|
|
|
INGINERIE IN ELECTROMECANICA, MEDIU SI INFORMATICA INDUSTRIALA
Electronica Digitala
AUTOMAT SECVENTIAL CU BISTABILE
SECVENTA - 06257
Tema
Sa se proiecteze un automat secvential sincron cu bistabile care sa evolueze dupa o diagrama cu 5 stari, descrise de secventa personalizata.
Se vor proiecta de asemenea:
generatorul de tact necesar cu o frecventa reglabila in plaja 1-100 Hz;
un bloc de vizualizare pentru stari (Led-uri, 7 segmente).
Se va alege o sursa de alimentare stabilizata.
Circuitele digitale vor fi din categoria CMOS.
Functionarea automatului va fi certificata cu ajutorul unui program de simulare a circuitelor digitale sau prin realizarea fizica a montajului.
Ciclul de evolutie / numarare de referinta:
a
b
c
secventa nr.
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
2
0
1
1
3
1
0
0
4
1
0
1
5
1
1
0
6
1
1
1
7
Cod personalizat: 06257
Diagrama de stari personalizata 06257
0 000 7 111 110 010 101 5 2 6
Schema bloc cu frecventa variabila
Fig.1
GIFV
Generatorul de impulsuri cu frecventa variabila va asigura o frecventa variabila intre 1 si 100 Hz.
SA
Sursa de alimentare asigura o tensiune stabila de 15 V curent continuu catre toate dispozitivele necesare realizarii automatului secvential.
BC
Blocul de comanda va asigura comanda secventiatorului, pentru pornire, oprire si restartare a secventei. Acesta are si rolul de a valida semnalul dat de generatorul de impuls.
S
Secventiatorul este elementul principal al automatului secvential deoarece acesta va realiza conexiunile necesare realizarii secventei ce va fi afisata.
Driver
Driverul este elementul ce va face legatura intre secventiator si blocul de vizualizare.
BV
Bloc de vizualizare ce va afisa semnalele primite de la driver.
-LED-uri
-digit
S.A.-sursa de alimentare:-UN-15Vcc
-IN-1A
-ales model/fabricant
-pret
-alte caracteristici
-poza
-adresa site
1.Proiectarea Generatorului de etape
Generatorul de etape este elementul central al proiectului. Acesta trebuie sa genereze secventa personalizata 03576. Secventiatorul este sintetizat cu bistabile J-K conectate intre ele prin porti logice dupa functiile deduse din secventa 03576.
CBB tip J-K: tabel de adevar
J
K
Q(t)
Q(t+1)
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
Toggle
1
1
1
0
CBB tip J-K: tabel de intrari necesare pentru a obtine comutarile dorite
Q(t)
Q(t+1)
J
K
0
0
0
X
0
1
1
X
1
0
X
1
1
1
X
0
inital
final
intrari
Tabela de succesiune a starilor pentru secventa:06257
C
B
A
Ja
Ka
Jb
Kb
Jc
Kc
0
0
0
0
X
1
X
1
X
1
1
0
0
X
X
0
X
1
0
1
0
1
X
X
1
1
X
1
0
1
X
0
1
X
X
0
1
1
1
X
1
X
1
X
1
0
0
0
Din tabela de succesiune a starilor se va extrage cate o diagrama K-V pentru fiecare intrare de bistabil, rezultand astfel 6 functii logice minimizate:
Intrare Ja:
C
B A
0
1
0
0
0
Y
0
1
Y
X
1
0
Y
X
1
1
1
0
Ja=
Intrare Ka:
C
B A
0
1
0
0
X
Y
0
1
Y
0
1
0
Y
1
1
1
X
X
Ka=B
Intrare Jb:
C
B A
0
1
0
0
0
Y
0
1
Y
1
1
0
Y
X
1
1
X
X
Jb= 1
Intrare Kb:
C
B A
0
1
0
0
X
Y
0
1
Y
X
1
0
Y
1
1
1
1
0
Kb=A+
Intrare Jc:
C
B A
0
1
0
0
1
Y
0
1
Y
X
1
0
Y
X
1
1
1
X
Jc = 1
Intrare Kc:
C
B A
0
1
0
0
X
Y
0
1
Y
0
1
0
Y
1
1
1
X
1
Kc=B
Schema functionala a generatorului de etape:
Fig.2
2.Proiectarea Generatorului de impulsuri cu frecventa variabila:
Pentru realizarea Generatorului de impulsuri cu frecventa variabila (GIFV) se va folosi un IC 555 in varianta CMOS din familia 7555: LMC555, TLC555, etc.
Schema standard de conectare a IC 7555 (varianta CMOS a clasicului 555) pentru a obtine un generator de impulsuri:
Fig.3
Frecventa impusa este cuprinsa intre 1 si 100 Hz.
F=
TL=0,693*RB*C
TH=0,693*(RA+RB)*RC
D=
.
Pentru a separa pinul 7 de sursa, se va alege RA = 1KΩ.
=> F=
Fie C=10 uF => pentru F=100Hz, RB=
=220 Ω
Pentru F=1Hz, RB=
=71.500Ω=71,5KΩ
RB este rezistenta variabila care poate lua valori intre 220Ω si 71,5 KΩ.
7555 poate genera pe iesire si 50mA: pentru a limita curentul, daca se impune, se vor monta pe iesire o rezistenta si un tranzistor NPN. LED-ul din schema de mai jos reprezinta de fapt iesirea spre Blocul Secventiator (BS).
Fig.4
Formele de unda:
Fig.5
R1stas=430kΩ
Se alege din catalog potentiometrul semireglaj 500kΩ
Ω
Ω
3.Potentiometru:
semireglabil:FT63Epk500(0,8RON)
liniar
-putere:0,5W
-tensiune maxima:200 V DC
-plaja temperaturii:-55÷125˚C
-dimensiuni:7*7*5,8 mm
-producator:Capol
http://www.nidec-copal-electronics.com
4. Proiectarea blocului de comenzi:
Principiul pentru actiunea comenzilor START/STOP(complementare) este validarea sau nu a impulsurilor de la GIFV catre blocul urmator.
Poarta de validare P-V lasa sau nu sa treaca impulsurile de tact catre secventiator in functie de starea CBB,deci implicit de comenzile START,respectiv STOP.
Fig.6
Fig.7
Pentru a evita o functionare intempestiva a controlerului se foloseste in paralel cu butonul STOP un condensator.La punerea sub tensiune acesta determina o actiune implicita de tip RESET ca si cum s-ar fi apasat butonul STOP.
Blocul INIT trebuie sa asigure eliberarea automata a unui impuls de stergere la punerea sub tensiune si a unui impuls de stergere la comanda butonului de initalizare.
Comanda INIT se va face prin porti Trigger-Schmitt cu prag de declansare precis. Se vor folosi IC din familia 4093: CD4093B, MMC4093 etc.
Fig.8
La alimentare prezenta lui C' determina un 0 la intrarea llegetal deci 1 la iesire.Dioda D determina descarcarea condensatorului la disparitia temporara llegetal a tensiunii.
4093
C=2,2µF=
RC=
Din catalog se alege 33 KΩ.
INIT :
Δt=100ms
C'=3,3µF
5.Sursa de tensiune
Tensiune de intrare: 15V
Tensiune de linie:
85 ~ 264VAC 120 ~ 370VDC
Plaja frecventa:
47 ~ 63Hz
Curent de intare:
0.4A/115VAC 0.2A/230VAC
Pierderea de current:
<0.5mA / 240VAC
Timp de crestere:
5 ~ 24V: 1200ms, 30ms 48V: 1200ms,75ms
Timp de stabilizare:
100ms la capacitate maxima
Protectia la suprasarcina:
105%
Protectie la scurtcircuit
Temeratura de lucru:
-10~+60°C
Umiditate de lucru:
20 ~ 90% RH non-condensing
Temperatura de stocare,umiditate:
-20~+85°C, 10~95% RH
Dimensiuni:
53,8x98mm
Pret: 50 RON
Firma: SC Adelaida SRL
6.Proiectarea blocului de vizuzlizare:
Fig.9
La CD4511BC:pinul 7 se leaga la bitul A,pinul 1 se leaga la bitul
B,iar pinul 2 se leaga la bitul C.Pinii 3,5si 16 se leaga la
iar pinii 9-15 sunt iesirile catre afisorul cu
7 segmente.
Fig.10
Afisorul in 7 segmente
poate fi cu anod comun sau catod comun.Se va folosi un afisor 7SR3911AS (catod comun), 16 pini, U/pin=5V,
I/pin=10-20mA.
Fig.11
Fig.12
Schema finala functionala a proiectului:
Fig.13
