Лабораторна робота № 11 Тема. Дослідження конструкції та принципу дії електронних реле часу

Мета роботи – вивчити принципи дії електронних реле часу та їх схеми включення; дослідити характеристики реле.

Короткі теоретичні відомості

Розглянемо технічні характеристики різних реле часу.

Реле часу ВЛ-64…ВЛ-69.

Реле часу ВЛ-64...ВЛ-69 (рис. 11.1) призначені для комутації електричних кіл з певними, попередньо встановленими, витримками часу й застосовуються в схемах автоматики.

Рисунок 11.1 – Реле часу ВЛ-68 і схема внутрішніх з’єднань

Технічні характеристики ВЛ-64…ВЛ-69 наведені в табл. 11.1.

Таблиця 11.1 – Технічні характеристики ВЛ-64…ВЛ-69

Рисунок 11.2 – Часові діаграми роботи реле ВЛ-64…ВЛ-69

Таймер електронний ТЭ15

Таймер ТЭ15 (рис. 11.3) призначений для відліку інтервалів часу, автоматичного вмикання/вимикання електротехнічного устаткування через заданий проміжок часу протягом тижня й керування різними технологічними процесами. Таймер може використовуватися в промислових і побутових електроустановках. Монтаж роблять на 35 мм монтажну DIN-рейку.

Технічні характеристики TЭ15 наведені у табл. 11.2, порядок програмування циклів роботи – у табл. 11.3.

Рисунок 11.3 – Таймер електронний ТЭ15

Таблиця 11.2 – Технічні характеристики TЭ15

Параметр	Значення
Час збереження встановленої програми при відключенні напруги живлення, не менше, год.	150
Діапазон робочої напруги, В	180 – 264
Максимальний струм навантаження, А (при cos = 1)	16
Механічна зносостійкість, циклів, не менше	10 000 000
Мінімальний інтервал установки часу роботи програми, хв	1
Номінальна частота струму мережі, Гц	50
Номінальна напруга, В	~230
Погрішність відліку тимчасових інтервалів, не більше, с/добу	2
Споживана потужність, не більше, Вт	5
Кількість програм керування вмикання/вимикання	8
Електрична зносостійкість, циклів вмикання-вимикання	100 000

Таблиця 11.3 – Порядок програмування таймера ТЭ15

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з технічними даними досліджуваного реле.

2. Зібрати схему для дослідження реле (рис. 11.4), з'ясувавши призначення кожного елемента.

Рисунок 11.4 – Схема для дослідження реле часу

3. Увімкнути QF1, встановити необхідну величину напруги живлення U і установку часу спрацювання .

4. Увімкнути SA1. Дочекатися спрацювання реле.

5. Дослід повторити три рази для трьох значень напруг. Результати записати до табл. 11.3.

6. Вимкнути QF1, замінити реле часу і повторити пункти 3…5.

7. Оцінювання результатів вимірів зробити за середнім арифметичним значенням з трьох дослідів. Для цього провести розрахунок середніх арифметичних значень часу спрацювання. Результати розрахунку занести до табл. 11.3.

8. Розрахувати відносну похибку часу спрацювання δ на декількох уставках за часом при різних напругах. Під відносною похибкою спрацювання реле розуміється відношення різниці між середнім арифметичним значенням часу спрацювання і часом уставки до часу уставки, виражене у відсотках:

.

9. Порівняти отримані результати з технічними даними реле і зробити висновки щодо виконаної роботи.

Таблиця 11.3 – Визначення параметрів реле часу

Тип реле	ВЛ-68										ТЭ15
U, B
№ досліду	1	2	3	1		2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
, c
, c
, c
, %

Зміст звіту

1. Короткі відомості про сферу застосування та основні елементи конструкції різних електронних реле часу.

2. Електрична схема досліджень, що проводяться.

3. Аналіз отриманих результатів, таблиці даних і висновки з роботи.

Контрольні питання

1. Для чого призначені реле часу?

2. Від чого залежить похибка спрацювання електронних реле часу?

3. Наведіть приклади застосування електронних реле часу.

4. Наведіть основні недоліки й переваги електронних реле відносно електромеханічних.

5. Які реле часу «кращі»: електромеханічні чи електронні? Відповідь обґрунтувати.

Література: [6].

Лабораторна робота № 12

Тема. Дослідження архітектури мікроконтролера PIC16F874, організації зберігання й обміну інформацією

Мета роботи – вивчити архітектуру мікроконтролерів сімейства MicroCHIP. Ознайомитися з організацією пам'яті та системою команд мікроконтролера.

Короткі теоретичні відомості

У наш час, пристрої які працюють в режимі реального часу часто містять мікроконтролер як основний елемент схеми. Сімейство мікроконтроллерів PIC16F87X має багато вдосконалень для підвищення надійності системи, зниження вартості пристрою й числа зовнішніх компонентів. Мікроконтролери PIC16F87X мають режими енергозбереження й можливість захисту коду програми.

Основні переваги:

• Вибір тактового генератора.

• Скидання:

– скидання по включенню живлення (POR);

– таймер включення живлення (PWRT);

– таймер запуску генератора (OSC);

– скидання по зниженню напруги живлення (BOR).

• Переривання (до 14 джерел переривання).

• Сторожовий таймер (WDT).

• Режим енергозбереження (SLEEP).

• Захист коду програми.

• Область пам'яті для ідентифікатора.

• Внутрішньосхемне програмування по послідовному порту (ICSP).

• Режим низьковольтного послідовного програмування.

• Режим внутрішньосхемного відлагодження (ICD).

Мікроконтролери серії PIC (Peripheral Interface Controller) побудовані по Гарвардській архітектурі з використанням роздільних областей пам'яті й роздільних шин для даних і для команд. Це дозволяє за один цикл одержувати одночасно доступ як до пам'яті команд, так і до пам'яті даних, що значно зменшує час виконання програм. Крім того, існує двоступінчастий конвеєр, що забезпечує одночасне виконання поточної команди й вибірку наступної.

Мікроконтролер PIC16F874 має розташування виводів, показане на рис. 12.1.

Рисунок 12.1 – Розташування виводів мікроконтролера PIC16F874

У мікроконтролерах PIC16F87X є три види пам'яті. Пам'ять програм і пам'ять даних мають роздільні шини даних й адреси, що дозволяє виконувати паралельний доступ. Мікроконтролери PIC16F87X мають 13-розрядний лічильник команд PC, здатний адресувати 8К х 14 слів пам'яті програм. Фізично реалізовано FLASH пам'яті програм 4К х 14 в PIC16F873/874. Звертання до фізично не реалізованої пам'яті програм приведе до адресації реалізованої пам'яті.

Адреса вектора скидання – 0000h. Адреса вектора переривань – 0004h.

Структуру пам'яті програм наведена на рис. 12.2.

Рисунок 12.2 – Структура пам’яті програм PIC16F87X

Пам'ять даних розділена на чотири банки, які містять регістри загального й спеціального (SFR – Special Function Registers) призначення. Біти RP1 (STATUS <6>) і RP0 (STATUS <5>) призначені для керування банками даних.

Обсяг банків пам'яті даних до 128 байт (7Fh). На початку банку розміщаються регістри спеціального призначення, потім регістри загального призначення виконані як статичний ОЗП. Всі реалізовані банки містять регістри спеціального призначення. Деякі, часто використовувані регістри спеціального призначення можуть відображатися відразу в декількох банках пам'яті.

За допомогою регістрів спеціального призначення виконується керування функціями ядра й периферійних модулів мікроконтролера. Регістри спеціального призначення реалізовані як статичний ОЗП.

В області регістрів загального призначення програміст повідомляє свої змінні.

Звернутися до регістрів загального призначення можна прямою або непрямою адресацією через регістр FSR.

Карта пам'яті даних зображена на рис. 12.3.

Рисунок 12.3 – Пам’ять даних мікроконтроллера

Кожна команда мікроконтролерів PIC16F87X складається з одного 14-розрядного слова, розділеного на код операції (OPCODE), що визначає тип команди й один й більше операндів, що визначають операцію команди.

Система команд акумуляторного типу, ортогональна й розділена на три основних групи:

• Байт-орієнтовані команди;

• Біт-орієнтовані команди;

• Команди керування й операцій з константами.

Повний список команд наведений в табл. 12.2. Опис полів коду операцій наведено в табл. 12.1.

Для байт орієнтованих команд 'f' є покажчиком регістра, а 'd' покажчиком адресата результату. Покажчик регістра визначає, який регістр повинен використатися в команді. Покажчик адресата визначає де буде збережений результат. Якщо 'd'=0, результат зберігається в регістрі W. Якщо 'd'=1, результат зберігається в регістрі, що використається в команді.

У біт орієнтованих командах 'b' визначає номер біта операції, а 'f' - покажчик регістра, що містить цей біт.

У командах керування або операціях з константами 'k' представляє вісім або одинадцять біт константи або значення літералів (постійними константами, заданими на етапі програмування).

Таблиця 12.1 – Опис полів коду операцій

Всі команди виконуються за один машинний цикл, крім команд умови, у яких отриманий щирий результат й інструкцій змінюючих значення лічильника команд PC. У випадку виконання команди за два машинних цикли, у другому циклі виконується інструкція NOP. Один машинний цикл складається із чотирьох тактів генератора. Для тактового генератора із частотою 4 МГц всі команди виконуються за 1 мкс, якщо умова істинна або змінюється лічильник команд PC, команда виконується за 2 мкс. Мнемоніка команд, підтримувана асемблером MPASM, показана в табл. 12.2.

Таблиця 12.2 – Список команд PIC16F87X

Команди присвоєння й пересилання в контролерах PIC16F874 представлені трьома командами: movf (move register ‘f’), movlw (move literal to ‘work register’) і movwf (move ‘work register’ to register ‘f’). Також можуть використатися команди очищення clrf (clear register ‘f’) і clrw (clear ‘work register’).

Приклад використання цих команд:

; File name: moving.asm

list p=16f874 ; визначаємо тип контролера

#include <p16f874.inc> ; підключаємо файл визначення символічних імен

; для даного процесора

a1 equ 0x20 ; повідомляємо змінну a1 за адресою 0x20 – із цієї адреси в PIC16F874 починається вільна область пам'яті даних (регістри загального призначення)

a2 equ 0x21 ; повідомляємо змінну a2 за адресою 0x21

_A equ 0x0A ; визначаємо константу A рівну 0x0A

_B equ 0x20 ; визначаємо константу B рівну 0x20

_C equ .10 ; визначаємо константу C рівну 10 (десяткове)

org 0x00 ; установити адреса початку програми - 0x00 - адреса вектора ; скидання

goto start ; перехід на початок основної програми

org 0x04 ; початок розміщення наступної частини програми в пам'яті –

; тут повинен розташовуватися вектор переривань

start ; мітка початку основної програми

bcf STATUS, RP0 ; включили банк 0

movlw_A ; запис у робочий регістр константи A ( A = 0x0A ) w = 0x0A

movwf a1 ; копіювання значення з робочого регістра в змінну a1

; тепер a1 = 0x0A

movwf a2 ; копіювання значення з робочого регістра в змінну a2

; тепер a2 = 0x0A

movlw C ; запис у робочий регістр константи C ( C = 10 ) w = 10

movwf a1 ; копіювання значення з робочого регістра в змінну a1

; тепер a1 = 10

movf a2, 0 ; копіювання значення зі змінної a2 у робочий регістр

; тепер w = 0x0A

movf a1, w ; копіювання значення зі змінної a1 у робочий регістр

; тепер w = 10

movwf a2 ; копіювання значення з робочого регістра в змінну a2

; тепер a2 = 10

movlw .10 ; запис у робочий регістр числа 10 (десяткове)

movwf a1 ; копіювання значення з робочого регістра в змінну a1

; тепер a1 = 10

clrf a1 ; очистити вміст a1 ( a1 = 0 )

clrf a2 ; очистити вміст a2 ( a2 = 0 )

clrw ; очистити вміст робочого регістра ( w = 0 )

end ; директива компіляторові - кінець програми

Таблиця 12.3 – Варіанти завдань

№	Змінні	Константи	Дії
1	a1, a2, b1, b2	A=0x2f, B=100	A>a1, B>b1, a1>a2, b1>b2
2	a1, b1, c1	A=24, B=0x0A, C=10	A>a, B>b, C>c, 0>a, 0>b, 0>c
3	a1, a2, a3, a4, a5	A=0x10	10>a1, a1>a2, a2>a3, a3>a4, A>a5
4	a1, b1	A=10, B=20, C=30	0>a1, 0>b1, A>a1, B>b1, C>w
5	a1, a2, a3, a4	A=0xFF, B=0x20	A>a1, B>b1, 0>a3, 0>a4, a3>a1, a4>a2
6	a1, b1, c1, d1	A=200, B=201	A>a1, A>b1, B>c1, 0>d1
7	a1, a2	A=0x01, B=0x02, C=3, D=4	0>a1, D>a2, A>w, w>a2, C>a1, a1>w, B>a1
8	a1, b1	A=100, B=50, C=0x1A	A>a1, a1>b1, B>w, w>a1, C>b1
9	a1, a2, a3, a4	A=0x01, B=0x02	B>a4, A>a2, a2>a1, a4>a3, 0>a4, 0>a2
10	a1, b1, c1, d1	A=10	A>a1, a1>b1, 100>c1, 0>d1
11	a1, a2	A=0x20, B=0x21, C=10	0>a1, 0>a2, A>w, w>a1, B>a2, C>w
12	a1, b1	A=0x10, B=0x11, C=0x12	10>a1, a1>b1, 0>a1
13	a1, b1, c1	A=0x0A, B=10, C=20	A>a1, B>b1, C>c1, a1>w
14	a1, a2, a3, a4	A=100, B=255	25>w, 40>a1, a1>a4, 0>a2, 0>a3
15	a1, b1	A=0x20, B=0x21	0x20>a1, a1>b1, B>b1, b1>a1
16	a1, a2	A=45, B=0x45, C=100	45>a1, 0x45>a2, C>w, a2>a1
17	a1, b1, c1, d1	A=0x01, B=1	A>a1, B>b1, a1>c1, b1>d1, 21>a1
18	a1, a2, a3	A=40, B=100, C=255	0>a1, 0>a2, 0>a3, A>w, w>a1, a1>a2
19	a1, b1	A=0x10, B=0x02	10>w, w>a1, w>b1, B>a1
20	a1, a2	A=0x20, B=0x21, C=0	A>a1, B>a2, 0>w, 0>a1, 0>a2
21	a1, b1, c1, d1	A=10, B=20, C=30, D=40	A>a1, 20>b1, 0x30>c1, 0x40>w
22	a1, a2, a3, a4	A=0x10, B=0xAA	0xAA>a1, B>a2, a1>a3, a3>w
23	a1, b1	A=0x20, B=0x21	0>w, w>a1, a1>b1, A>a1, B>b1
24	a1, a2	A=10, B=20	0x10>w, w>a1, w>a2, B>a1, 0>a2
25	a1, b1, c1, d1	A=0x0A, B=0x0B, C=0x0C	A>a1, B>b1, 0xCC>c1, 0>d1
26	a1, a2, a3, a4	A=0x20, B=0x21	0>w, 0>a1, A>a1, a1>a2, a2>a3, 10>a4
27	a1, b1	A=100, B=0x10	10>a1, 0>b1, a1>b1
28	a1, a2	A=0x20, B=20	A>a1, 0x20>a2, 0>w, a2>a1
29	a1, b1, c1, d1	A=15, B=0x15, C=100	0>a1, B>b1, b1>a1, b1>c1, 0>w