет (уровень регулируется). Но примерно через пол года экстпуатации прошивка слетела - перестал считать кол-во вошедших. Несколько вошли он горит, кто-нибудь один выходит сразу тухнет. Проблема решилась перезаливкой прошивки. В общем то у меня на кухне выключателя теперь нет вовсе, даже то место где он был залепил обоями. Кому интересна моя конструкция пишите на [email protected]. Пришлю фотки своего варианта этого выключателя. Есть печатка под стандартный корпус который купил в электромагазине. Лазеры и на обратной стенке зеркала. Все запчасти заказывал на AliExpress, обошлось довольно таки дешего.
• пастор / 05.10.2016 - 06:05вошло двое раздельно, а вышли вместе. свет не выключили, в надежде на автомат. на гражданке, знаете ли, не все строем ходят.
• Serg / 12.03.2015 - 17:53Убрал R1,R2,VT1, VT2 а R3 R4 увеличил до 15к-все заработало как надо!?! Датчики работают на отражение. Исходные уровни на входах МК высокие. Обе прошивки работают одинаково.
• Serg / 10.03.2015 - 06:09Кто-нибудь пробовал повторить конструкцию? При первом проходе в счетчик записывается 2, при последующих добавляется по одному! Пробовал на четырех контроллерах и двух вариантах прогроммы(где-то еще одну прошивку нашел, отличную от авторской).Датчики TSOP-4836 с генератором 36кГц.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

Счётчики | ЭВМ и системы

Что бы просмотреть весь текст вместе со схемами и картинками качайте архив. Методические материалы по теме "Счётчики".

Счётчики

Общие сведения

Счетчик - цифровое устройство, осуществляющее счет числа появлений на входе определенного логического уровня. В дальнейшем во всех случаях, когда это не оговаривается специально, будем полагать, что счетчик производит подсчет числа содержащихся во входном сигнале переходов с уровня лог. 0 к уровню лог. 1. При импульсном представлении логических переменных уровню лог. 1 соответствует импульс, и счетчик ведет счет поступающих на вход импульсов.

Числа в счетчике представляются определенными комбинациями состояний триггеров. При поступлении на вход очередного уровня лог. 1 в счетчике устанавливается новая комбинация состояний триггеров, соответствующая числу, на единицу большому предыдущего числа. Таким образом, счетчик представляет собой логическое устройство последовательностного типа, в котором новое состояние определяется предыдущим состоянием и значением логической переменной на входе.

Для представления чисел в счетчике могут использоваться двоичная или десятичная системы счисления. При использовании двоичной системы состояния триггеров и соответствующие им уровни на прямых выходах триггеров определяют цифры двоичных разрядов числа. Если для регистрации двоичного числа в счетчике используется n триггеров, то максимальное значение числа, до которого может вестись счет, N = 2n - 1. Так, при n = 4: N = 15. На рис. 8.40 показаны вход и выходы счетчика (без раскрытия схемы счетчика), а в табл. 8.19 приведено состояние триггеров, соответствующее различному числу поступивших на вход импульсов.

При использовании десятичной системы счисления цифры разрядов десятичного числа в счетчике представляются в четырехразрядной двоичной форме, т. е. используется двоично-кодированная десятичная система счисления. Таким образом, для представления цифр каждого разряда десятичного числа требуется четыре триггера, и если число десятичных разрядов k, то число триггеров, необходимое для регистрации чисел в счетчике равно 4k, а максимальное значение чисел N = 10k - 1. В табл. 8.20 показана последовательность состояний триггеров в двухразрядном десятичном счетчике, приведенном на рис. 8.41.

Наряду с суммирующими счетчиками, в которых в процессе счета каждое очередное число на одну единицу превышает предыдущее, используются и такие счетчики, в которых в процессе счета числа последовательно убывают (эти счетчики называются вычитающими). Находят применение счетчики, которые допускают в процессе работы автоматическое переключение (реверс) из режима суммирующего счетчика в режим вычитающего счетчика, и наоборот. Такие счетчики называют реверсивными. Хотя для построения счетчиков могут использоваться любые типы триггеров, на которых может быть организован счетный вход, в дальнейшем будем пользоваться только одним типом, JK-триггерами.

В суммирующем счетчике поступление на вход очередного уровня лог. 1 (очередного импульса) вызывает увеличение на одну единицу хранимого в счетчике числа. Таким образом, в счетчике устанавливается число, которое получается путем суммирования предыдущего значения с единицей. Это суммирование проводится по обычным правилам выполнения операций сложения в двоичной системе счисления.

Например, заметим, что в процессе такого суммирования имеют место следующие особенности:

1. если цифра некоторого разряда остается неизменной либо изменяется с 0 на 1, то при этом цифры более старших разрядов не изменяются;
2. если цифра некоторого разряда изменяется с 1 на 0, то происходит инвертирование цифры следующего за ним более старшего разряда.

Этот принцип использован при построении схемы счетчика, представленной на рис. 8.42,а. В построении схемы имеются следующие особенности:

1. входы J и K в каждом триггере объединены и на эти входы подан уровень лог. 1, таким образом, в каждом триггере синхронизирующий вход С является счетным входом триггера;
2. сигнал с прямого выхода триггера каждого разряда поступает на счетный вход С триггера следующего более старшего разряда, а на счетный вход триггера 1-го разряда Тг1 подаются входные просчитываемые импульсы.

Если на счетном входе С триггера действует импульс, то его положительным фронтом переключается ведущая часть триггера, на отрицательном фронте - ведомая его часть. Итак, при каждом изменении сигнала на счетном входе с уровня лог. 1 на уровень лог. 0 изменяется на противоположное состояние выхода триггера. Таким образом, на отрицательном фронте сигнала на выходе триггера происходит переключение следующего за ним триггера более старшего разряда. На рис. 42,б показана временная диаграмма работы данного счетчика.

Рассмотренная схема счетчика имеет следующие недостатки. Пусть первые k триггеров младших разрядов счетчика установлены в состояние лог. 1 и на вход счетчика поступает очередной импульс. При этом будет происходить процесс последовательного переключения триггеров. Если x - время переключения триггера, то относительно отрицательного фронта входного импульса первый триггер переключится с задержкой x, второй триггер переключается с задержкой x относительно отрицательного фронта сигнала на выходе первого триггера и с задержкой 2x относительно отрицательного фронта входного импульса и т. д. Следовательно, задержка в переключении k-го триггера составит kx.

При большом числе разрядов задержка в переключении триггера старшего разряда может оказаться недопустимо большой. Ниже рассматриваются способы уменьшения этой задержки и, таким образом, увеличения быстродействия счетчика.

Схема счетчика, в разрядах которого реализуются приведенные логические выражения, дана на рис. 8.43,а. Объединенные информационные входы J и К в триггерах разрядов счетчика образуют счетные входы, на которые подаются поступающие в разряды переносы. Подлежащие счету импульсы подаются на входы синхронизации триггеров. При этом если на счетный вход триггера поступает перенос, равный лог. 1, то входной импульс переводит триггер в новое состояние. В противном случае в триггере сохраняется прежнее состояние. Для формирования переносов использованы элементы И. Цепь установки 0 используется для начальной установки в состояние 0 триггеров всех разрядов счетчика.

На рис. 8.43,б представлены временные диаграммы работы счетчика. На переднем фронте входного импульса триггер принимаете поданное на его информационные входы значение переноса, затем при спаде входного импульса на выходе триггера устанавливается новое значение. С каждым входным импульсом число в счетчике увеличивается на единицу.

В данной схеме устранен недостаток предыдущей схемы счетчика. Отрицательным фронтом входного импульса одновременно переключаются те триггеры, на входы которых в данный момент поступает сигнал переноса pi = 1. Таким образом может быть обеспечено более высокое быстродействие, чем в предыдущей схеме.

Фактором, ограничивающим быстродействие данной схемы счетчика, является последовательное формирование переносов.

Вычитающий и реверсивный счетчики

В вычитающем счетчике поступление на вход очередной лог. 1 (очередного импульса) вызывает уменьшение хранившегося в счетчике числа на единицу. Покажем примеры такого вычитания единицы:  (см. полную версию).

Из первого примера видно, что если в младшем разряде числа содержится 1, то получающееся в результате вычитания 1 число отличается от исходного лишь в младшем разряде.

Если в младшем разряде числа содержится 0, то процесс вычитания сопровождается возникновением переносов. В отличие от операции суммирования, в которой перенос прибавляется в разряд, в который он поступает, в операции вычитания перенос имеет смысл заёма из следующего, более старшего разряда и вычитается из этого разряда. Последовательная передача таких заёмов из разряда в разряд продолжается до тех пор, пока в очередном разряде, в который передается заем, не обнаруживается 1.

Так, во втором из приведенных выше примеров такая 1 обнаруживается в четвертом разряде. В результате заёма этой 1 в четвертом разряде образуется 0, а занятая из этого разряда 1 передается в третий разряд, где она имеет уже значение 2. Из этих двух единиц в третьем разряде остается одна, а другая передается во второй разряд, где она также приобретает значение 2 и т. д.

Таким образом, в результате вычитания часть числа левее первого из разрядов, содержащих 1, остаётся неизменной, цифры остальных разрядов инвертируются.

Счетчик с периодом работы, не выражаемый целой степенью двух

Пусть счетчик должен иметь период циклической работы, равный N, причем N не представляется целой степенью двух. Необходимое число триггеров определяется как минимальное n, удовлетворяющее неравенству 2n > N.

Счетчик с таким числом триггеров может иметь период 2n, больший требуемого N. Поэтому после установления в счетчике числа N - 1 необходимо в следующем такте работы обеспечивать сброс счетчика в нулевое состояние.

Покажем метод синтеза такого счетчика. Пусть требуется синтезировать счетчик с периодом N = 3. Число триггеров n = 2 (это минимальное значение, удовлетворяющее неравенству 2n > N). На рис. 8.48,а представлена незаконченная схема счетчика без указания способа включения информационных входов триггеров J1, К1 и J2, К2.

Рассмотрим метод, позволяющий определить, каким образом должны включаться информационные входы триггеров. Под действием входных импульсов счетчик переходит из одного состояния (с одной комбинацией состояний триггеров) в другое (с другой комбинацией состояний триггеров). Комбинация состояний триггеров определяет двоичное число, значение которого при переходе счетчика в новое состояние увеличивается на единицу или устанавливается равным нулю после достижения максимального значения N - l. Такие переходы счетчика с периодом цикла N = 2 показаны в табл. 8.23.

Переход счетчика в новое состояние связан с переключением триггеров. Для перевода триггеров в требуемые состояния необходимы на его входах определенные логические уровни. В табл. 8.24 показаны все возможные переходы состояния триггера и требуемые для этих переходов логические уровни на входах J и K. Знак "-” означает, что логический уровень на входе может быть произвольным (лог. 0 или 1). Пользуясь этой таблицей, легко построить таблицы истинности для входов J и K всех триггеров счетчика. При этом логические уровни на входах J и K являются функциями текущего состояния и на картах Вейча (табл. 8.25) под а2 и a1 понимается состояние триггеров перед поступлением на вход счетчика очередного импульса.

Пусть к моменту подачи импульса на вход счетчика триггеры находились в состоянии a2 = 0, al = 0. Под действием входного импульса должно быть обеспечено новое состояние a2 = 0, al = l.

Следовательно, в триггере Тг1 происходит переход вида 0 - 1, обеспечиваемый при следующих уровнях на информационных входах:  ... (см. полную версию)

Кольцевой счетчик

В рассмотренных выше счетчиках число поступлений на вход импульсов представляется в форме двоичного числа, цифры разрядов которого выражаются через состояние триггеров. При этом, если требуется получить десятичное представление числа импульсов, к выходам счетчика подключается дешифратор.

На рис. 52 показано подключение дешифратора к декаде десятичного счетчика. В этой схеме уровень лог. 1 появляется на том из выходов дешифратора, десятичный номер которого соответствует двоичному числу в счетчике. В процессе счета с каждым поступлением на вход импульса происходит переход лог. 1 на следующий выход, номер которого на единицу больше.

Неудобства, связанные с необходимостью применения дешифратора, устраняются в кольцевом счетчике. В нем число поступлений импульсов выражается непосредственно в десятичной системе счисления и не возникает необходимости в использовании дешифратора. И т.д... (качайте)

Делители частоты импульсной последовательности

Делитель частоты - устройство, которое при подаче на его вход периодической импульсной последовательности формирует на выходе такую же последовательность, но имеющую частоту повторения импульсов, в определенное число раз меньшую, чем частота повторения импульсов входной последовательности.

Отличие делителей частоты от счетчиков состоит в следующем. В счетчике каждая комбинация состояний триггеров определяет в некоторой системе счисления число импульсов, поступивших к данному моменту времени. В делителе частоты последовательность состояний может быть выбрана произвольной, важно лишь обеспечить заданный период цикла N. Последовательность состояний выбирается из соображений обеспечения при заданном N наибольшей простоты межтриггерных связей.

Эти связи должны выполняться непосредственным соединением выходов одних триггеров со входами других без использования логических элементов. Счетчик, имеющий то же значение N, может выполнять роль делителя частоты, однако следует иметь в виду, что такое решение будет неэкономичным.

Рассмотрим схемы делителей частоты с различными коэффициентами деления N.

• Десятичный счетчик
• Кольцевой счетчик

fevt.ru

Счетчики посетителей MegaCount - R-Count беспроводной счетчик

Беспроводной счетчик для подсчета посетителей и покупателей для сетевых магазинов.

Выгодное отличие от остальных: 1) Большой срок работы до 6-ти лет, емкость литиевых элементов питания 10800мАч2) Самые компактные размеры 5 х 8 х 1,6 см, позволяют его незаметно закрепить3) Единственный беспроводной счетчик считающий на вход и на выход до 6-ти лет4) Уникальный алгоритм детекции с ультранизким потреблением энергии5) Беспроводной сетевой обмен с легким объединением данных в общую сеть 6) Используется самый современный транспорт USB, Ethernet, Wi-Fi, 443 Мгц Radio7) Отображение температуры на объекте подсчета8) Сервисный мониторинг состояния всей сети счетчиков9) Время монтажа и запуска подсчета на точке всего несколько минут10) Настройка времени работы датчика11) Счетчик  можно переключать между двумя режимами работы: двусторонний или односторонний

В комплект поставки входит:1) Два моноблока2) Литиевые элементы питания

- Двусторонний подсчет на Вход и на Выход с индикацией факта прохождения.- Возможность установки как в горизонтальном положении так и в вертикальном.- Самый миниатюрный на рынке: размеры всего  80х50х16 мм (нарисуйте на бумаге контур)- Работа от одного комплекта элементов питания до 6 лет- Суммарная емкость литиевых элементов питания 10800 мАч- Встроенная память 4Гб.- Встроенные часы реального времени- Встроенный датчик температуры- Встроенный датчик контроля элементов питания- Настройка времени работы подсчета- Стандартные элементы питания для самостоятельной замены- Мощное программное обеспечение и аналитические отчеты- Простые в установке - закрепил и готово- Легкая настройка программного обеспечения- Совместимы с проводными счетчиками MegaCount- Радиоканал 80 метров внутри здания и 300 метров в прямой видимости- Возможен монтаж на плоскость, или используя кронштейны или используя стойки см. раздел продукция- Настройка времени работы датчика позволяет не учитывать персонал с утра и вечером

Передача данных от радиосчетчика возможна через USB модем, через Ethernet модем и через WiFi модем

Wi-Fi радиомодем: RC-WiFi-MПозволяет подключить до 6 счетчиков RC-COUNT на одном объекте, данные от счетчиков передаются на сервер обработки данных через Wi-Fi подключение. Идеально подходит для точек подсчета где присутствует Wi-Fi сеть, обеспечивается простота монтажа и быстрый запуск в работу, полное отсутствие информационных проводов.

Ethernet радиомодем: RC-ETH-M Позволяет подключить до 6 счетчиков RC-COUNT на одном объекте, данные сразу же уходят на сервер обработки данных минуя компьютер на объекте установке. Идеально подходит для магазинов с большим количеством точек подсчета и с большим  удалением компьютера на входной группе, обеспечивается быстрый запуск в работу и монтаж. Возможно использование PoE.

USB радиомодем: RC-USB-MПозволяет подключить до 6 счетчиков на одном объекте и объединить их в одном информационном потоке, данные будут сразу же отображаться на компьютере пользователя и передаваться в общую сеть для объединения с другими объектами сети подсчета, хорошо подходит для небольших магазинов, где компьютер установлен рядом с входной группой.

Вид датчика с лицевой стороны. Элементы питания типа АА

Вид датчика со стороны крепления. Клейкая пластина для крепления. Элементы питания типа АА

www.megacount.ru

14.2. Счетчики

Эксперименты

Цель

1. Изучение структуры и исследование работы суммирующих и вычитающих счетчиков.

2. Изучение способов изменения коэффициента пересчета счетчиков.

3. Исследование работы счетчиков с коэффициентом пересчета, отличным от 2".

Краткие сведения из теории

1. Счетчики. Счетчик - устройство для подсчета числа входных импульсов. Число, представляемое состоянием его выходов по фронту каждого входного импульса, изменяется на единицу. Счетчик можно реализовать на нескольких триггерах. В суммирующих счетчиках каждый входной импульс увеличивает число на его выходе на единицу, в вычитающих счетчиках каждый входной импульс уменьшает это число на единицу. Наиболее простые счетчики - двоичные. На. рис. 14.18 представлен суммирующий двоичный счетчик и диаграммы его работы. 2. Изменение направления счета. Как уже говорилось ранее, счетчики можно реализовать на триггерах. При этом триггеры соединяют последовательно. Выход каждого триггера непосредственно действует на тактовый вход следующего. Для того, чтобы реализовать суммирующий счетчик, необходимо счетный вход очередного триггера подключать к инверсному выходу предыдущего. Для того, чтобы изменить направление счета (реализовать вычитающий счетчик), можно предложить следующие способы: а). Считывать выходные сигналы счетчика не с прямых, а с инверсных выходов триггеров. Число, образуемое состоянием инверсных выходов триггеров счетчика, связано с числом,

образованным состоянием прямых выходов триггеров следующим соотношением:

где n - разрядность выхода счетчика. В таблице 14.11 приведен пример связи числа на прямых выходах с числом на инверсных выходах триггеров счетчика. б). Изменить структуру связей в счетчике: подавать на счетный вход следующего триггера сигнал не с инверсного, а с прямого выхода предыдущего, как показано на рис. 14.19. В этом случае изменяется последовательность переключения триггеров. Таблица 14,11

Изменение коэффициента пересчета. ' 3. Счетчики характеризуются числом состояний в течение одного периода (цикла). Для схем на рис. 14.18 и 14.19 цикл содержит N = 23 = 8 состояний (от 000 до 111). Часто число состояний называют коэффициентом пересчета Ксч, который равен отношению числа импульсов Nc на входе к числу импульсов NQСT на выходе старшего разряда за период:

Если на вход счетчика подавать периодическую последовательность импульсов с частотой fc, то частота fq на выходе старшего разряда счетчика будет меньше в Ксч раз: Ксч =Fс/FQ. Поэтому счетчики также называют делителями частоты, а величину Ксч - коэффициентом деления. Для увеличения величины Ксч приходится увеличивать число триггеров в цепочке. Каждый дополнительный триггер удваивает число состояний счетчика и число Ксч. Для уменьшения коэффициента Ксч можно в качестве выхода счетчика рассма-

тривать выходы триггеров промежуточных каскадов. Например, для счетчика на трех триггерах Ксч = 8, если взять выход 2-го триггера, то Ксч = 4. При этом Ксч является целой степенью числа 2: 2, 4, 8, 16 и т. д. Можно реализовать счетчик, для которого Ксч ~ любое целое число. Например, для счетчика на трех триггерах можно сделать Ксч от 2 до 7, но при этом один или два триггера могут быть лишними. При использовании всех трех триггеров можно получить Ксч = 5...7: 22 < Ксч <23. Счетчик с Ксч ^ должен иметь 5 состояний, которые в простейшем случае образуют последовательность: {О, 1, 2, 3, 4}. Циклическое повторение этой последовательности означает, что коэффициент деления счетчика равен 5. Для построения суммирующего счетчика с Ксч =5 надо, чтобы после формирования последнего числа из последовательности {О, 1, 2, 3, 4} счетчик переходил не к числу 5, а к числу 0. В двоичном коде это означает, что от числа 100 нужно перейти к числу 000, а не 101. Изменение естественного порядка счета возможно при введении дополнительных связей между триггерами счетчика. Можно воспользоваться следующим способом: как только счетчик попадает в нерабочее состояние (в данном случае 101), этот факт должен быть опознан и повлечь последующую выработку сигнала, который перевел бы счетчик в состояние 000. Рассмотрим этот метод более детально. Факт попадания счетчика в нерабочее состояние описывается логическим уравнением:

Состояния 110 и 111 также являются нерабочими и поэтому учтены при составлении уравнения. Если на выходе эквивалентной логической схемы F = 0, значит счетчик находится в одном из рабочих состояний: Ovlv2v3v4. Как только он попадает в одно из нерабочих состояний 5v6v7, формируется сигнал F = 1. Появление сигнала F = 1 должно переводить счетчик в начальное состояние 000, следовательно, этот сигнал нужно использовать для воздействия на установочные входы триггеров счетчика, которые осуществляли бы сброс счетчика в состояние Q1 = Q2 = Q3 = 0. При реализации счетчика на триггерах со входами установки логическим нулем для сброса триггеров требуется подать на входы сброса сигнал R=0. Для обнаружения факта попадания в нерабочее состояние используем схему, реализующую функцию F и выполненную на элементах И-НЕ. Для этого преобразуем выражение для функции:

Соответствующая схемная реализация приведена на рис. 14.20.

Счетчик будет работать следующим образом: при счете от 0 до 4 все происходит как в обычном суммирующем счетчике с Кдч=8. Установочные сигналы равны 1 и естественному порядку счета не препятствуют. Счет происходит по положительному фронту импульса на счетном входе С. В тот момент, когда счетчик находится в состоянии 4 (100), следующий тактовый импульс сначала переводит счетчик в состояние 5 (101), что немедленно (задолго до прихода следующего тактового импульса) приводит к формированию сигнала сброса, который поступает на установочные входы сброса триггеров. В результате счетчик сбрасывается в 0 и ждет прихода следующего тактового импульса на счетный вход. Один цикл счета закончился, счетчик готов к началу следующего цикла. Применяя такие схемы с обратной связью для сброса счетчика, нужно иметь в виду, что операция сброса занимает конечное время, поэтому непосредственно перед сбросом счетчика в 0 на выходе первого триггера появляются кратковременные импульсы, или "иголки". Это не имеет значения при подключении счетчика напрямую к индикатору, но при использовании этого выхода счетчика в качестве источника тактовых импульсов могут возникнуть определенные проблемы. Схема, в которой это явление устранено, приведена на рис. 14.21. Важным отличием является то, что схема обнаруживает не факт попадания в нерабочее состояние 101, а факт попадания в состояние 100 и в следующем такте вырабатывает сигнал сброса.

Порядок проведения экспериментов Эксперимент 1. Исследование суммирующего счетчика.

Откройте файл с14_06 со схемой, изображенной на рис. 14.22. Включите схему. Подавая на вход схемы тактовые импульсы при помощи ключа С и наблюдая состояние выходов счетчика при помощи логических пробников, составьте временные диаграммы работы суммирующего счетчика. Определите коэффициент пересчета счетчика. Результаты занесите в раздел "Результаты экспериментов". Обратите внимание на числа, формируемые состояниями инверсных выходов счетчика.

Эксперимент 2. Исследование вычитающего счетчика.

а). Откройте файл с14_07 со схемой, изображенной на рис. 14.23. Включите схему. Зарисуйте временные диаграммы работы вычитающего счетчика в раздел "Результаты экспериментов". б). В схеме на рис. 14. 23 входы логического анализатора подключите к инверсным входам триггеров. Включите схему. Зарисуйте полученные временные диаграммы в раздел "Результаты экспериментов" и сравните их с диаграммами, полученными в эксперименте 1.

Эксперимент 3. Исследование счетчика с измененным коэффициентом пересчета.

а). Откройте файл с14_08 со схемой, изображенной на рис. 14.24. Включите схему. Подавая на вход схемы тактовые импульсы при помощи ключа С и наблюдая состояние выходов счетчика при помощи логических пробников, составьте временные диаграммы работы счетчика и определите коэффициент пересчета. Результаты занесите в раздел "Результаты экспериментов".

б). Измените структуру комбинационной части счетчика в соответствии со схемой на рис. 14.20. Подавая на вход схемы тактовые импульсы при помощи ключа С и наблюдая состояние выходов счетчика при помощи логических пробников, составьте временные диаграммы работы счетчика на 5. Результаты занесите в раздел "Результаты экспериментов". Эксперимент 4. Исследование регистра Джонсона. Откройте файл с14_09 со схемой, изображенной на рис. 14.25. Счетное устройство, приведенное на рисунке, получило название регистра Джонсона или регистра с перекрестными связями. Включите схему. Постройте временные диаграммы сигналов на выходах триггеров. Определите коэффициент пересчета регистра Джонсона. Результаты занесите в раздел "Результаты экспериментов".

Эксперимент 5. Исследование регистра Джонсона, реализованного на JK-триггерах.

а). Откройте файл с14_10 со схемой, изображенной на рис. 14.26. Установите ключ S в верхнее положение (на вход S второго триггера подается сигнал логической единицы). Включите схему. Постройте временные диаграммы работы схемы и занесите их в раздел "Результаты экспериментов". Сравните полученные диаграммы с результатами эксперимента 4. б). Установите схему в состояние 000. Подайте при помощи ключа S кратковременный импульс на вход S второго триггера. При этом схема должна установиться в состояние 010. Подавая на вход С схемы тактовые импульсы при помощи соответствующего ключа и наблюдая состояние выходов схемы при помощи логических пробников, составьте временные диаграммы работы устройства. Определите коэффициент пересчета схемы. Результаты занесите в раздел "Результаты экспериментов".

Указание. Вернуть схему в прежнее состояние можно подачей кратковременного импульса на вход S второго триггера в момент, когда схема находится в состоянии 101.

Результаты экспериментов

Эксперимент 1. Исследование суммирующего счетчика. Временные диаграммы.

Эксперимент 2. Исследование вычитающего счетчика. а). Временные диаграммы.

б). Временные диаграммы.

Эксперимент 3. Исследование счетчика с измененным коэффициентом пересчета. а). Временные диаграммы.

б). Временные диаграммы.

Эксперимент 4. Исследование регистра Джонсона. Временные диаграммы.

Эксперимент 5. Исследование регистра Джонсона, реализованного на JK-триггерах. а). Временные диаграммы.

б). Временные диаграммы.

Вопросы.

1. Почему при подключении счетных входов триггеров к инверсным выходам предыдущих каскадов счетчик на D-триггерах работает как суммирующий, а при подключении к прямым -как вычитающий?

2. В каком режиме будет работать счетчик на JK-триггерах при подключении счетных входов триггеров к прямым выходам предыдущих каскадов? Как изменится режим работы счетчика при подключении счетных входов триггеров к инверсным выходам?

3. Какой коэффициент пересчета имеет регистр Джонсона?

4. Какими способами можно изменить коэффициент пересчета счетчика?

5. Сколько триггеров должен содержать счетчик с коэффициентом пересчета Ксч =(3,5,7,9, 10,12,14,15,24,30}?

6. В двоичном счетчике коэффициент пересчета равен 8, число триггеров - 3. При поступлении тактовых импульсов на счетный вход счетчик изменяет своё состояние в следующей последовательности: 000-001-010-011-100-101-110-111-000. Сколько триггеров в счетчике изменяют свое состояние одновременно на каждом из переходов? Действительно ли триггеры изменяют своё состояние одновременно? Как происходит переход счетчика из состояния 111 в состояние ООО? Какой из триггеров первым изменит своё состояние? Что послужит причиной переключения второго триггера? Как развивается процесс изменения состояния триггеров при переходе счетчика из состояния 011 в состояние 100?

7. Цифровые часы в метро реализованы на основе счетчиков. Иногда можно заметить, что четное число секунд на табло часов сохраняется заметно дольше, чем нечетное (возможна и обратная закономерность). Почему это происходит?

8. Какую разрядность должен иметь счетчик, отсчитывающий секунды и десятки секунд при наличии генератора импульсов частотой 10 кГц?

riostat.ru

• 
  Правила оформления электрических схем гост
• 
  Класс точности 2 0
• 
  Диодный тиристор
• 
  Тип узо
• 
  Монтаж солнечных панелей
• 
  Электричество из газа
• 
  Скорость света это
• 
  Фаза электрическая это
• 
  Ток кз
• 
  Открытая проводящая часть
• 
  Поиск скрытой электропроводки в стене