Принцип действия счетчика: Устройство и принцип работы электросчетчика

Электросчетчик – устройство и принцип работы

Без счетчиков электроэнергии не обходится работа ни одного электрифицированного объекта, будь то гараж, частный дом или промышленное предприятие. Сегодня на рынке представлены счетчики разных типов, моделей, модификаций. Это позволяет подобрать оптимальный вариант с учетом особенностей объекта и количества используемой электроэнергии. Что представляет собой электросчетчик, устройство и принцип работы данного прибора рассмотрим ниже.

Как ведется подсчет электроэнергии

Независимо от устройства и принципа работы, электросчетчик имеет одно назначения — подсчет количества электроэнергии, которая была израсходована за определенный промежуток времени. Расход измеряется в киловатт-часах. Один киловатт-час (кВт·ч) — это количество электроэнергии, которое расходуется потребителем за временной промежуток, равный часу. В цифровом выражении это представлено так:

1 кВт·ч = 1 киловатт × 1 час = 1000 Ватт × 3600 секунд = 3600000 Джоулей = 3,6 Мегаджоуля.

Можно рассмотреть на примере конкретного прибора. Если утюг мощностью 2 киловатта будет работать полчаса, расход составит:

2 кВт × 0,5 часа = 1 кВт·ч.

Классификация электрических счетчиков

По конструктивному устройству электросчетчики делятся на:

• механические — считаются устаревшими. Из-за больших габаритов и низкой точности показаний они практически не используются;
• электромеханические — в основном, используются на объектах бытового назначения, где учет электроэнергии ведется по единому тарифу;
• электронные — более совершенные модели с широким функционалом и высокой точностью показаний. Рекомендуются для установки на объектах, где предусмотрена разная тарификация учета расхода электрической энергии.

Устройство счетчика электроэнергии

Устройство электросчетчика с электронным измерительным механизмом предусматривает наличие таких элементов:

• специализированные микросхемы, выполняющие функцию замера количества электроэнергии и преобразования полученных данных в единицы измерения;
• вычислительный механизм;
• защитный корпус;
• импульсный или цифровой выход (в зависимости от модели) для возможности удаленного считывания показаний и интеграции прибора в единую систему автоматизированного учета расхода энергии.

В электромеханическом счетчике вычислительный механизм представлен электромагнитом, соединенным с барабаном, который представляет собой систему колесиков с цифрами. В электронном приборе в качестве счетного механизма используется микроконтроллер, подключенный к цифровому дисплею. Устройство электросчетчиков данного типа предусматривает наличие модуля энергонезависимой памяти, в котором регистрируется количество тока, использованное в разных режимах — например, в дневное и ночное время суток.

Принцип работы однотарифного электросчетчика

Принцип работы электросчетчика электромеханического типа достаточно простой. При включении электроприборов на вход счетчика поступают сигналы о напряжении и силе тока, которые фиксируются соответствующими датчиками и передаются на преобразователь. Он, в свою очередь, оцифровывает эти сигналы и преобразует их в импульсы определенной частоты. Импульсы передаются на электромагнит счетного механизма, далее, посредством зубчатой передачи, сигнал поступает на колесики барабана.

В результате данные отображаются в виде конкретных цифр.

Вам также может понравиться

Как считываются показания электромеханического однотарифного счетчика

Электромагнитные модели торговой марки Пульсар производства компании «ТЕПЛОВОДОХРАН» оснащены счетным механизмом с шестиразрядным барабаном. Принцип работы электросчетчиков данного типа предусматривает вывод показаний на переднюю панель прибора. При считывании принимаются во внимание первые пять цифр (колесики черного цвета). Показания корректны только в том случае, если прибор подключен к исправной сети электропитания (должен гореть светодиодный индикатор), опломбирован, эксплуатируется с соблюдением сроков поверки и рекомендаций производителя.

Подготовка электромагнитного счетчика к использованию

Перед монтажом и использованием проведите тщательный осмотр прибора на наличие механических повреждений корпуса, проверьте целостность пломб. Напряжение, которое подводится к параллельной цепи электросчетчика, не должно превышать 265 Вольт.

Сила электротока в последовательной сети электросчетчика не должна быть выше 60 или 100 Ампер в зависимости от модификации прибора .

Подключение прибора проводится только при обесточенной сети электропитания. После подключение и опломбирования включите электроприборы. При правильном подключении мигает светодиодный индикатор, показания расхода электроэнергии увеличиваются.

Как работает электронный многотарифный электросчетчик

Принцип работы электросчетчиков многотарифного типа аналогичен принципу работы электромагнитных приборов. Единственное отличие — преобразованный сигнал подается на микроконтроллер, который управляет цифровым дисплеем, запоминающим устройством и электронным реле. На дисплей выводится не только количество использованной электроэнергии, но и значения физических величин электросети: мощность, сила электротока, частота сети и другие.

Многотарифные счетчики торговой марки Пульсар способны вести учет электрической энергии по четырем тарифам в двенадцати сезонах. Они оснащены встроенной литиевой батареей, которая обеспечивает автономный ход часов в случае отключения подачи электропитания. Ресурс батареи рассчитан на 16 лет непрерывной работы.

Встроенный модуль памяти позволяет вести журнал событий, рассчитанный на 22 типа событий. В свою очередь, каждый тип может включать до 24 событий.

Как считываются показания электронного счетчика

Принцип работы электросчетчиков данного вида предусматривает вывод показаний на электронный дисплей. Сценарий вывода показаний задается пользователем. Появление на дисплее значка в виде треугольника с восклицательным знаком свидетельствует о наличии ошибок.

Вычислительный механизм может находиться в циклическом или нециклическом режиме работы. В первом случае переключение тарифных режимов осуществляется автоматически (период отображения программируется). Во втором переключение режимов осуществляется вручную посредством нажатия кнопки на крышке корпуса.

Для дистанционного считывания данных предусмотрен цифровой интерфейс RS485 с гальванической изоляцией от входных цепей.

Подготовка электронного счетчика к использованию

Перед установкой электросчетчика необходимо убедиться в его технической исправности, отсутствии повреждений. Следует также проверить заводские настройки прибора. Если они не соответствуют вашим требованиям, проводится перепрограммирование через интерфейс RS485 с использованием ПК и специального программного обеспечения.

После подключения прибора к сети электропитания на дисплее должна появиться информация о версии программного обеспечения и результате самодиагностики. При отсутствии ошибок на дисплее последовательно отображаются разрешенные режимы работы. Показания значений силы электротока и напряжения в сети соответствуют реальным.

На нашем сайте вы можете купить электросчетчик по привлекательным ценам!

Принцип работы электросчетчика

В каждую электрическую сеть квартиры или частного дома подключается электросчетчик, учитывающий потребленную электроэнергию. Отличительной особенностью данного прибора является его последовательное подключение. Это позволяет определять в полном объеме количество тока, проходящего через его обмотки. Принцип работы электросчетчика зависит от того, к какому типу относится тот или иной прибор.

Какие виды электросчетчиков бывают

В быту используются три вида счетчиков:

1. Механические или индукционные, несмотря на простоту и дешевизну, они отличаются большими погрешностями, невозможностью тарификации и другими недостатками.
2. Электронные счетчики обладают явными преимуществами в виде высокой точности, удобного интерфейса и многих других полезных функций.
3. Третий вид приборов учета относится к гибридным устройствам, в которых имеется механическая и электронная часть. Они используются достаточно редко, поэтому более подробно следует рассмотреть два первых типа электросчетчиков.

Принцип работы индукционного счетчика

Еще совсем недавно индукционные счетчики были неотъемлемой частью электрических сетей в квартирах. Счетное устройство в этих приборах представлено вращающимся алюминиевым диском и цифровыми барабанами, отображающими показатели расхода электроэнергии в реальном времени.

Принцип действия подобных устройств достаточно простой. Электромагнитное поле, возникающее в катушках счетчика, взаимодействует с диском, выполняющим функцию подвижного токопроводящего элемента. В однофазном индукционном счетчике выполняется параллельное подключение одной из катушек к обмотке напряжения, которая служит сетью переменного тока. Другая катушка подключается последовательно на участке между обмоткой тока или нагрузкой и генератором электроэнергии.

Действие токов, протекающих по обмоткам, приводит к созданию переменных магнитных потоков, пересекающих вращающийся диск. Их величина составляет пропорцию между потребляемым током и входным напряжением. В соответствии с законом электромагнитной индукции в самом диске происходит возникновение вихревых токов, протекающих по направлению магнитных потоков.

Вихревые токи и магнитные потоки начинают взаимодействовать между собой в диске. В результате, появляется электромеханическая сила, которая и приводит к созданию вращающегося момента. Таким образом, возникает пропорция между полученным вращающимся моментом и произведением двух магнитных потоков, возникающих в обмотках тока и напряжения, умноженных на синус сдвига фазы между ними.

Нормальная работа индукционного электросчетчика возможна только при условии фазового сдвига, равного 90 градусам. Такой сдвиг можно получить, разложив магнитный поток обмотки напряжения на две части. Получается, что диск прибора вращается с частотой, пропорциональной активно потребляемой мощности. Поэтому непосредственный расход электроэнергии будет находиться в пропорции с количеством оборотов диска. Полученные данные о потреблении передаются на механическое счетное устройство, ось которого связана с осью подвижного диска с помощью зубчатой передачи. Такая конструкция обеспечивает синхронное вращение обоих элементов.

Принцип работы электронного счетчика электроэнергии

До недавних пор все измерения потребленной электроэнергии осуществлялись с помощью индукционных счетчиков. Постепенно, с развитием микроэлектроники, произошел существенный сдвиг в деле совершенствования приборов учета и контроля потребляемой электроэнергии. Были созданы современные цифровые электронные системы управления с применением новейших микроконтроллеров. Это позволило многократно повысить точность измерений, а отсутствие механики значительно повысило надежность счетчика.

Для электронных электросчетчиков разработана специальная элементная база и методы обработки поступающей информации. После обработки цифровых данных стал возможен одновременный подсчет не только активной, но и реактивной мощности. Данный фактор приобретает важное значение при организации учета в трехфазных сетях. В результате, были созданы многотарифные электросчетчики, учитывающие накопленную энергию в течение определенного времени суток. Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф.

Простейшая цифровая система на основе обычного микроконтроллера применяется в тех случаях, когда необходимо измерить импульсы, вывести информацию на дисплей и обеспечить защиту при аварийном сбое. Такие устройства являются цифровыми аналогами механических электросчетчиков. В этой системе поступление сигнала происходит через определенные трансформаторные датчики. Далее он идет на вход микросхемы-преобразователя.

Снятие частотного сигнала, поступающего на вход микроконтроллера, осуществляется на выходе микросхемы. Микроконтроллер подсчитывает все поступившие импульсы и преобразует их в полученное количество энергии (Вт*ч). Когда поступающие единицы накапливаются, их общее значение выводится на монитор и фиксируется во внутренней флэш-памяти на случай исчезновения напряжения в сети и других сбоев. Это позволяет вести непрерывный учет потребляемой электроэнергии.

Работает многотарифный электронный счетчик электроэнергии по собственному алгоритму. Последовательный интерфейс позволяет обмениваться информацией с внешним миром. С его помощью задаются тарифы, устанавливается и включается таймер времени, поступает информация о накопленной электроэнергии и т.д. Энергонезависимая оперативная память разделяется на 13 банков данных, сохраняющих информацию о количестве энергии, накопленной по разным тарифам. Первый банк учитывает всю энергию, накопленную от начала работы счетчика. В следующих 12 банках производится учет накоплений за 11 предыдущих месяцев и за текущий период.

Таким образом, принцип действия электросчетчика в электронном варианте, позволяет изменять тарифы в соответствии с заранее установленным расписанием. Через специальный разъем можно подключиться к прибору и выяснить объем электроэнергии, оплаченной потребителем.

Принцип действия однофазного индукционного счетчика

Принцип работы электрон ного счетчика электроэнергии

До недавних пор все измерения потребленной электроэнергии осуществлялись с помощью индукционных счетчиков. Постепенно, с развитием микро электрон ики, произошел существенный сдвиг в деле совершенствования приборов учета и контроля потребляемой электроэнергии. Были созданы современные цифровые электрон ные системы управления с применением новейших микроконтроллеров. Это позволило многократно повысить точность измерений, а отсутствие механики значительно повысило надежность счетчика.

Для электрон ных электросчетчиков разработана специальная элементная база и методы обработки поступающей информации. После обработки цифровых данных стал возможен одновременный подсчет не только активной, но и реактивной мощности

Данный фактор приобретает важное значение при организации учета в трехфазных сетях. В результате, были созданы многотарифные электросчетчики, учитывающие накопленную энергию в течение определенного времени суток

Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф.

Простейшая цифровая система на основе обычного микроконтроллера применяется в тех случаях, когда необходимо измерить импульсы, вывести информацию на дисплей и обеспечить защиту при аварийном сбое. Такие устройства являются цифровыми аналогами механических электросчетчиков. В этой системе поступление сигнала происходит через определенные трансформаторные датчики. Далее он идет на вход микросхемы-преобразователя.

Снятие частотного сигнала, поступающего на вход микроконтроллера, осуществляется на выходе микросхемы. Микроконтроллер подсчитывает все поступившие импульсы и преобразует их в полученное количество энергии (Вт*ч). Когда поступающие единицы накапливаются, их общее значение выводится на монитор и фиксируется во внутренней флэш-памяти на случай исчезновения напряжения в сети и других сбоев. Это позволяет вести непрерывный учет потребляемой электроэнергии.

Работает многотарифный электрон ный счетчик электроэнергии по собственному алгоритму. Последовательный интерфейс позволяет обмениваться информацией с внешним миром. С его помощью задаются тарифы, устанавливается и включается таймер времени, поступает информация о накопленной электроэнергии и т.д. Энергонезависимая оперативная память разделяется на 13 банков данных, сохраняющих информацию о количестве энергии, накопленной по разным тарифам. Первый банк учитывает всю энергию, накопленную от начала работы счетчика. В следующих 12 банках производится учет накоплений за 11 предыдущих месяцев и за текущий период.

Таким образом, принцип действия электросчетчика в электрон ном варианте, позволяет изменять тарифы в соответствии с заранее установленным расписанием. Через специальный разъем можно подключиться к прибору и выяснить объем электроэнергии, оплаченной потребителем.

{SOURCE}

Устройство и принцип работы гибридного электромеханического счетчика.

Гибридный счетчики электроэнергии необходимо разделять на несколько разных узлов: схема счетчика, блок питания, корректирующие цепи и т. д. Блок питания преобразует переменное входное напряжение в низкое постоянное и обеспечивает питание электронных цепей счетчика. Схема счетчика измеряет ток, который потребляется нагрузкой, с помощью трансформатора тока (датчика), через который и протекает измеряемый ток. Другие блоки счетчика электроэнергии выполняют ряд различных функций: вывод показаний и управление через Ethernet, WiMax, Wi-Fi, ZeegBee сети, управление дисплеем, термокомпенсация счетчика, коррекция точности, и т. п. Счетчик состоит из микросхемы обработки, трех трансформаторов тока, цепи питания, электромеханического счетного устройства и дополнительных цепей. В качестве регистра электроэнергии используется простое электромеханическое отсчетное устройство, в котором применен двухфазный шаговый двигатель. Электропитание счетчика обеспечивает источник, построенный на токовом трансформаторе и двухполупериодном выпрямителе.

Индукционные электросчетчики

Как говорилось выше, индукционный электросчетчик работает на основе индукционного механизма, схема которого приведена ниже:

Итак, состоит он из двух неподвижных катушек (обмоток) 1 и 2 которые в пространстве смещаются друг относительно друга на угол равный 90 0. Соответственно и магнитные потоки, протекающие через обмотки, при подключении их к сети будут сдвинуты друг относительно друга. В результате чего возникнет бегущее магнитное поле, которое порождает вращающий момент, который начнет вращать алюминиевый диск 4 расположенный в магнитном поле катушки. Во избежание инерционного вращения диска, после снятия с катушек напряжений, или слишком быстрого вращения при минимальной нагрузке, на диск также будет воздействовать постоянный магнит 3, который будет обеспечивать тормозной момент. Среднее значение вращающего момента будет равно:

Как и в обычном ваттметре в электросчетчике есть две обмотки, тока и напряжения. Обмотка тока выполнена толстым проводом, соответствующим номинальному току и включается в цепь последовательно.

Обмотка напряжения выполнена тонким проводом (0,06 – 0,12 мм) с большим количеством витков и подключается к цепи параллельно.

Все эти обмотки уже расположены внутри прибора и не требует особой схемы включения. В нем есть только два провода ввода (для однофазных фаза — ноль) и вывода. Счетчики имеют класс точности 1,0; 2,0; 2,5. Они могут выпускаться на различные токи напряжением 127В, 220В. Также трехфазные могут быть 127В, 220В, 380В, а также на токи до 2000 А и 35 кВ но подключаемые через измерительные трансформаторы.

Принцип работы индукционного трехфазного аналогичен однофазному, но так как при использовании трехфазных систем возможны различные схемы включения (треугольник, звезда), необходимо предварительно изучить возможности выбранного устройства.

Установка

В магазинах продают как полные комплекты для установки счетчика, так и отдельные детали. Выбор материалов зависит от модели прибора и от особенностей подключения.

Расположение счетчика обязательно вертикальное. Местом крепления может быть деревянный (металлический) лист или специальный защищенный короб. Прибор обязательно должен находиться в зоне свободного визуального контроля.

Перед установкой следует изучить общую схему электропроводки. Это позволит правильно определить тип и количество автоматических выключателей, а также мощность групп потребителей.

Это важно: самостоятельно выполнять установку без разрешения запрещено.

Виды счетчиков электроэнергии

Однофазные индукционные счетчики электроэнергии

Электросчетчик – это прибор учета расхода электроэнергии переменного и постоянного тока.

Существует два типа данных устройств: электронные и индукционные модели. Все они отличаются принципом своей работы, но это никак не отражается на точности подсчетов, поскольку перед продажей каждое устройство проверяется и при необходимости калибруется сотрудниками соответствующих организаций. Компании независимые, поэтому подвоха в их деятельности ждать не стоит. Чтобы было проще определиться с подходящим видом электрического прибора в конкретном случае, нужно более детально изучить особенности каждого.

Индукционный

Данная разновидность широко распространена благодаря большому количеству преимущественных особенностей. Это традиционная конструкция, оснащенная вращающимся колесом. Работа основывается на принципах магнитного поля. Это поле образует несколько катушек – тока и напряжения. Они приводят диск в движение, который запускает счетный механизм.

Из недостатков стоит отметить точность подсчета. Погрешность находится в зоне допустимой, но результаты могли бы быть и лучше.

Электронный

Модульный трехфазный электронный электросчетчик

Эту разновидность можно считать относительно новой. Принцип работы основывается на измерении напряжения и силы тока в электрической сети. Отсутствуют какие-либо промежуточные механизмы, что обеспечивает высокую точность работы. Все показания отображаются на небольшом дисплее, а также хранятся во встроенной памяти. Более детально о достоинствах приборов:

• Компактные размеры.
• Его нельзя остановить или замедлить с помощью магнита.
• Все модели оснащены многотарифной функцией.
• Имеется встроенная самокорректировка показаний.
• Удобное снятие показаний.
• Точность показаний можно повысить дополнительно, для этого устанавливают специальную микросхему.

Несмотря на большое количество преимуществ, имеются и недостатки. Самый весомый – высокая стоимость.

Однотарифные и многотарифные виды электросчетчиков

Однотарифные приборы можно назвать традиционными. Это устройства, к которым привыкли все жители постсоветского пространства.

Многотарифные счетчики в России новика, поскольку вошли в обиход потребителей относительно недавно. Основная задача такого прибора – сокращение финансовых расходов потребителей. Суть экономии заключается в разнице стоимости электроэнергии от времени суток. В ночное и утреннее время она меньше, чем вечером.

Автоматический тип электросчетчика

Автоматический тип электросчетчика представляет собой разновидность электронных моделей. Особенность его заключается в автоматической передаче данных без участия домовладельцев. Процесс происходит своевременно, без потери личного времени. Такие устройства еще не очень распространены в России, но эксперты предполагают, что через 10-15 лет они будут в каждой второй квартире.

Устройство электронного электросчетчика

Электронный электросчётчик – это устройство измерения электрической мощности с преобразованием её в аналоговый сигнал, который далее преобразуется в импульсный сигнал, пропорциональный потребляемой мощности.

Преобразователь (как видно из названия узла)   преобразует аналоговый сигнал в цифровой импульсный, пропорциональный  потребляемой мощности.

Микроконтроллер – главная часть электросчётчика,  анализирует этот сигнал, рассчитывая количество потребляемой электроэнергии и осуществляет передачу информации на устройства вывода, на электромеханическое устройство или на дисплей – если используется жидкокристаллическая матрица, где и показывается количество потребляемой электроэнергии.

Описание, конечно очень общее, но как видно, устройство электронного электросчетчика – чистая электроника, чего не скажешь об устройстве индукционных счётчиков. Несмотря на то что, благодаря своим техническим характеристикам в настоящее всё большее распространение получает применение электронных счётчиков, старые индукционные счётчики были и остаются самыми распространёнными, их устройство стоит рассмотреть подробно.

Устройство индукционного (электро-механического) электросчетчика.

Основные части индукционного электросчётчика это: токовая катушка 1, катушка напряжения 2, алюминиевый диск 3, счётный механизм с червячной и зубчатой передачей 4 и постоянный магнит 5.

Токовая катушка включена в сеть последовательно и создаёт переменный магнитный поток, пропорциональный току, а катушка напряжения – параллельно, создавая переменный магнитный поток, пропорциональный напряжению.

Эти магнитные потоки пронизывают алюминиевый диск, причём, переменные магнитные потоки токовой обмотки – дважды, в связи с U-образной формой её магнитопровода, наводя в нём ЭДС.

Таким образом, возникают электромеханические силы, создающие крутящий момент – вращение диска, ось которого связана со счётным механизмом червячной и зубчатой передачей, производя  передачу движения оси диска на цифровые барабаны.

Крутящий момент, создающий вращение диска пропорционален мощности сети; выше мощность – сильнее крутящий момент, диск крутится по оси быстрее.

Для выравнивания и успокоения колебаний частоты вращения в устройство электросчётчика входит постоянный магнит, поток которого, взаимодействуя с вихревыми токами диска, создаёт электромеханическую силу с направлением, обратным движению диска, что и создаёт тормозной момент.

Устройство и принцип работы

Конструкция счетчика зависит от принципа его работы и осуществляемых функций. Индукционный однофазный счетчик используется в однофазных переменных сетях и состоит из следующих частей:

• корпуса составного;
• двух обмоток: токовой и напряжения;
• двух магнитопроводов: обмотки тока и обмотки напряжения;
• противополюса;
• диска алюминиевого;
• механизма червячного типа;
• механизма счетного;
• магнита постоянного, служащего для торможения диска;
• оси, на которой закреплены счетный механизм, червячная передача и алюминиевый диск.

Схематическое устройство однофазного электросчетчика индукционного типа

Принцип работы устройства заключается в следующем. 2 электромагнита представляют измерительный механизм счетчика. Они расположены под углом 90° друг к другу. В магнитном поле этих электромагнитов находится диск, выполненный из алюминия. Счетчик включается в работу путем подсоединения с электроприемниками токовой обмотки последовательно, а с электроприемниками напряжения – параллельно. При прохождении переменного тока по обмоткам в сердечниках возникают магнитные потоки переменной величины. Они пронизывают диск, в результате чего индуцируют вихревые токи. При взаимодействии последних с магнитными потоками создается усилие, которое вращает диск. Он, в свою очередь, связан со счетным механизмом, который учитывает частоту вращения диска. Цифры, расположенные на счетном механизме фиксируют расход электрической энергии.

При увеличении тока нагрузки возникает больший вращающий момент, что заставляет диск вращаться быстрее.

Принцип работы трехфазных индукционных счетчиков аналогичен выше описанному счетчику, с той лишь разницей, что их используют в трехфазных сетях переменного тока.

Вид спереди трехфазного индукционного электросчетчика со снятой крышкой

Вид сбоку со снятой задней частью корпуса трехфазного индукционного счетчика

С развитием электронных технологий появились счетчики учета расхода электроэнергии электронного типа. Принцип действия их довольно прост. Специальный преобразователь входные аналоговые сигналы с датчиков тока и напряжения преобразует в цифровой импульсный код. Он подается на микроконтроллер, который фиксирует количество потребляемой электроэнергии на дисплее изделия. Отсюда основными частями электронного счетчика являются:

• кожух защитный;
• трансформаторы измерительные тока и напряжения;
• преобразователь;
• микроконтроллера, являющиеся органом управления и передачи информации на дисплей;
• колодка клеммная для подсоединения эл. проводов.

Работа однофазных и трехфазных электронных счетчиков осуществляется по одним и тем же законам, с той лишь разницей, что в 3-хфазном осуществляется суммирование величин каждого из трех каналов.

Структурная схема работы однофазного счетчика электронного типа

Из схемы видно, что трансформатор тока включен в разрыв фазного провода, а трансформатор напряжения подключен к нулю и фазе. Сигналы величины тока и напряжения с помощью преобразователя преобразуются в мощность и частоту в цифровом виде, в дальнейшем микроконтроллер управляет оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), электронным реле и дисплеем, на котором отражается цифровая информация, фиксирующая расход электроэнергии на подключенном к счетчику объекте. ОЗУ в некоторых моделях может играть роль передатчика информации, что дает возможность контролировать работу счетчика на расстоянии.

Электронные счетчики для замеров расхода электроэнергии в трехфазных схемах, могут работать как в трех,- так и четырехпроводных цепях. Устройства хранят информацию с привязкой ко времени. Показания можно снимать за определенный период времени и фиксировать следующие показатели:

• активное потребление;
• реактивное потребление;
• действующие значения напряжения и тока;
• частоту в каждой фазе.

Все это позволило создать многотарифные счетчики для подсчета потребления электроэнергии в разное время суток, по дням недели или сезонам.

Устройство и принцип работы электросчетчика

Устройство индукционного счетчика

Чтобы в режиме реального времени и непрерывно производить учет активного энергопотребления переменного тока, требуется устанавливать однофазные или трехфазные индукционные приборы учета. Если же важен учет постоянного тока, который широко распространен на железной дороге и всех видах электротранспорта, монтируют электродинамические приборы учета.

Индукционные электрические счетчики оснащены диском, изготовленным из алюминия, при потреблении ресурса этот подвижный элемент вращается из-за вихревых потоков, созданных индукционными катушками. В данном случае встречаются две разные силы – магнитное поле индукционных катушек и магнитное поле вихревых токов. Образованные в результате токи протекают в цепи параллельной нагрузки. Каждая катушка оснащена сердечником, который намагничивается переменным током. Воздействие непрерывного переменного тока приводит к тому, что полюса электромагнитов постоянно изменяются. Это приводит к прохождению между ними магнитного поля. Именно оно тянет за собой алюминиевый диск, образуя вращение.

Скорость вращения диска прямо пропорциональна величине токов, находящихся в обеих катушках. При производстве электросчетчиков применяются простые соединительные приемы из механики, благодаря чему вращающийся диск связан с цифровыми показаниями на панели.

Последние годы люди все чаще отдают предпочтение электронным двухтарифным конструкциям. Непрерывно увеличивающийся спрос объясним следующим перечнем достоинств:

• Приборы более точно считывают информацию, что позволяет сократить расходы на оплату коммунальных услуг.
• В сравнении с механическими электросчетчиками они имеют компактные размеры и более привлекательный внешний вид.
• Автоматически переключаются на дневной и ночной тарифы, участие человека не требуется. Еще на этапе производства прибор программируют на два временных интервала – с 07:00 до 23:00 и с 23:00 до 07:00.
• Усовершенствованные модели нуждаются в проверке один раз в течение 5-16 лет. Требуется такая проверка для правильности учета и начисления средств. Проверкой должна заниматься энергопоставляющая компания.

Первая проверка работоспособности устройства проводится еще в заводских условиях, дата обязательно должна быть указана в сопроводительной документации.

Снятие показаний

Электромеханические счетчики снабжены цифровым барабаном, на котором отображается расход электроэнергии в киловаттах. Эти данные можно сдать в расчетную службу или самостоятельно производить расчеты.

В зависимости от модели на барабанном табло появляется 5 или 7 цифр, причем последняя отделена от остальных запятой и выделена цветом. При учете не надо считать десятые и сотые доли киловатт – только целые числа. Полученный расход киловатт за месяц умножают на стоимость 1 киловатта и получают сумму, которую надо заплатить за электричество.

Принцип работы

Умным электрическим счетчиком считают автоматизированное специальное устройство, основная задача которого – сбор данных о количестве потребляемых ресурсов. Оптимальная частота передачи данных на информационные узлы компаний – один раз в течение 60 минут.

Ежегодно плата за электроэнергию, а также воду и газ возрастает. Благодаря этому спрос на интеллектуальные устройства растут ежедневно. Их устанавливают в реконструированных сооружениях и новых домах.

Переход на усовершенствованные виды приборов учета дает много преимущества, включая практичность и выгоду.

Состоит устройство из двух основных частей – контроллера, который отвечает за передачу данных, и счетчика. Передача данных осуществляется несколькими способами, это зависит от разновидности установленного контроллера. Самый современный и бюджетный вид – беспроводной контроллер. С его помощью передача данных может осуществляться одним из следующих способов:

• GPRS – подключается через стандартную сим-карту мобильной связи, ее требуется регулярно пополнять. Информация подается на серверы с помощью общедоступной сотовой связи.
• LPWAN – технология имеет много общего с предыдущим способом передачи данных, но она менее энергозатратная. Данные подаются благодаря специальным вышкам, основная задача которых – связь контроллеров с сервером.
• Wi-Fi – самая современная технология, которая совмещает в себе все преимущества предыдущих двух способов передачи данных. Благодаря низкому энергопотреблению контроллер может работать от аккумуляторных батареек.

Различие по типу электросети

Основное различие счетчиков заключается во втором пункте, а именно, для какой электросети они разработаны – для однофазной или трехфазной. Электрический счетчик однофазный используются в однофазных двухпроводных сетях напряжением 0,4/ 0,23 кВ. Основное их применение – учет расхода электроэнергии в квартирах или частных домах. Изготавливаются счетчики на напряжение 220 (или 127) вольт, номинальный ток — 5, 10, 20, 40, 60 А. Устанавливаются счетчики на вводе и размещаются в этажных (квартирных) щитах.

Электрический счетчик трехфазный предназначен для трехфазных трехпроводных или четырехпроводных сетей. И если с однофазными счетчиками все просто и понятно, то трехфазные приборы требуют расширенного описания, поскольку они используются в электроустановках, работающих на трехфазном токе. Трехфазные счетчики прямого (непосредственного) включения подсоединяются к сети напрямую, без дополнительных приборов – трансформаторов тока. Номинальный ток изготовляемых счетчиков прямого включения — 5, 10, 20, 30, 50, 100А.

Учет потребленной энергии определяется путем вычитания первоначального показания электросчетчика (Пн) из конечного показания (Пк):

Э = Пк — Пн

Однако бывают ситуации, когда электроустановка потребляет значительный ток и счетчик прямого включения такой ток через себя пропустить не сможет. Поэтому в таких случаях используют подключение электросчетчиков через измерительные трансформаторы тока (ТТ). Основное назначение ТТ – уменьшить ток до таких значений, при которых счетчик будет нормально функционировать. Расчет потребленной энергии здесь определяется также вычитанием начальных показаний из конечных и дополнительно – умножением полученной разницы показаний на коэффициент трансформации (Кт) трансформаторов тока:

Э = (Пк — Пн)*Кт

Определить какой коэффициент трансформации у ТТ можно по данным на шильдике самого трансформатора. Например, надпись 150/5 на ТТ означает, что первичная обмотка данного трансформатора рассчитана на ток 150А, а вторичная на 5А. Из этого соотношения мы и получаем коэффициент трансформации, равный 30. Другими словами — ТТ уменьшает первичный ток в 30 раз.

Правила установки электросчетчика на улице

Установка электрического счетчика на открытом воздухе вне помещения должна проводиться согласно ряду техническо-эксплуатационных требований.

Правильней всего установить счетчик с фасадной стороны дома на высоте 0,8-1,7 метра, что обеспечит легкий доступ к нему представителям сетевой компании и техническому обслуживанию.

Смонтировать счетчик можно непосредственно на опоре бетонного столба, если он располагается на территории дома. Также в электро щитке следует установить защитный автомат, а группу автоматов на все потребители дома лучше смонтировать внутри помещения.

Процесс установки счетчика

1. Перед монтажными работами необходимо выполнить отключение сетевой линии согласно правилам ПУЭ.
2. Высота для навесного монтажа счетчика варьируется от 0,8 до 1,7 метра горизонтально поверхности.
3. При температурах ниже 5°С электросчетчики будут вести себя некорректно. Именно по этой причине стоит подумать об отапливаемом электро щитке.
4. Входная токовая цепь должна подключаться к автоматическому защитному выключателю, а после этого к счетчику.
5. Не стоит забывать про защитное заземление, которое позволяет в случае перекоса фаз или короткого замыкания обезопасить всю электронику в доме.
6. Подключаем выход счетчика на вводный автомат или группу автоматов.
7. Пробное включение.

Источники

• https://samelectrik.ru/kak-rabotaet-schetchik-elektroenergii-starogo-i-novogo-obrazca.html
• https://elektro.guru/elektrooborudovanie/schetchiki/ustanovka-v-kvartire-elektroschetchika-cena-uslugi-i-pribora.html
• https://teplo.guru/elektrichestvo/schetchiki/ustanovka.html
• https://o-builder.ru/pravila-ustanovki-elektroschetchika-v-chastnom-dome-kvartire-na-ulice/
• http://mr-build.ru/elektrika/ustanovka-elektroschetchika.html
• http://podklyuchenie-elektrichestva.ru/uslugi/ustanovka-schetchikov-elektroenergii/
• https://mosenergosbyt-lichnyj-kabinet.ru/zamena-schetchika
• https://elquanta.ru/schetchiki/ustrojjstvo-princip-ehlektroschetchika.html
• https://teplo.guru/elektrichestvo/schetchiki/ustanovka-v-chastnom-dome.html

Принцип работы электросчетчика — ElectrikTop.ru

Счетчик электроэнергии есть в доме у каждого. И не найдется такого человека, который бы не задавался вопросом о том, как устроен, из чего состоит этот неведомый черный ящик и действительно ли можно заставить его крутиться в обратную сторону. Сегодня мы удовлетворим ваше любопытство и заглянем под пломбу, закрывающую доступ к внутреннему устройству этого очень интересного прибора.

Какими бывают электрические счетчики

По принципу работы счетного механизма эти устройства бывают трех типов:

1. Механические – в их основе шестеренчатый редуктор, который приводит в движение тот самый загадочный вращающийся диск.
2. Электронные – подсчет ведет генератор импульсов, результаты отображаются на жидкокристаллическом дисплее.
3. Гибридные – генератор импульсов работает в паре с шаговым электродвигателем, аналогичным тем, что работают в кварцевых часах. Результаты выдаются тем же способом, что и у механических приборов – цифрами на разрядных кольцах, приводимых в движение шестеренчатым редуктором.

Самое интересное в том, что принцип работы электросчетчика основан на одном и том же явлении – электромагнитной индукции.

И все-таки оно вертится!

Наиболее наглядно устройство электросчетчика видно на примере однофазного бытового устройства механического типа. Его принципиальная схема приведена на рисунке ниже.

1. Ш-образный сердечник
2. П-образный сердечник
3. Редуктор
4. Постоянный магнит
5. Диск

 

 

 

К клеммам 1 и 2, в которые зажимается фазный провод, подключена катушка с небольшим количеством витков, установленная на П-образный металлический сердечник. Она называется токовой, поскольку включение последовательное. К клемме 1 также подключен еще один провод, идущий на другую катушку с большим количеством витков и установленную на Ш-образный металлический сердечник.

Место соединения разъемное, крепежом является винт, называемый «винт напряжения», поскольку второй конец катушки соединен с клеммой 3, к которой подключается нулевой провод и соединение параллельное. Сердечники катушек расположены под углом 90⁰ друг к другу, а в разрыве между ними находится край алюминиевого диска.

При прохождении переменного электрического тока через катушки в сердечниках наводится пульсирующее магнитное поле. Их произведением является вихревой магнитный поток, вращающийся всегда в одну сторону. По закону электромагнитной индукции этот вихрь наводит электрический ток в алюминиевом диске и понуждает его вращаться вслед за собой. Поскольку учитывается и напряжение в сети, и сила тока, то измеряется расход именно электрической мощности, которая является произведением этих величин.

Все это очень напоминает устройство асинхронного однофазного электродвигателя с пусковой и рабочей обмотками. Различие только в том, что счетчик электроэнергии является измерительной машиной, поэтому для точности показаний в нем надо исключить все факторы, которые могут их изменить.

Например, момент инерции. Именно поэтому ротор, роль которого играет диск, выполняется из алюминия – наиболее легкого электропроводящего материала, не подверженного вторичному намагничиванию. Дисковидная форма выбрана по той причине, что побочным явлением электромагнитной индукции является нагревание металлов так называемыми токами Фуко.

В проводниках плоской формы они быстрее затухают. Это свойство используется, например, в высоковольтных трансформаторах большой мощности, первичная обмотка которых выполняется проводником прямоугольного сечения.

Вторым отличием механического счетчика от асинхронного двигателя является наличие в его конструкции тормоза – постоянного магнита, расположенного у края диска. Он нужен для того, чтобы вращение было равномерным, без ускорения, а остановка происходила мгновенно, без выбега. Положение этого магнита можно менять, меняя величину электрической мощности, на которую устройство не реагирует. Обычной заводской настройкой является 25 Вт.

Диск насажен на ось, на одном конце которой находится червячная шестерня. Через нее и приводится в действие редуктор счетного механизма. Смена положений обмоток действительно может привести к реверсированию. Для этого надо лишь изменить порядок подключения: фазу подать на клемму 3 и снять ее с четвертой. Для борьбы с мошенничеством в редукторе установлен храповой механизм, блокирующий вращение в обратную сторону.

Трехфазные счетные механические устройства устроены подобным же образом. Но есть тонкости: если схема построена с глухозаземленной нейтралью – фазы на выходе силового трансформатора подстанции соединены звездой и линия состоит из трех проводников, то в счетчике два диска на одной оси. А при обычном для линий до 1000 вольт соединении треугольником и наличии отдельной нейтрали (четыре провода) дисков три. При этом подсчет расхода электрической мощности ведется в любом случае, даже если задействована хотя бы одна фаза.

И все-таки оно нагревается!

Принцип действия электронного счетчика основан на использовании второго, скорее побочного действия электромагнитной индукции – нагревании проводников. Температурные датчики – это могут быть термопары или терморезисторы, преобразуют тепло в электрический сигнал, который играет роль управляющего воздействия.

Подавляющее большинство электронных счетных устройств строятся на микросхемах серий МРС 3905, 3906 или 3909. Принципиально они состоят из трех модулей:

1. Двух операционных усилителей (аналог катушек тока и напряжения).
2. Генератора незатухающих колебаний, имеющего собственный блок питания и подключенного к одной из фаз.
3. Счетчика импульсов.

Операционные усилители работают в паре с термодатчиками и подают электрический управляющий сигнал на генератор незатухающих колебаний, частота которых меняется в зависимости от его величины.

Если показания электросчетчика выводятся на жидкокристаллический дисплей, то количество импульсов за единицу времени учитывается отдельной микросхемой, преобразующей его в кодовый сигнал. При использовании механических редукторов импульсы поступают непосредственно на шаговый двигатель. Чем выше частота их следования, тем быстрее он вращается.

В трехфазных приборах электрического учета таких управляющих микросхем три, а в однофазных – одна.

Какие электросчетчики лучше?

Приборы учета с вращающимся диском нередко преподносятся как нечто архаичное и подлежащее замене. Энергоснабжающие организации могут просто вынуждать потребителей делать это, аргументируя тем, что электронные точнее. Но, поскольку дьявол кроется в деталях, давайте попробуем разобраться в том, стоит ли идти на поводу у монополистов.

Когда действительно стоит менять

• Если класс точности менее 2,5. Он указан на лицевой панели прибора – цифра в кружке.
• Количество целочисленных разрядов в показаниях менее пяти. Дробный разряд указывается кольцом красного цвета и его значение не учитывается.
• Если прибор рассчитан на токи менее 30 ампер.

Достоинства и недостатки механических приборов

Недостатки:

• Невысокая точность измерений.
• Большие габариты и вес, выглядят малоэстетично.
• Могут шуметь.
• Нельзя учитывать расход по многотарифному плану.
• Для снятия показаний приходится лезть под потолок – неудобно и рискованно.

Достоинства:

• Учитывают только активную, полезную составляющую электрической энергии.
• Не реагируют на потребителей мощностью менее 25 ват (например, светодиодные лампы).
• Спокойно переносят перегрузки в сети, не выходят из строя в грозу.
• Относительно дешевы.

Достоинства и недостатки электронных приборов

Положительные качества:

• Высокая точность измерений.
• Малые габариты и вес.
• Можно установить модель, учитывающую несколько суточных тарифов.
• Есть возможность (при наличии блоков GPRS и Wi-Fi) снимать показания дистанционно и даже автоматически их отправлять поставщику.

Недостатки:

• Учитывают не только полезную активную, но и реактивную, паразитную, составляющую электроэнергии.
• Чувствительны к качеству поставляемого электричества, могут выходить из строя в грозу.
• Хороший электронный счетчик электроэнергии не может стоить дешево.

Зная устройство, а также достоинства и недостатки приборов учета электрической энергии, вы без труда можете решить, стоит ли вам менять имеющийся, а если приобретать, то какой именно. Можно сказать точно, что счетчики с вращающимся диском не стоит считать архаикой и отказываться от них. Для сельской местности – это оптимальный вариант.

Устройство и принцип работы электрического счетчика

В этой статье мы вам расскажем устройство и принцип работы электрического счетчика, чтобы вам было проще воспринимать всю информацию, мы для вас подготовили основные схемы и изображения. С помощью них вы сможете узнать, из чего состоит электрический считчик, как он работает.

Устройство и принцип работы электрического счетчика

Цель электросчетчика – осуществлять учет расходованной электроэнергии в квартире, доме, на даче, в гараже и т.д. Электрические счетчики бывают двух видов:

• Индукционные.
• Электронное.

Устройство индукционного счетчика

Индукционный счетчик состоит из двух основных электромагнитов, они расположены между собой под острым углом в 90 градусов напротив друг друга. В магнитном поле находиться алюминиевый диск, именно он и показывает нам расход энергии.

Чтобы включить счетчик в цепь, необходимо его токовую обмотку соединить со всеми электроприемниками последовательно. Обмотка напряжения подключается параллельно. Во время прохождения электрического тока по обмоткам индукционного счетчика в сердечниках возникают переменные магнитные потоки, оно пронизывают алюминиевый диск и индуцируют в нем так называемые вихревые токи. Будет интересно узнать, какой счетчик лучше поставить в доме.

Вихревые токи взаимодействуют с магнитными потоками и создают усилия, с помощью которого и начинает крутиться диск. Диск непосредственно связан со стандартным счетным механизмом. В зависимости от частоты вращения диска и происходит учет потребляемой электрической энергии.

Следующим образом выглядит схема устройства электрического счетчика.

Сделаем небольшую расшифровку:

1. Обмотки тока.
2. Обмотки напряжения.
3. Механизм червячный.
4. Механизм счетный.
5. Диск из алюминия.
6. Магнит, который притормаживает работу диска.

Схему выше мы с вами уже рассмотрели, теперь посмотрите, как выглядит электрический счетчик в разрезе (вживую).

Если потребляемая электроэнергия большая, тогда используются трехфазные индукционные счетчики, принцип их работы схожий с однофазным.
Смотрите видео, как устроен электрический счетчик.

Устройство электронного счетчика электричества

Сейчас цифровые счетчики получили широкое применение, люди начали отказываться от привычных, ведь только такие могут похвастаться следующими преимуществами:

1. Нет частей, которые вращаются.
2. Можно делать учет электроэнергии по разным тарифам.
3. Малые размеры
4. Высокий класс точности.
5. Можно вести дистанционный учет электроэнергии.
6. Изменяются суточные максимумы нагрузки.

Следующим образом выглядит схема электронного счетчика:

Как правило, такие счетчики всегда работают только по одному тарифу. Однако, есть и те, которые считают на несколько тарифов, в одной статье мы уже рассматривали: стоит устанавливать двухтарифные счетчики. С ними вопрос спорный, есть масс особенностей, которые стоит брать в учет.

Вот мы с вами и рассмотрели устройство и принцип работы электрического счетчика, как видите, все довольно просто. Подробней на электрических мы останавливаться не стали, ведь произвести их ремонт или просто разобрать смысла нет. Этим должны заниматься только профессионалы.

Статья по теме: лучшие производители электрических счетчиков.

Принцип работы счетчика электроэнергии

Электросчетчик – обязательный элемент любой домашней электрической сети. Это устройство предназначено для учета потребляемой электрической энергии. Особенность аппарата в том, что он подключается к сети только лишь последовательно, и по этой причине учитывает весь ток, который проходит через его обмотки. Если это условие не соблюдается (сеть подключена в обход счетчика), хозяева аппарата нарушают закон и могут нести ответственность. Многим людям интересно, как устроен электросчетчик, и каким образом работает устройство.

Индукционный счетчик

Современные приборы для подсчета тока классифицируются по устройству и принципу работы на два вида – индукционные и электрические. Каждый из этих типов отличаются определенными особенностями, плюсами и недостатками, которые надо учитывать при выборе прибора для установки в домашнюю электросеть. Сначала следует разобраться, что собой представляет принцип работы счетчика электроэнергии индукционного типа.

Внутреннее устройство данного прибора можно наблюдать выше. Он состоит из следующих элементов:

1. Последовательная обмотка (тока).
2. Параллельная обмотка (напряжения).
3. Механизм подсчета значений с червячной передачей.
4. Магнит для обеспечения плавного хода.
5. Алюминиевый диск для визуализации работы.

Как можно видеть, устройство включает две катушки – токовую и напряжения. Магниты в них располагаются под прямым углом друг к другу относительно окружающего пространства. Между этими электромагнитами есть небольшого размера зазор, в пространстве которого располагается тонкий диск из алюминия. Ось этого диска соединяется со счетным механизмом при помощи червячной передачи. Как видите, устройство весьма простое.

Каков принцип работы электросчетчика? Главными элементами выступают катушки – токовая включает в себя малое количество витков толстого провода, а обмотка напряжения наоборот, образована большим количеством витков тонкого провода. Когда на катушку напряжения подается ток с переменным напряжением, а на вторую обмотку подается нагрузка, между этими элементами возникают магнитные вихри, которые вызывают вращение алюминиевого диска.

За определенное время диск оборачивается конкретное количество раз, причем скорость вращения напрямую зависит от токов, которые в свою очередь зависят от интенсивности потребления. На таком простом принципе и строится работа этого счетчика.

Электрический счетчик

Устройство электрического счетчика электроэнергии для многих пользователей остается загадкой, так как мало кто решается на вскрытие прибора. Принципиальную схему такого устройства вы можете увидеть на картинке.

Принцип работы электронного счетчика электроэнергии предельно прост и понятен. В приборе есть особые датчики, которые подключаются к электросети. Данные с этих датчиков поступают на преобразователь, задачей которого является трансформация аналогового сигнала в цифровой код. Полученный код направляется на микроконтроллер, где впоследствии подвергается расшифровке. В ходе расшифровки прибор подсчитывает количество потребляемого тока, выдавая рассчитанное значение на цифровой дисплей.

Особенности двухтарифного аппарата

Очевидно, что в ночное время потребление тока заметно меньше, чем днем. По этой причине во многих странах, в том числе и России, тарифы на ночное потребление заметно ниже, чем на дневное потребление. Чтобы получить возможность экономить на электричестве, некоторые пользователи устанавливают в дом двухтарифные счетчики. Многих интересует, как работает двухтарифный счетчик электроэнергии. Разберемся!

На самом деле принцип работы таких аппаратов ничем не отличается от обычных устройств. Главное и единственное отличие – такие приборы учитывают дневное и ночное потребление тока. Так, большинство моделей снабжаются встроенной памятью, в которой фиксируется точное количество тока, потребляемое за определенное время суток. Именно по этим показаниям за день и ночь начисляется оплата за пользование электрической энергией. При правильном пользовании электричеством можно хорошо экономить.

Как работает и как устроен счетчик воды

Жители мегаполисов уже давно привыкли к таким благам цивилизации как: электричество, отопление, водоснабжение и водоотведение, они сильно упрощают жизнь и делают ее более комфортной. Но за эти блага, как водиться, нужно платить, а тарифы на коммунальные услуги растут каждый год. И после получения очередной квитанции в голову приходит мысль: как же начать экономить на этих услугах? Обычно первое, что приходит на ум это установка счётчика на воду. Конечно это выгодно, только в том случае, если потребление воды ниже нормативов, по которым считается оплата. Подробнее об этом можно узнать из нашей статьи. А так же, прежде чем купить счетчик воды, необходимо ознакомиться с его устройством.

Определение и назначение счетчика воды

Счетчиком воды называется конструкция, измеряющая количество объема проходящего по водопроводу потока за единицу времени. Измерения считаются в м3. Посредством прибора пользователь может видеть, какое именно количество холодной или горячей воды расходуется в течение часа, суток или месяца и соответственно, оплачивать только потребляемый объем. Как правило, подобная экономия составляет не менее 40%.

Принцип работы счётчиков воды

Первые счетчики для холодной и горячей воды применены в Германии уже в 1958 году. Это был крыльчатый водомер, принцип работы которого основывался на движении счетного шестеренчатого механизма, воспроизводящего количество оборотов крыльчатки на циферблат. Современные водомеры делятся на:

• Тахометрические – принцип работы которых основан на подсчете количества вращений крыльчатого элемента. Крыльчатка заключается внутри и вращается от потока воды, при этом в защищенной от потоков части находится прибор, отвечающий за точность показаний.
• Вихревые – конструкция, функционал которой заключен в том, что система водопровода создает вихри, частота которых пропорциональна скорости течения жидкости. Именно на этом основаны исчисления оборудования.
• Магнитные, где магнитное поле индуцируется со скоростью, пропорциональной силе поступающего потока.
• Ультразвуковые. Прибор измеряет расход воды путем анализа акустического эффекта колебаний ультразвука, возникающего при протекании потока жидкости через водомер.

Таким образом, наблюдается то или иное отличие принципа работы каждого водосчетчика. Кроме функциональных особенностей существуют различия по классификации.

Классификация по принципу действия известна, далее приборы делятся по количеству трубопроводов, которые могут обслужить:

• Одноканальные;
• Двухканальные;
• Многоканальные.

Конструкция для учета расхода горячей и холодной воды может быть раздельной и компактной, питаться от внешней электросети или быть энергонезависимой. В ряде случаев встречаются счетчики, питание к которым доставляется приборами в виде обычных батарей. Есть механические приборы для учета холодной (до +40) и горячей (+40+150) воды. При этом различия заключены в использовании материалов для изготовления крыльчатки и подшипников. Механические водомеры работают только от потока поступающей воды, при этом точность показаний весьма высокая.

По размещению также есть различие: 

• Сухие счетчики воды – приборы, где счетный механизм отделен от потока перегородкой, что продляет срок службы и позволяет надеяться на точность показаний. При этом конструкция может иметь принцип работы как крыльчатый, так и вихревой. Срок эксплуатации водомеров достаточно длительный, цена доступная. Оборудование данного типа популярно и в ассортименте есть приборы для горячей и холодной воды.
• Мокрые счетчики воды – устройства, где счетный механизм не имеет отделения от потоков, поэтому часто выходит из строя при поступлении воды с вкраплениями и загрязнениями. Простота установки и доступная цена – плюсы, а вот возможные сбои в показаниях – минусы. Принцип действия такого прибора механический, когда крыльчатка проворачивается от поступающей воды.

Как работает счетчик воды видео

Оставить свой комментарий

Объяснение счетчиков в цифровых схемах

Счетчик — это цифровое устройство, и выходной сигнал счетчика включает предварительно определенное состояние, основанное на приложениях тактовых импульсов. Выход счетчика можно использовать для подсчета количества импульсов. Как правило, счетчики состоят из триггера, который может быть синхронным или асинхронным счетчиком. В синхронном счетчике на все триггеры выдается только один тактовый сигнал, тогда как в асинхронном счетчике выход из триггера является тактовым сигналом от ближайшего.Приложения микроконтроллера нуждаются в подсчете внешних событий, таких как генерация точной внутренней временной задержки и частота последовательностей импульсов. Эти события часто используются в цифровых системах и компьютерах. Оба эти события могут быть выполнены программными методами, но программные циклы для подсчета не дадут точного результата, чуть более важные функции не выполняются. Эти проблемы могут быть устранены с помощью таймеров и счетчиков в микроконтроллерах, которые используются в качестве прерываний.

Счетчики

Типы счетчиков

Счетчики

можно разделить на разные типы в зависимости от способа их тактирования. Их

• Счетчики асинхронные
• Синхронные счетчики
• Асинхронные счетчики декады
• Синхронные счетчики декады
• Асинхронные повышающие и понижающие счетчики
• Синхронные повышающие и понижающие счетчики

Для лучшего понимания этого типа счетчиков, здесь мы обсуждаем некоторые из счетчиков.

Счетчики асинхронные

Схема 2-битного асинхронного счетчика показана ниже. Внешние часы подключены только к часам i / p FF0 (первый триггер). Таким образом, этот FF изменяет состояние на убывающем фронте каждого тактового импульса, но FF1 изменяется только тогда, когда активируется убывающим фронтом Q o / p FF0. Из-за интегральной задержки распространения через FF изменение тактового импульса i / p и изменение Q o / p FF0 никогда не могут происходить точно в одно и то же время.Таким образом, FF не могут быть активированы одновременно, создавая асинхронную операцию.

Асинхронные счетчики

Обратите внимание, что для простоты изменения Q0, Q1 и CLK на приведенной выше диаграмме показаны как одновременные, даже если это асинхронный счетчик. Фактически, есть небольшая задержка между изменениями Q0, Q1 и CLK.

Как правило, все CLEAR i / ps соединены вместе, поэтому перед началом счета один импульс может очистить все FF. Тактовый импульс, подаваемый в FF0, проходит через новые счетчики после задержек распространения, таких как рябь на воде, отсюда и термин «счетчик пульсаций».

Принципиальная схема двухбитового счетчика пульсаций включает четыре различных состояния, каждое из которых содержит значение счетчика. Точно так же счетчик с n FF может иметь 2N состояний. Количество состояний счетчика называется его модельным номером. Следовательно, двухбитный счетчик — это счетчик mod-4.

Асинхронные счетчики декады

В предыдущем счетчике 2n состояний. Но возможны и счетчики со состояниями меньше 2n. Они предназначены для того, чтобы не было. состояний в своей серии.Это так называемые сокращенные последовательности, которые достигаются путем приведения счетчика к повторному запуску перед прохождением всех своих состояний. Общий модуль для счетчиков с сокращенной последовательностью равен 10. Счетчик с 10 состояниями в своей серии называется декадным счетчиком. Реализованная схема декадного счетчика представлена ​​ниже.

Принципиальная схема асинхронного декадного счетчика

Когда счетчик считает до десяти, все FF очищаются. Обратите внимание, что только Q1 и Q3 оба используются для декодирования счетчика 10, что называется частичным декодированием.В то же время в одном из других состояний от 0 до 9 Q1 и Q3 будут высокими. Ниже приводится серия таблицы декадного счетчика.

Последовательность работы счетчика декад

Асинхронные счетчики вверх-вниз

В определенных приложениях счетчик должен иметь возможность считать как в прямом, так и в обратном направлении. Схема ниже представляет собой трехбитный счетчик вверх и вниз, который подсчитывает ВВЕРХ или ВНИЗ в зависимости от состояния управляющего сигнала. Когда UP i / p на 1, а DOWN i / p на 0, вентиль И-НЕ между FF0 и FF1 будет блокировать неинвертированный o / p (Q) триггера (FF0) в тактовый i / p. триггера (FF1).Точно так же неинвертированный o / p триггера 1 будет стробирован через другой логический элемент И-НЕ в тактовый i / p триггера 2. Поэтому счетчик будет подсчитывать.

Схема асинхронного счетчика вверх-вниз

Как только управляющий i / p (UP) установлен на 0, а DOWN на 1, инвертированные o / ps триггера 0 (FF0) и триггера 1 (FF) стробируются в часы i / ps FF1 и FF2 отдельно. Если FF изначально изменяются на 0, то счетчик будет проходить следующую последовательность при подаче импульсов i / p.Обратите внимание, что асинхронный счетчик вверх-вниз работает медленнее, чем счетчик вверх / вниз, из-за дополнительной задержки распространения, вносимой логическими элементами NAND.

Последовательность работы асинхронного счетчика вверх-вниз

Синхронные счетчики

В счетчиках этого типа, CLK i / ps всех FF соединены вместе и активируются импульсами i / p. Таким образом, все ФФ меняют состояние мгновенно. На приведенной ниже схеме показан трехбитный синхронный счетчик. Входы J и K триггера 0 подключены к HIGH.Триггер 1 имеет свои J & K i / ps, подключенные к o / p триггера 0 (FF0), а входы J и K триггера 2 (FF2) подключены к o / p логического элемента AND, который питается от входов flip-flop0 и flip-flop1. Когда оба выхода FF0 и FF1 — ВЫСОКИЙ. Положительный фронт четвертого импульса CLK заставит FF2 изменить свое состояние из-за логического элемента AND.

Принципиальная схема синхронного счетчика

Ниже приводится последовательность таблиц трехбитовых счетчиков. Основное преимущество этих счетчиков состоит в том, что нет увеличения временной задержки из-за того, что все FF активируются параллельно.Таким образом, максимальная рабочая частота этого синхронного счетчика будет значительно выше, чем у эквивалентного счетчика пульсаций.

CLK Импульсы синхронных счетчиков

Синхронные декадные счетчики

Синхронный счетчик отсчитывает от 0 до 9, как и асинхронный счетчик, а затем снова обнуляет. Этот процесс выполняется путем перевода 1010 состояний обратно в состояние 0000. Это называется усеченной последовательностью, которая может быть спроектирована приведенной ниже схемой.

Схема синхронного счетчика декад

Из ряда в левой таблице мы можем заметить, что

• Q0 связывается с каждым импульсом CLK
• Q1 изменяется при следующем тактовом импульсе каждый раз, когда Q0 = 1 и Q3 = 0.
• Q2 изменяется при следующем тактовом импульсе каждый раз, когда Q0 = Q1 = 1.
• Q3 изменяется при следующем импульсе CLK каждый раз, когда Q0 = 1, Q1 = 1 & Q2 = 1 (счет 7) или когда Q0 = 1 & Q3 = 1 (счет 9).

Последовательность синхронного счетчика декад

Вышеуказанные характеристики используются с логическим элементом И или логическим элементом ИЛИ. Логическая схема этого показана на диаграмме выше.

Синхронные повышающие и понижающие счетчики

Трехразрядный синхронный счетчик Up-Down, табличная форма и ряды приведены ниже.Этот тип счетчика имеет функцию управления «вверх-вниз», аналогичную асинхронному счетчику «вверх-вниз», которая используется для управления направлением счетчика в определенной последовательности.

Принципиальная схема синхронных повышающих и понижающих счетчиков

В таблице показано число

• Q0 привязан к каждому импульсу CLK для серий вверх и вниз
• Когда Q0 = 1 для восходящей серии, то состояние Q1 изменяется при следующем импульсе CLK.
• Когда Q0 = 0 для нисходящей серии, то состояние Q1 изменяется при следующем импульсе CLK.
• Когда Q0 = Q1 = 1 для восходящей серии, то состояние Q2 изменяется при следующем импульсе CLK.
• Когда Q0 = Q1 = 0 для нисходящей серии, то состояние Q2 изменяется при следующем импульсе CLK.

Последовательность синхронных декадных счетчиков

Вышеуказанные характеристики используются с логическим элементом И, логическим элементом ИЛИ и элементом НЕ. Логическая схема этого показана на диаграмме выше.

Применение счетчиков

Счетчики применяются в основном в цифровых часах и в мультиплексировании.Лучший пример счетчика — параллельный логике последовательного преобразования данных, обсуждаемой ниже.

Набор битов, выполняемых одновременно на параллельных линиях, называется параллельными данными. Набор битов, выполняемых на одной строке временного ряда, называется последовательными данными. Преобразование данных из параллельного в последовательный обычно выполняется с помощью счетчика для получения двоичной серии данных, выберите i / ps мультиплексора, как поясняется в схеме ниже.

Параллельно-последовательное преобразование данных

В приведенной выше схеме счетчик по модулю 8 состоит из Q o / ps, которые связаны с данными, выберите i / ps 8-битного мультиплексора.Первая 8-битная группа параллельных данных подается на входы мультиплексора. Поскольку счетчик проходит двоичную последовательность от 0 до 7, каждый бит начинается с D0, последовательно выбирается и передается через мультиплексор на линию o / p. После 8-CLK импульсов байт данных был изменен на последовательный формат и отправлен по линии передачи. Затем счетчик повторно обрабатывается до 0 и снова последовательно меняет другой параллельный байт в аналогичном процессе.

Таким образом, это все о счетчиках и типах счетчиков, которые включают асинхронные счетчики, синхронные счетчики, асинхронные счетчики декады, синхронные счетчики декады, асинхронные счетчики вверх-вниз и синхронные счетчики вверх-вниз.Кроме того, любые сомнения относительно этой темы или таймеров и счетчиков в микроконтроллере 8051, пожалуйста, прокомментируйте в разделе комментариев ниже.

Что такое сцинтилляционный счетчик — принцип работы

Основной принцип работы сцинтилляционного счетчика заключается в взаимодействии излучения со сцинтиллятором, который производит серию вспышек различной интенсивности. Сцинтилляционный счетчик — Принцип действия — Описание

Аппарат со сцинтилляционным кристаллом, фотоумножителем и компонентами сбора данных.Источник: wikipedia.org Лицензия CC BY-SA 3.0

Сцинтилляционный счетчик или сцинтилляционный детектор — это детектор излучения, который использует эффект, известный как сцинтилляция . Сцинтилляция — это вспышка света , возникающая в прозрачном материале при прохождении частицы (электрона, альфа-частицы, иона или фотона высокой энергии). Сцинтилляция происходит в сцинтилляторе, который является ключевой частью сцинтилляционного детектора. Обычно сцинтилляционный детектор состоит из:

• Сцинтиллятора .Сцинтиллятор генерирует фотоны в ответ на падающее излучение.
• Фотоприемник . Чувствительный фотодетектор (обычно фотоумножитель (ФЭУ), камера с зарядовой связью (ПЗС) или фотодиод), который преобразует свет в электрический сигнал, и электроника для обработки этого сигнала.

Основной принцип работы заключается в взаимодействии излучения со сцинтиллятором, который производит серию вспышек различной интенсивности. Интенсивность вспышек пропорциональна энергии излучения.Эта особенность очень важна. Эти счетчики подходят для измерения энергии гамма-излучения ( гамма-спектроскопия, ) и, следовательно, могут использоваться для идентификации изотопов, излучающих гамма-излучение.

Сцинтилляционный счетчик

— принцип работы

Работа сцинтилляционных счетчиков резюмируется в следующих пунктах:

Ссылки:

Защита от радиации:

1. Knoll, Glenn F., Radiation Detection and Measurement 4th Edition, Wiley , 8/2010.ISBN-13: 978-0470131480.
2. Стабин, Майкл Г., Радиационная защита и дозиметрия: Введение в физику здравоохранения, Springer, 10/2010. ISBN-13: 978-1441923912.
3. Мартин, Джеймс Э., Физика для радиационной защиты, 3-е издание, Wiley-VCH, 4/2013. ISBN-13: 978-3527411764.
4. Ядерный реактор, КОНЦЕПЦИИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
5. Министерство энергетики, внедрения и контроля США. Справочник по основам DOE, том 2 от 2 июня 1992 г.

Ядерная и реакторная физика:

1. J.Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную инженерию, 3-е изд., Прентис-Холл, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
3. У. М. Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
4. Glasstone, Сесонске. Nuclear Reactor Engineering: Reactor Systems Engineering, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
5. W.S.C. Уильямс.Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
6. Г. Р. Кипин. Физика ядерной кинетики. Аддисон-Уэсли Паб. Co; 1-е издание, 1965 г.
7. Роберт Рид Берн, Введение в эксплуатацию ядерных реакторов, 1988 г.
8. Министерство энергетики США, ядерной физики и теории реакторов. Справочник по основам DOE, том 1 и 2. Январь 1993 г.
9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

См. Также:

Сцинтилляционные счетчики

Мы надеемся, что эта статья «Сцинтилляционный счетчик — принцип работы » поможет вам.Если это так, даст нам отметку на боковой панели. Основная цель этого сайта — помочь общественности узнать интересную и важную информацию о радиации и дозиметрах.

Частотомер

Частотомер

— это испытательное оборудование, которое используется для измерения частоты сигнала, создаваемого устройством генерации синусоидальной волны или генератором. Он очень просто настроен и удобен в использовании. Нам нужно только предоставить частоту сигнала (подлежащую измерению) в качестве входа для частотомера.Он измеряет частоту сигнала и просто отображает ее в цифровом формате.

Частотомер в основном используется для измерения частоты радиочастоты, RF, сигналов и частоты любого электронного сигнала, который является повторяющимся по своей природе с точностью.

Частотомер обычно доступен по сравнительно низким ценам и находится в пределах досягаемости местного населения.

Несмотря на то, что счетчик является общедоступным, необходимо иметь в виду, что следует выбирать наиболее подходящий счетчик для конкретного применения.Точность и разрешающая способность частотомеров — два наиболее важных фактора общей спецификации.

Разрешение и точность — это два совершенно разных аспекта характеристик частотомера, хотя они часто приравниваются друг к другу. Следовательно, чтобы иметь возможность интерпретировать показания частотомера, совершенно необходимо понимать разницу между точностью и разрешением.

Мы знакомы с точностью оборудования.Однако разрешение частотомера называется его способностью различать два сигнала, которые очень близки друг к другу. Это мера количества цифр при считывании частоты сигнала.

Принцип работы частотомера

Сигнал, подаваемый на вход частотомера для измерения частоты, сначала разделяется на последовательность импульсов. Тактовая частота импульсов составляет один импульс за единицу цикла.После этого эти импульсы, которые были отправлены в течение ограниченного времени, затем подсчитываются с помощью электронного счетчика. Поскольку отправленные импульсы непосредственно представляют циклы неопознанного сигнала, так как импульс представляет собой цикл неопознанного сигнала, числовое значение, показанное электронным счетчиком, дает значение неидентифицированного сигнала.

Кольцевой счетчик и счетчик Джонсона

Конструкция и работа кольцевого счетчика и счетчика Джонсона

Что такое кольцевой счетчик и счетчик Джонсона?

В нашем предыдущем посте мы подробно обсудили различные типы электронных счетчиков, начиная с кольцевого счетчика , типа счетчика, в котором выход последнего триггера соединен как вход с первым триггером. флоп известен как счетчик колец .Входной сигнал перемещается между триггерами в форме кольца, поэтому он известен как счетчик кольца.

Счетчик звонков — это синхронный счетчик. синхронный счетчик имеет общий тактовый сигнал, который запускает все триггеры одновременно. Кольцевой счетчик состоит из D-триггеров, соединенных каскадом, причем выход последнего триггера соединен со входом первого триггера. Каждый триггер представляет собой сцену.

Разница между кольцевым счетчиком и счетчиком Джонсона?

Счетчик звонков:

Этот счетчик разработан путем модификации регистра сдвига.Истинный выход последнего триггера возвращается непосредственно на вход данных первого триггера, таким образом генерируя последовательность импульсов. Например, для регистра сдвига D-триггера выход Q последнего триггера соединен с входом D первого триггера. Эти счетчики используются в цифровой системе для генерации управляющих импульсов.

Счетчик Джонсона

Счетчик Джонсона является обратной стороной кольцевого счетчика . Другими словами, обратная связь от последнего триггера обратно пропорциональна вводу данных первого триггера.Например, для регистра сдвига D-триггера выход ~ Q последнего триггера подается на вход D первого триггера. Их также можно использовать как счетчики деления на n.

Типы счетчиков звонков

Существует два типа счетчиков звонков.

• A Типичный счетчик звонков
• Счетчик Джонсона

Типичный счетчик звонков

Типичный 4-битный счетчик звонков состоит из D-триггеров или JK-триггеров, соединенных каскадом с неполным выходом последняя ступень подключена как вход к первой ступени.Счетчик звонков имеет Mod = n ‘n’ — количество битов. Это означает, что 4-битный счетчик звонков имеет 4 состояния.

Таблица истинности кольцевого счетчика

Рассмотрим Q _A , Q _B , Q _C , Q _D как 4 бита кольцевого счетчика. Таблица истинности для 4-битного счетчика звонков приведена ниже.

В кольцевом счетчике логическая «1» проходит через все ступени счетчика. В каждом состоянии он перемещается на один бит вправо. Когда он достигает стадии 4, он возвращается на стадию 1 счетчика.

Работа счетчика звонков

Состояние счетчика звонков необходимо установить перед операцией. Так как кольцевой счетчик циркулирует 1 через все ступени, и нет никаких внешних входов, кроме тактового сигнала. Поэтому нам нужно вручную установить его состояние в исходное состояние 1000. Нам нужно установить триггер первого каскада и очистить остальные каскады, чтобы получить состояние 1000. Предустановленный входной контакт предназначен для выполнения этой функции. Схема кольцевого счетчика приведена ниже:

Во-первых, нам нужно установить начальное состояние 1000 через предустановленный ввод.

Каждый раз, когда первый фронт тактовой частоты достигает счетчика, выходы каждого каскада переходят к следующему последующему каскаду. И выход последнего перейдет в первую ступень, сделав состояние 0100.

В следующем тактовом цикле каждая ступень обновит свое состояние в соответствии со своим входом. Таким образом, «1» будет сдвинута на третью ступень, создав состояние 0010. В следующем тактовом цикле «1» достигнет последней ступени, образуя 0001.

Теперь, в следующем тактовом цикле, «1» от последней ступени. (триггер) вернется к первому этапу, сделав начальное состояние 1000.И он снова запускается из первого состояния, повторяя себя, учитывая наличие тактового сигнала. Вот как данные внутри кольцевого счетчика циркулируют по кольцу.

Счетчик звонков делит частоту тактового сигнала на «n». n — разрядность счетчика звонков. Так что кольцевой счетчик можно использовать как делитель частоты.

Преимущества / недостатки счетчика звонков

Преимущества

• Не требует декодера (т.е. это схема самодекодирования)
• Может быть реализована с использованием триггеров JK и D.

Недостатки

• В кольцевом счетчике используются только 4 из 15 состояний.

Что такое счетчик Джонсона

«Счетчик Джонсона» или «счетчик витого кольца» — это тип синхронного кольцевого счетчика, в котором дополненный выход триггера соединен со входом первого триггера. Счетчик Джонсона может быть изготовлен с помощью D-триггеров или JK-триггеров в каскадной установке.

Модификатор счетчика Джонсона равен «2n», n — разрядность счетчика в битах.Mod — максимальное количество состояний, которое может получить счетчик.

Таблица истинности счетчика Джонсона

Рассмотрим 4-битный счетчик Джонсона с Q _A , Q _B , Q _C , Q _D в качестве выхода 4 ступеней счетчика. Таблица истинности 4-битного счетчика Джонсона приведена ниже;

Схема счетчика Джонсона

Схема 4-битного счетчика Джонсона состоит из 4 D-триггеров или 4 JK-триггеров.Эти триггеры соединяются между собой каскадно. Выход каждого триггера соединен с входом следующего триггера. Дополненный выход последнего триггера соединен с входом первого триггера. Один и тот же вход часов подключен ко всем триггерам. Имеется четкий ввод для сброса состояния на значение по умолчанию 0000. Схема счетчика Джонсона приведена ниже.

Работа счетчика Джонсона

Состояние счетчика Джонсона по умолчанию — 0000, поэтому перед запуском тактового ввода нам необходимо очистить счетчик, используя ввод сброса.

Всякий раз, когда фронт тактовой частоты достигает счетчика, выход каждого триггера переходит на следующий этап (триггер), но инвертированный выход последнего триггера переходит к первому этапу, создавая состояние 1000.

В следующем тактовом цикле еще одна «1» будет складываться с левой стороны, так как инвертированный выход последнего каскада будет сдвинут на первый каскад.

В следующем цикле тактовой частоты слева будет добавляться еще одна «1», пока состояние не станет 1111.

Теперь, когда выход последнего триггера равен «1», следующий тактовый цикл сместит инверсию последнего триггера. флоп, который равен «0» в первом триггере.Это приведет к наложению «0» с левой стороны. Это наложение первых 0 превратит состояние 1111 в 0111.

Следующие ближайшие тактовые циклы будут складываться по нулям слева, создавая состояния 0011, 0001 и 0000 с каждым тактовым циклом. В конце концов, он достигает своего состояния по умолчанию и снова запускается с самого начала.

Преимущества / недостатки счетчика Johnson

Преимущества

• Больше выходов по сравнению с кольцевым счетчиком.
• У него такое же количество триггеров, но он может подсчитывать вдвое большее количество состояний, чем может подсчитать счетчик звонков.
• Он считает данные в непрерывном цикле
• Ему требуется только половина числа триггеров по сравнению со стандартным счетчиком звонков для того же MOD

Недостатки

• Используются только 8 из 15 состояний .
• Не считается в двоичной последовательности.

Применение счетчиков Ring & Johnson

Счетчик Джонсона делит частоту тактового сигнала на «2n».n — разрядность счетчика. Счетчик Джонсона использует меньшее количество триггеров по сравнению с обычным кольцевым счетчиком.

2-ступенчатый счетчик Джонсона, также известный как квадратурный осциллятор, вырабатывает 4 выхода со сдвигом фазы на 90 градусов. Он может легко управлять 2-фазным шаговым двигателем.

Трехступенчатый счетчик Джонсона используется в качестве трехфазного генератора прямоугольных импульсов с фазовым сдвигом между ними 120 градусов.

5-ступенчатый счетчик Джонсона используется как декадный счетчик или декадный делитель.

Другие применения счетчиков Johnson и Ring:

• Счетчики частоты
• В качестве счетчиков объектов
• Логические схемы преобразования параллельных и последовательных данных
• Аналого-цифровые преобразователи.
• Цифровые часы
• Цифровой генератор треугольных волн.
• Генератор лестничного напряжения
• Цепи делителя частоты тактовых сигналов. (Где входная частота делится на 2)
• Синхронный декадный счетчик или схема делителя
• Таймеры и измерение скорости. (Временные схемы, стиральные машины, будильник и т. Д.)
• Как трехфазный генератор прямоугольных импульсов, который производит сдвиг фаз 1200 (трехступенчатый счетчик Джонсона)
  

Вы также можете прочитать:

Как работает счетчик Коултера: наука и история

Что находится внутри счетчика сошников

Вы иммунолог или сотрудник лаборатории, занимающийся подсчетом тонн клеток? Тогда вы, должно быть, наткнулись на неуловимый счетчик Коултера! Этот прибор известен тем, что подсчитывает тысячи клеток всего за несколько секунд, что позволяет лучше планировать эксперименты.По этой причине вам может понравиться его использование, но знаете ли вы его принцип? Читайте дальше, чтобы узнать немного об истории технологии прибора и принципах его работы.

Как это было разработано

Прежде чем мы углубимся, мы должны знать, что гемоцитометр и счетчик Коултера — это совершенно разные вещи. Также известный как счетная камера, подсчет клеток с помощью гемоцитометра выполняется вручную под микроскопом. Счетчик Coulter основан на сложной технологии, использующей напряжение и электричество для определения количества ячеек.
Перед Второй мировой войной медицинские технологи потратили много часов на подсчет эритроцитов с помощью гемоцитометра (широко известного как счетная камера), но этот метод привел к низкой точности и воспроизводимости. После атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки доктор Уоллес Х. Коултер понял необходимость простого, быстрого и точного подхода к подсчету красных кровяных телец в больших популяциях, что является показателем восстановления после радиационного воздействия. Вскоре доктор Коултер и его брат разработали и усовершенствовали свой метод Коултера, и этот принцип быстро изменил динамику подсчета клеток.[1]

Что такое принцип Коултера?

Когда клетки, взвешенные в растворе с низкой концентрацией, проходят через небольшое отверстие, разделенное двумя электродами, они вызывают изменение сопротивления в электрической цепи. Изменение сопротивления пропорционально объему частицы, вытесненной в маленьком отверстии (рис. 1). График изменения сопротивления во времени дает нам пики напряжения. Количество пиков равно количеству частиц, а высота пика указывает размер частицы.

Рисунок 1. Принцип Коултера.

Большинство современных приборов для подсчета клеток основано на принципе счетчика Коултера. Этим инструментам требуется всего несколько секунд для анализа более 10 000 ячеек в диапазоне диаметров от 0,4 мкм до 1600 мкм.

Как работает счетчик сошников?

Счетчик Coulter имеет следующую базовую конструкцию. Стакан, заполненный электролитом низкой концентрации с интересующими частицами, имеет отрицательный электрод (анод).В этот стакан помещается небольшая трубка с положительным электродом (катодом). В этой трубке есть небольшое отверстие, которое действует как «чувствительная зона» (рис. 2).

Рис. 2. Простое изображение счетчика Коултера.

Вся эта установка работает как замкнутая цепь при приложении электрического поля. Когда частицы проходят через зону чувствительности, объем электролита, равный объему частицы, перемещается. Это приводит к изменению сопротивления. Изменение сопротивления во времени дает нам импульсы напряжения, которые предоставляют информацию о количестве и размере частиц.

Применение метода Коултера

Метод Коултера широко используется не только в медицинских и исследовательских лабораториях, но и во многих других отраслях промышленности благодаря следующим преимуществам:

• Не зависит от оптических и химических свойств частицы.
• Не требует колориметрии или флуоресценции.
• Может использоваться для любых частиц, способных вытеснять жидкость.
• Низкое энергопотребление.
• Обнаруживает отдельные частицы.

Варианты принципа сошника

Модификации принципа Коултера привели к различным вариациям проточной цитометрии и микрофлюидики. Например, был разработан новый метод измерения конкретных концентраций белка с использованием метода Коултера в микрожидкостной среде. Поскольку это метод без меток, [2] его можно использовать для обнаружения различных биополимеров, таких как ДНК, белок и клетки крови. [3]

Moxi Go II — это комбинация счетчика Коултера и проточного цитометра, позволяющая одновременно определять размер клетки и ее первичную флуоресценцию.Этот инструмент также различает мертвые и живые клетки.

Многие приборы имеют возможность изменять размер зоны чувствительности в зависимости от размера исследуемой частицы. У компании Izon есть еще одна разновидность прибора, в которой маленькая трубка заменена пластиковой мембраной с отверстием. Эту мембрану можно растягивать или расслаблять для открытия или закрытия апертуры, что обеспечивает более широкий динамический диапазон анализа.

Заключение

Счетчики

Coulter позволяют быстро, надежно и точно определять количество клеток.Эти инструменты изменили динамику подсчета клеток в медицинской и исследовательской отраслях, особенно в гематологии. Единственный недостаток метода Коултера — это невозможность определить жизнеспособность клетки, но это не имело значения для других отраслей промышленности при анализе таких частиц, как пигменты, глины, минералы и другие материалы.

Вы когда-нибудь использовали инструмент Coulter или его усовершенствованные варианты? Поделитесь своим опытом в комментариях ниже, чтобы помочь своим коллегам-ученым!

Список литературы

1. Грэм Мэриленд.Принцип Коултера: воображаемое происхождение. Cytometry 2013; 83 (12): 1057–1061. DOI: 10.1002 / cyto.a.22398.
2. Rodriguez-Trujillo R et al. Обнаружение белков без метки с помощью микрофлюидного счетчика Коултера. Датчики и исполнительные механизмы B: Chemical 2014; 190: 922–927. DOI: 10.1016 / j.snb.2013.09.038.
3. Zhang H et al. Методы подсчета частиц в микрофлюидных приложениях. Микрофлюидика и нанофлюидика 2009; 7 (6). DOI: 10.1007 / s10404-009-0493-7.

Вам это помогло? Тогда поделитесь, пожалуйста, со своей сетью.

Счетчик Гейгера-Мюллера

: конструкция, принцип, работа, график плато и применение

Введение

Когда радиоактивные изотопы используются в медицинских исследованиях, особенно на людях, очень важно, чтобы количество подаваемого радиоактивного материала было как можно меньшим, чтобы свести к минимуму вредное излучение. Следовательно, для измерения радиоактивности материалов необходим очень чувствительный прибор.

Гейгер и Мюллер разработали «Детектор частиц» для измерения «ионизирующего излучения» в 1928 году. Они назвали его «Счетчик Гейгера-Мюллера». С тех пор это один из наиболее широко используемых ядерных детекторов в дни развития ядерной физики. Детектор частиц, разработанный Гейгером и Мюллером, представляет собой счетчик, заполненный газом. Основное различие между «пропорциональным счетчиком» и «счетчиком Гейгера-Мюллера» заключается в образовании лавины. В пропорциональном счетчике лавина образуется только в точке, тогда как в счетчике Гейгера-Мюллера она образуется в центральном проводе.Следовательно, в GM Counter усиление не зависит от начальной ионизации, производимой ионизирующей частицей.

Счетчик Гейгера

еще называют трубкой Гейгера. Этот прибор фактически используется для обнаружения и измерения ионизирующего излучения, такого как альфа-частицы, бета-частицы и гамма-лучи. Счетчик Гейгера-Мюллера может подсчитывать отдельные частицы со скоростью примерно до 10 000 в секунду и широко используется в медицине и при поисках радиоактивных руд.

Конструкция счетчика Гейгера-Мюллера

• Он представляет собой полый металлический корпус, заключенный в тонкую стеклянную трубку.Этот полый металлический корпус действует как катод.
• Тонкая вольфрамовая проволока протянута вдоль оси трубки и изолирована эбонитовыми пробками. Эта тонкая вольфрамовая проволока действует как анод.
• Из трубки откачивают воздух, а затем частично заполняют смесью 90% аргона при давлении 10 см и паров 10% этилового спирта при давлении 1 см. Стен
• Тонкий вольфрамовый провод подключается к положительной клемме высоковольтной батареи через сопротивление R, а отрицательная клемма подключается к металлической трубке.
• Напряжение постоянного тока поддерживается немного ниже того, которое вызывает разряд между электродами.
• На одном конце трубки расположено тонкое слюдяное окно, позволяющее излучению проникать в трубку.

Принцип счетчика Гейгера-Мюллера

Основной принцип работы счетчика Гейгера-Мюллера можно понять следующим образом. Когда ионизирующая частица проходит через газ в ионизирующей камере, она производит несколько ионов.Если приложенная разность потенциалов достаточно велика, эти ионы вызовут вторичную ионную лавину, общий эффект которой будет пропорционален энергии, связанной с первичным ионизационным событием.

Если приложенная разность потенциалов очень велика, явление вторичной ионизации становится настолько доминирующим, что событие первичной ионизации теряет свою важность. Другими словами, размер создаваемого конечного импульса зависит только от инициирования ионизации ионизирующей частицей, но не зависит от энергии этой частицы.

Частица высокой энергии, проникающая через слюдяное окно, вызывает ионизацию одного или нескольких атомов аргона. Полученные таким образом электроны и ионы аргона вызывают каскадную ионизацию других атомов аргона. Результатом этого события является внезапный мощный электрический разряд, вызывающий импульс тока. Ток через R создает импульс напряжения порядка 10 мкВ. Электронный импульсный усилитель принимает малые импульсные напряжения и усиливает их примерно до 5-50 В. Затем усиленный выходной сигнал подается на счетчик.Поскольку каждая входящая частица производит импульс, можно подсчитать количество входящих частиц.

Работа счетчика Гейгера-Мюллера

Трубка заполнена аргоном, и на тонкий провод посередине подается напряжение около +400 Вольт. Когда частица попадает в трубку, она забирает электрон у атома аргона. Электрон притягивается к центральному проводу, и когда он устремляется к проводу, электрон выбивает другие электроны из атомов аргона, вызывая «лавину».Таким образом, одна входящая частица заставит множество электронов прибыть к проводу, создавая импульс, который можно усилить и подсчитать. Это дает нам очень чувствительный детектор.

График плато счетчика Гейгера-Мюллера

Есть порог, ниже которого трубка не работает. Это может быть несколько сотен вольт. После этого количество импульсов пропорционально напряжению. Этот регион известен как пропорциональный регион.

При дальнейшем увеличении приложенного напряжения будет достигнута точка, после которой скорость счета останется постоянной в определенной области. Этот регион известен как регион плато или регион Гейгера. Этот регион используется для операции Гейгера-Мюллера.

За пределами области плато приложенное электрическое поле настолько велико, что в трубке происходит непрерывный разряд, и скорость счета увеличивается очень быстро. Для этого не требуется никакого события ионизации, поэтому трубку нельзя использовать в этой области.

Счетчик Гейгера-Мюллера может учитывать около 500 частиц в секунду. Счетчик GM не будет регистрировать те частицы, которые прошли через него в мертвое время. Мертвое время — это время, необходимое трубке для восстановления между подсчетами. Для восстановления трубки требуется около 200 мкс. Если много частиц попадает в пробирку GM с большой скоростью, пробирка не успевает восстановиться, и некоторые частицы могут быть не подсчитаны.

Эффективность счетчика определяется как отношение количества наблюдаемых импульсов в секунду к количеству ионизирующих частиц, поступающих в счетчик в секунду.Эффективность счета определяется как способность счета счетчика GM.

Эффективность счета, η = 1- exp (spl) Где, с = удельная ионизация при одной атмосфере p = атмосферное давление l = длина пути ионизационной частицы в счетчике

Меры предосторожности при эксплуатации

• Рабочее напряжение должно соответствовать средней точке плоской области плато графика плато.
• Если происходит непрерывный разряд, необходимо снизить напряжение.
• Приложенное напряжение должно быть относительно стабилизированным.
• Следует избегать попадания света во избежание фотоэлектрического эффекта.

Применение счетчика Гейгера-Мюллера Счетчики

Гейгера находят множество применений в обнаружении радиоактивности. Вот несколько примеров:

1. Для обнаружения радиоактивных горных пород и полезных ископаемых при разведке полезных ископаемых.
2. Для пожарных для первоначального определения радиационного риска.
3. Для персонала по управлению рисками при проверке радиационной опасности в аварийной ситуации.
4. Для проверки уровня радиоактивности окружающей среды вблизи объекта атомной энергетики.
5. Для проверки на опасность ядерной аварии или утечки радиоактивного теплоносителя.
6. Для проверки на радиоактивное загрязнение одежды и обуви на рабочем месте.
7. Обнаружение радиации при переработке металлолома.
8. Для проверки возможной утечки или воздействия рентгеновских лучей в медицинском учреждении
9. Для проверки на радиацию в местах, где использовались снаряды с обедненным ураном.
10. Для проверки облученных драгоценных камней в ювелирной торговле.
11. Для проверки уровня йода 131 у онкологических больных, получающих лучевую терапию.
12. Вы находитесь в непосредственной близости от урановой шахты и хотите проверить почву и окружающую среду на опасные уровни радиоактивности.
13. Для проверки на радиоактивное загрязнение пищевых продуктов.
14. Для проверки материалов в области антропологии или археологии.
15. Для проверки на радиоактивность металлических предметов в вашем доме или офисе, которые могут быть изготовлены из переработанных радиоактивных материалов.

Важно отметить, что счетчик Гейгера-Мюллера не обнаруживает: Нейтронное излучение СВЧ-излучение Газ радон Энергия лазера

---

---

Надеюсь, вам понравился этот пост.

Пожалуйста, поделитесь им с друзьями по ссылкам ниже.

Все самое лучшее от Team Studyandscore

«Учись хорошо, набирай больше…»

— Поделись с друзьями! —

Счетчики

в цифровой логике — GeeksforGeeks

Согласно Википедии, в цифровой логике и вычислениях счетчик C ounter — это устройство, которое хранит (и иногда отображает) количество раз, когда происходило конкретное событие или процесс, часто в отношение к тактовому сигналу.Счетчики используются в цифровой электронике для подсчета, они могут подсчитывать конкретные события, происходящие в цепи. Например, в счетчике UP счетчик увеличивает счет для каждого нарастающего фронта тактового сигнала. Не только счет, счетчик может следовать определенной последовательности, основанной на нашем дизайне, как любая случайная последовательность 0,1,3,2…. Они также могут быть созданы с помощью триггеров.

Классификация счетчиков

Счетчики в целом делятся на две категории

1. Асинхронный счетчик
2. Синхронный счетчик

1. Асинхронный счетчик

В асинхронном счетчике мы не используем универсальные часы, только первый триггер управляется основными часами, а тактовый вход остальной части следующего триггера управляется выходом предыдущих триггеров. Мы можем понять это по следующей диаграмме:

Из временной диаграммы видно, что Q0 изменяется, как только встречается передний фронт тактового импульса, Q1 изменяется, когда встречается передний фронт Q0 (потому что Q0 подобен тактовому импульсу. для второго шлепанца) и так далее.Таким образом, пульсации генерируются через Q0, Q1, Q2, Q3, поэтому он также называется счетчиком RIPPLE .

2. Синхронный счетчик

В отличие от асинхронного счетчика, синхронный счетчик имеет один глобальный тактовый сигнал, который управляет каждым триггером, поэтому выходной сигнал изменяется параллельно. Одним из преимуществ синхронного счетчика перед асинхронным счетчиком является то, что он может работать на более высокой частоте, чем асинхронный счетчик, поскольку он не имеет кумулятивной задержки из-за того, что одинаковые часы даны каждому триггеру.

Схема синхронного счетчика

Временная диаграмма синхронного счетчика

Из принципиальной схемы мы видим, что бит Q0 отвечает на каждый спад тактового сигнала, в то время как Q1 зависит от Q0, Q2 зависит от Q1 и Q0, Q3 зависит от Q2, Q1 и Q0.

Десятилетний счетчик

Десятилетний счетчик считает десять различных состояний, а затем сбрасывается в исходное состояние.Простой счетчик декад будет считать от 0 до 9, но мы также можем сделать счетчики декад, которые могут проходить через любые десять состояний от 0 до 15 (для 4-битного счетчика).

9019

Тактовый импульс	Q3	Q2	Q1	Q0
0	0	0	0	0
1
2	0	0	1	0
3	0	0	1	1	904 0	0
5	0	1	0	1
6	0	1	1	0
1	1
8	1	0	0	0
9	1	0	0	1
10	0	0	0	0

Таблица истинности для простого счетчика декад

Схема схемы декадного счетчика использовали вентиль nand для Q3 и Q1 и подавали его для очистки входной строки, потому что двоичное представление 10 —

1010

И мы видим, что Q3 и Q1 здесь равны 1, если мы дадим NAND этих двух битов для очистки входа, тогда счетчик будет будьте ясны в 10 и снова начните с начала.

Важный момент : Количество триггеров, используемых в счетчике, всегда больше, чем равно ( log ₂ n ), где n = количество состояний в счетчике.

Некоторые предыдущие годы контрольные вопросы по счетчикам

Q1. Рассмотрим частичную реализацию 2-битного счетчика с использованием T триггеров, следующих в последовательности 0-2-3-1-0, как показано ниже

Для завершения схемы вход X должен быть

(A) Q2?
(B) Q2 + Q1
(C) (Q1? Q2) ’
(D) Q1? Q2 (GATE-CS-2004)

Решение:

Из схемы мы видим

T1 = XQ1 ‘+ X’Q1 —- (1)

AND

T2 = (Q2? Q1)’ — — (2)

И ЖЕЛАТЕЛЬНЫЙ ВЫХОД 00-> 10-> 11-> 01-> 00

SO X ДОЛЖЕН БЫТЬ Q1Q2 ‘+ Q1’Q2 УДОВЛЕТВОРЕНИЕ 1 И 2.

SO ANS IS (D) ЧАСТЬ.

---

2 кв. Функции управляющего сигнала 4-битного двоичного счетчика приведены ниже (где X означает «безразлично»).
Счетчик подключается следующим образом:

Предположим, что задержки счетчика и затвора незначительны. . Если счетчик начинается с 0, он проходит следующую последовательность:

(A) 0,3,4

(B) 0,3,4,5

(C) 0, 1,2,3,4

(D) 0,1,2,3,4,5 (GATE-CS-2007)

Решение:

Первоначально A1 A2 A3 A4 = 0000

Clr = A1 и A3

Итак, когда A1 и A3 оба равны 1, он снова переходит к 0000

Следовательно, 0000 (init.) -> 0001 (A1 и A3 = 0) -> 0010 (A1 и A3 = 0) -> 0011 (A1 и A3 = 0) -> 0100 ( A1 и A3 = 1 ) [четкое условие выполнено] -> 0000 (начальный), поэтому он проходит через 0-> 1-> 2-> 3-> 4

Ans является (C) частью.

No related posts.