Для чего нужен счетчик импульсов
Что такое счетчик импульсов, для чего он нужен и как работает?
Счетчики импульсов используются преимущественно на производственных объектах, и выполняют аналитические задачи по подсчету количества поступивших и выполненных команд. Учет продукции на автоматизированной производственной линии также производится при помощи счетчиков импульсов, широкий ассортимент которых представлен в интернет-магазине https://delta-kip.ru/catalog/rele-vremeni-i-schetchiki/schetchik-impulsov/.
Что такое счетчик импульсов? Счетчик импульсов — это электронное оборудование, выполняющее аналитические задачи по подсчету, сбору и хранению данных о количестве поступивших на входы команд.
Применение аппаратов подсчета импульсов
Оборудование используется на производственных линиях автоматизированного типа, где выполняют функции по подсчету единиц готовой продукции. Также счетчик импульсов может проводить замеры временных затрат на выполнение полного цикла какого-либо действия механизма, или его отдельных составляющих.
Учет подачи и расхода энергетических ресурсов также входит в функциональные возможности счетчика импульсов.
Устройство аппарата
Прибор представляет собой электронно-вычислительную технику, со встроенными датчиками импульсов (действий, циклических повторов механического типа).
Устройство имеет цифровой дисплей, на котором отображается количество обработанной информации по подсчету импульсов и команд.
Импульсами считается выход единицы готовой продукции, завершение цикла производственных машин, поступление энергетического ресурса (в установленных единицах измерения).
Производители предлагают также комбинированные цифровые приборы, с расширенными возможностями и увеличенным рабочим диапазоном.
Принципы работы оборудования
Упрощенный вариант схемы счетчика импульсов четырехразрядного двоичного суммирующего устройства подразумевает синхронную работу четырех триггеров (реагирующих элементов).
Оборудование имеет отдельный счетный вход на каждом триггере, таким образом происходит подсчет поступающих в цепочку импульсов.
Входящий сигнал обрабатывается всей последовательно соединенной линией реагирующих элементов. При завершении действия триггеры счетчика устанавливаются в нулевое значение. Для этого на нулевые входы триггеров поступает единичный импульс сброса.
Счетчики имеют назначение по суммированию и вычитанию импульсных значений и реверсному принципу действия. Для каждой функции выбирается соответствующий тип оборудования, с необходимыми рабочими параметрами.
Счетчики импульсов: схемы, назначение, применение, устройство
Что такое счетчик импульсов?
Что такое счетчик импульсов?Счетчик импульсов — это последовательностное цифровое устройство, обеспечивающее хранение слова информации и выполнение над ним микрооперации счета, заключающейся в изменении значения числа в счетчике на 1. По существу счетчик представляет собой совокупность соединенных определенным образом триггеров. Основной параметр счетчика — модуль счета. Это максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счетчиком. Счетчики обозначают через СТ (от англ. counter).
Классификация счетчиков импульсов
Суммирующий счетчик импульсов
Рассмотрим суммирующий счетчик (рис. 3.67, а). Такой счетчик построен на четырех JK-триггерах, которые при наличии на обоих входах логического сигнала «1» переключаются в моменты появления на входах синхронизации отрицательных перепадов напряжения. 
Временные диаграммы, иллюстрирующие работу счетчика, приведены на рис. 3.67, б. Через Кси обозначен модуль счета (коэффициент счета импульсов). Состояние левого триггера соответствует младшему разряду двоичного числа, а правого — старшему разряду.
В исходном состоянии на всех триггерах установлены логические нули. Каждый триггер меняет свое состояние лишь в тот момент, когда на него действует отрицательный перепад напряжения.
Таким образом, данный счетчик реализует суммирование входных импульсов. Из временных диаграмм видно, что частота каждого последующего импульса в два раза меньше, чем предыдущая, т. е. каждый триггер делит частоту входного сигнала на два, что и используется в делителях частоты.
Трехразрядный вычитающий счетчик с последовательным переносом
Рассмотрим трехразрядный вычитающий счетчик с последовательным переносом, схема и временные диаграммы работы которого приведены на рис. 3.68. 
На входы J и К каждого триггера поданы логические 1, поэтому по приходу заднего фронта импульса, подаваемого на его вход синхронизации С, каждый триггер изменяет предыдущее состояние. Вначале сигналы на выходах всех триггеров равны 1. Это соответствует хранению в счетчике двоичного числа 111 или десятичного числа 7. После окончания первого импульса F первый триггер изменяет состояние: сигнал Q1 станет равным 0, a ¯ Q1 − 1.
После первого импульса F счетчик хранит состояние 11О. Дальнейшее изменение состояния счетчика происходит аналогично изложенному выше. После состояния 000 счетчик вновь переходит в состояние 111.
Трехразрядный самоостанавливающийся вычитающий счетчик с последовательным переносом
Рассмотрим трехразрядный самоостанавливающийся вычитающий счетчик с последовательным переносом (рис. 3.69). 
После перехода счетчика в состояние 000 на выходах всех триггеров возникает сигнал логического 0, который подается через логический элемент ИЛИ на входы J и К первого триггера, после чего этот триггер выходит из режима Т-триггера и перестает реагировать на импульсы F.
Трехразрядный реверсивный счетчик с последовательным переносом
Рассмотрим трехразрядный реверсивный счетчик с последовательным переносом (рис. 3.70). 
В режиме вычитания входные сигналы должны подаваться на вход Тв. На вход Тс при этом подается сигнал логического 0. Пусть все триггеры находятся в состоянии 111. Когда первый сигнал поступает на вход Тв, на входе Т первого триггера появляется логическая 1, и он изменяет свое состояние. После этого на его инверсном входе возникает сигнал логической 1.
При поступлении второго импульса на вход Тв на входе второго триггера появится логическая 1, поэтому второй триггер изменит свое состояние (первый триггер также изменит свое состояние по приходу второго импульса). Дальнейшее изменение состояния происходит аналогично. В режиме сложения счетчик работает аналогично 4-разрядному суммирующему счетчику. При этом сигнал подается на вход Тс. На вход Тв подается логический 0.
В качестве примера рассмотрим микросхемы реверсивных счетчиков (рис: 3.71) с параллельным переносом серии 155 (ТТЛ):
Направление счета определяется тем, на какой вывод (5 или 4) подаются импульсы. Входы 1, 9, 10, 15 — информационные, а вход 11 используется для предварительной записи. Эти 5 входов позволяют осуществить предварительную запись в счетчик (предустановку). Для этого нужно подать соответствующие данные на информационные входы, а затем подать импульс записи низкого уровня на вход 11, и счетчик запомнит число.
Вход 14 — вход установки О при подаче высокого уровня напряжения. Для построения счетчиков большей разрядности используются выходы прямого и обратного переноса (выводы 12 и 13 соответственно). С вывода 12 сигнал должен подаваться на вход прямого счета следующего каскада, а с 13 — на вход обратного счета.
Счетчики импульсов. Описание и применение
Счетчики импульсов — это приборы, основным назначением которых является подсчет количества электрических импульсов, поступающих на вход счетчика от контактных, емкостных и других датчиков. Входящие импульсы имеют двоичное представление, в которое преобразуется сигнал, проходя специальное устройство – шифратор. Счетчики импульсов широко применяются в радиотехнике, вычислительной автоматике, измерительных приборах, устройствах телефонии и цифровой техники, а также, в системах автоматического управления станками и производственными линиями.
Внешне счетчики импульсов представляют собой корпус, передняя панель которого оснащена цифровым индикатором и кнопками управления счетчиком. Конструкция счетчика предполагает монтаж в панель шкафов управления – клеммы для подключения расположены на тыльной стороне корпуса.
Классификация счетчиков импульсов производится по нескольким параметрам:
Для питания счетчиков импульсов могут использоваться как переменные, так и постоянные ток и напряжение. Многие модели счетчиков способны сохранять информацию после прекращения подачи питания. Время хранения неограниченно, а после возобновления подачи питания, счет продолжится с сохраненного значения.
Важной характеристикой, различающей разные модели счетчиков между собой, и влияющей на выбор того или иного изделия, является невосприимчивость или устойчивость к вредным и опасным внешним факторам – электромагнитному воздействию, критическим температурам, повышенной влажности или воде, запыленности и другим.
Применение импульсных счетчиков
Устройства, работающие в паре с импульсными счетчиками
При подборе счетчика импульсов важно обращать внимание на такие его характеристики, как способ крепления, напряжение питания, рабочая температура, допустимое напряжение на выходе, ток нагрузки, тип входного устройства в паре с которым предполагается работа импульсного счетчика, степень защиты и количество входов и выходов.
Приобрести счетчики импульсов и другую продукцию компании ОВЕН можно в интернет-магазине «Промышленная Автоматизация». Для того, чтобы оформить заказ, добавьте товар в корзину или позвоните по бесплатному номеру телефона 8 800 550-72-59. Специалисты отдела продаж помогут вам определиться с выбором и ответят на возникшие технические вопросы.
Электроника
учебно-справочное пособие
Счётчики
Счетчик импульсов — это последовательностное цифровое устройство, обеспечивающее хранение слова информации и выполнение над ним микрооперации счета, заключающейся в изменении значения числа в счетчике на 1. По существу счетчик представляет собой совокупность соединенных определенным образом триггеров. Основной параметр счетчика — модуль счета. Это максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счетчиком.
Счетчики импульсов классифицируют
по направлению счета:
по способу формирования внутренних связей:
Двоичные асинхронные счётчики
В этой схеме, так как на вход триггера подается сигнал с инверсного выхода микросхемы, при поступлении тактовых импульсов сигнал на выходе будет меняться с 0 на 1 и наоборот. Временная диаграмма сигналов на входе и выходах триггера приведена на рисунке 2.
Таким образом у нас появился счётчик, считающий до двух. Обычно требуется посчитать количество импульсов, которое больше двух. В этом случае можно использовать выходной сигнал счетного триггера как входной сигнал для следующего триггера, то есть соединить триггеры последовательно. Так можно построить любой счётчик, считающий до максимального числа, кратного степени два.
Схема счётчика, позволяющего посчитать до 16 импульсов приведена на рисунке 3, а временная диаграмма сигналов на входе и выходах этого счётчика приведена на рисунке 4.
Как видно из временной диаграммы, на выходах этого двоичного счётчика последовательно появляются цифры от 0 до 15. Естественно эти цифры записаны в двоичном виде. Они приведены в таблице 1. То есть, при поступлении на счётный вход очередного импульса, содержимое счётчика увеличивается на 1. Поэтому такие счётчики получили название суммирующих двоичных счётчиков.
| Номер входного импульса | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 10 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 11 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 12 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 13 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 14 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 15 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Существуют готовые микросхемы асинхронных двоичных счётчиков. Классическим примером такого счётчика является микросхема 555ИЕ5. Её изображение на принципиальных схемах приведено на рисунке 5. В этой микросхеме существует вход обнуления микросхемы R, который позволяет записать во все триггеры счётчика нулевое значение.
Двоичные вычитающие асинхронные счётчики
Счётчики могут не только увеличивать своё значение на единицу при поступлении на вход импульсов но и уменьшать его. Такие счётчики получили название вычитающих счётчиков. Для реализации вычитающего счётчика достаточно чтобы T-триггер срабатывал по переднему фронту входного сигнала. Это можно осуществить инвертированием этого сигнала. В схеме, приведенной на рисунке 6, для реализации вычитающего счётчика сигнал на входы последующих триггеров подаются с инверсных выводов предыдущих триггеров.
Временная диаграмма этого счётчика приведена на рисунке 7. По этой диаграмме видно, что при поступлении на вход счётчика первого же импульса на выходах появляется максимально возможное для четырёхразрядного счётчика число 15. При поступлении следующих импульсов содержимое счётчика уменьшается на единицу. Этот процесс продолжается до тех пор, пока содержимое счётчика не станет вновь равно 0.
Все возможные состояния сигналов на выходах счётчика при поступлении импульсов на вход микросхемы приведены в таблице 2.
| Номер входного импульса | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 3 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 4 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 6 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 7 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 9 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 10 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 11 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 12 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 13 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 14 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 15 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Для тех, кто привык работать с реально выпускаемыми микросхемами, следует обратить внимание, что для примера были использованы D-триггеры, работающие по заднему фронту. Микросхемы 1533ТМ2 (два D-триггера в одном корпусе) срабатывают по переднему фронту, поэтому схемы для суммирующего и вычитающего счётчика поменяются местами.
Недвоичные счётчики с обратной связью.
Если посмотреть на временную диаграмму сигналов на выходах двоичного счётчика, приведённого на рисунке 4, то можно увидеть, что частота сигналов на его выходах будет уменьшаться в два раза по отношению к предыдущему выходу. Это позволяет использовать счетчики в качестве делителей частоты входного сигнала. Эти делители частоты могут быть использованы в устройствах формирования высокостабильных генераторов частоты (синтезаторов частот). Частоты могут быть использованы либо для синхронизации цифровых устройств (в том числе и микропроцессоров) либо в качестве задающих генераторов радиоприёмных и радиопередающих устройств.
При использовании цифровых счётчиков в качестве устройств формирования опорных частот может потребоваться обеспечить коэффициент деления, отличающийся от степени числа 2. Ещё одна ситуация, когда необходимо применять недвоичные счётчики возникает при отображении информации, записанной в счётчике. Человек, который работает с электронной техникой, привык работать с десятичной системой счисления, поэтому возникает необходимость отображать хранящееся в счётчике число в непосредственно десятичном виде. Это намного проще сделать, если и счет вести сразу в двоично-десятичном коде. Иначе для индикации потребуется перекодировать информацию из двоичного в двоично-десятичный код.
Построить недвоичный счётчик можно из двоичного за счёт выбрасывания лишних комбинаций единиц и нулей. Это может быть осуществлено при помощи обратной связи. Для этого при помощи дешифратора определяется число, соответствующее коэффициенту счёта, и сигнал с выхода этого дешифратора обнуляет содержимое двоичного счётчика. В качестве примера на рисунке 8 приведена схема двоично-десятичного счётчика.
В этой схеме дешифратор построен на двухвходовой схеме «2И», входящей в состав микросхемы двоичного счётчика. Дешифратор декодирует число 10 (1010 в двоичной системе счисления). В соответствии с принципами построения схем по произвольной таблице истинности для построения дешифратора требуется ещё два инвертора, подключённых к выходам 1 и 4. Однако после сброса счётчика числа, большие 10 никогда не смогут появиться на выходах микросхемы. Поэтому схема дешифратора упрощается и вместо четырёхвходовой схемы «4И» можно обойтись двухвходовой схемой. Инверторы тоже оказываются лишними.
При использовании счётчиков в качестве делителей частоты тоже можно воспользоваться обратной связью. Приведём в качестве примера схему делителя частоты на 1000. При разработке делителя прежде всего определим сколько потребуется микросхем двоичных счётчиков. Для этого определим степень числа 2, при которой число M=2 n будет больше требуемого числа 1000. Это будет число 10. При возведении основания системы счисления 2 в 10 степень получится число 1024. То есть, при использовании для построения делителя частоты непосредственно триггеров, достаточно будет десяти триггеров. Однако обычно для построения делителей частоты используют готовые двоичные счётчики, поэтому определим необходимое количество микросхем двоичных счётчиков. При использовании четырёхразрядных двоичных счётчиков достаточно будет трёх микросхем, так как в трёх микросхемах будет 3*4=12 триггеров, что заведомо больше минимального числа триггеров.
Следующим этапом построения делителя частоты будет перевод коэффициента деления 1000 в двоичное представление. Десятичное число 1000 в двоичном виде будет выглядеть как 0011 1110 1000. В этом числе шесть единиц, поэтому для построения делителя будет достаточно шестивходовой схемы «И». Однако такие схемы не выпускаются, поэтому воспользуемся микросхемой «8И-НЕ». Неиспользуемые входы этой микросхемы подключим к питанию. Ненужную нам инверсию сигнала скомпенсируем дополнительным инвертором. Получившаяся схема делителя на 1000 приведена на рисунке 9.
При использовании счётчиков в составе синтезаторов частот может потребоваться формирование целого диапазона частот. В этом случае делитель должен обладать возможностью изменения коэффициента деления (ДПКД). При использовании обратной связи для этого потребуется полный дешифратор и переключатели его выходов на вход сброса счётчика. Схема при этом получается сложной, а управление неудобным. Пример двухразрядного делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД), построенного на десятичных счётчиках приведён на рисунке 4.
Источники
Электроника © ЦДЮТТ • Марсель Арасланов • 2019