Содержание

Автоматический ввод резерва на три ввода, как правило это два вода от промышленной сети и один ввод от ДЭС

На примере щита автоматического ввода резерва на три ввода с секционированием.
Работа устройства в разных режимах работы показана на рисунках с пояснением.

На рисунке слева – напряжение на трех вводах отсутствует, соответственно автоматические выключатели находятся в выключенном состоянии.
В автоматическом режиме, когда напряжение на вводах в норме, питание подается на ввода 1 и 2 от промышленной сети, соответственно нагрузка первого сетевого ввода запитывается от первого ввода через QF1, а нагрузка номер два от второго сетевого ввода через QF2, секционный выключатель QF4 находится в отключенном состоянии.

На рисунке слева – напряжение на первом сетевом вводе в норме, включены QF1 и секционный выключатель QF4, выключатель QF2, QF3 в выключенном состоянии.
На рисунке справа – напряжение на втором сетевом вводе в норме, включены QF2 и секционный выключатель QF4, выключатель QF1, QF3 в выключенном состоянии.

В автоматическом режиме, при отсутствии на обеих вводах нормального напряжения подается команда на запуск автономного источника питания ДГУ, выключатели QF1, QF2, QF3, QF4 выключены.

После запуска ДЭС и выхода на режим включаются QF3 и секционный выключатель QF4, выключатели QF1, QF2 в выключенном состоянии.
Для управления работой в большинстве случаев в таких схемах применяется контроллер, так как удобнее реализовать нужный алгоритм работы и скорректировать его при необходимости.

На фото представлен момент программирования контроллера автоматического ввода резерва и общий вид щита на 1250А.

Проверка щита автоматического ввода резерва на три ввода, схема с секционированием выполнена на 5-ти контакторах, управление в ручном или автоматическом режимах. На табло контроллера высвечиваются команды, состояние АВР и схема подключения к вводам и нагрузке в настоящий момент времени.

Вид панели индикатора контроллера щита автоматического ввода резерва.

Ниже экрана контроллера расположены клавиши, при помощи которых имеется возможность изменить параметры.

Схемы АВР для ДЭС, ДГУ, ДГА, на два ввода и ДЭС, на три ввода и ДЭС с секционированием и без него.

Варианты схем АВР применяемых при работе с автономным источником питания.

СХЕМА №10. Питание нагрузки осуществляется от сетевого или от автономного источника питания.
На схеме Ввод1 – сетевой, автономный источник – ввод с ДГУ. Нагрузка общая подключена через автоматический выключатель QF3. Между контакторами КМ1 и КМ2 устанавливается механическая блокировка.
РАБОТА СХЕМЫ: при наличии нормального сетевого напряжения на Вводе1 нагрузка запитывается от него по цепи – автомат QF1, контактор КМ1, автомат QF3. При отсутствии нормального напряжения на вводе подается команда на запуск ДГУ, он запускается, выходит на рабочий режим и через QF2,КМ2, QF3 подается питание на нагрузку.
Данная схема может работать в однофазной или трехфазной сети. Для этого необходимо предусмотреть соответствующие изменения.
В схеме не показано управление ДГУ от АВР, ДГУ может включаться самостоятельно (в схеме автоматики имеются решения запуска ДГУ при отсутвии напряжения на сетевом Вводе, или по команде с АВР, обычно типа “сухой контакт”. СХЕМА №11. Питание нагрузки осуществляется от одного из двух вводов Ввода1, Ввода2 или от автономного источника ДГУ. На схеме три ввода, первый и второй вводы это сетевые, третий ввод – с ДГУ.
Логика работы следующая: при пропадании напряжения на сетевом Вводе 1, переключается питание от Ввода2, или наоборот, если работает АВР от Ввода 2 при пропадании напряжения на этом вводе переключается на Ввод 1. В случае отсутствия напряжения (нормального напряжения) на Вводах 1 и 2, через время Т1 (выдержка времени после пропадания напряжения на основных вводах) подается команда на запуск ДЭС. Питание происходит от ДЭС через КМ4. Питание осуществляется с вводов 1,2 через КМ1 или КМ2 и далее через КМ3. КМ3 введен в схему для обеспечения предотвращения встречного напряжения между появлением напряжения на основном вводе и напряжением с ДГУ, между КМ3 и КМ4 установлена механическая блокировка. Рубильник QS отключает часть нагрузки. СХЕМА №12.Питание нагрузки осуществляется от внешней сети и двух автономных источников. На схеме три ввода, первый ввод это сетевой, два других ввода от ДГУ одно установленное в контейнере, второе ДГУ в существующем здании. Логика работы следующая: при пропадании напряжения на сетевом вводе, через время Т1 подается команда на запуск ДЭС в контейнере и питании от ДЭС осуществляется пока не закончится топливо (или в случае неполадок, в других случаях). АВР №2 выдает команду на запуск ДГА, находящегося в помещении, после истечении времени Т2, которое устанавливается больше чем время Т1. Схема №13. Питание нагрузок осуществляется от двух источников питания внешней сети Ввод №1 и Ввод №2 и одного автономного источника Ввод №3 ДГУ. При наличии напряжения на обоих сетевых вводах № 1,2 питание на нагрузки поступает через рубильники с моторизированным приводом.
При наличии нормального напряжения на обоих вводах АВР 1 и АВР2 подают команду на включение 4QS – 7QS в левом положении.
Питание с Ввода №1 на Нагрузку 1 поступает через рубильник 1QS, автоматический выключатель 1QF и далее последовательно через контакты реверсивного рубильника с моторным приводом 4QS, 6QS.
Питание с Ввода №2 на Нагрузку 2 поступает через рубильник 2QS, автоматический выключатель 2QF и далее последовательно через контакты реверсивного рубильника с моторным приводом 5QS, 7QS.
В этом случае питание нагрузки Выхода №2 происходит от рабочего Ввода №1. Первый АВР подает команду 5QS и он переводится в правое положение. Цепь прохождения питания Ввод №1 1QS, 1QF,5QS и далее как и при обычной работе 7QS, 5QF нагрузка Выхода №2.
Отсутствие напряжения на Вводе №1 работа подобная как и в предыдущем случае, за исключением 4QS переводится в другое положение.
Отсутствие напряжения на Вводах №1, №2.
При отсутствии напряжения на обоих рабочих вводах, через время задержки Т1 подается команда на запуск ДГУ. После появления нормального напряжения на Вводе №3 через время задержки Т2 срабатывает АВР №2 и переключает питание нагрузок Выходов №1 и№2 от ДГУ, подается команда на переключение 6QS, 7QS в правое положение. Работа от ДГУ продолжается до тех, пор пока на вводах 1,2 или вводе 1(2) не появится нормальное напряжение – переключение происходит в обратном порядке: подается команда “СТОП” ДГУ, переключаются 6QS, 7QS в левое положение, а 4QS и 5QS в зависимости от того, на каком вводе (вводах) нормальное напряжение.
Реверсивные рубильники с моторным приводом типа ОТМ производства АВВ или Socomec.
Преимущества схемы: наличие механической блокировки между всеми вводами.
  СХЕМА №14.На рисунке выше приведено решение похожее на схему №13, но вместо рубильников с моторным приводом применены контакторы. Схема АВР на 80А собрана на восьми контакторах, на три ввода, между парами контакторов установлена механическая блокировка.
Схема позволяет обеспечить защиту от встречного включения вводов во всех вариантах питания, управление контроллером Zelio, коммутирующие элементы – контакторы Шнайдер Электрик:
1. При работе от двух сетевых вводов.
2. Работа обеих нагрузок от одного сетевого ввода, а при восстановлении второго сетевого ввода переключение питания соответственно от своего ввода (в исходное каждая нагрузка подключается к своему вводу). 3. При работе нагрузки №1 и №2 от ДГУ, а с появлением сетевого ввода (вводов) происходит переключение питания от сети.
 
СХЕМА №15.Схема, аналогична предыдущей (№ 14), за исключением автоматических выключателей на сетевых вводах, вместо двух автоматических выключателей QF1,QF2, в схему установленны автоматические выключатели QF1,QF2,QF4,QF5.
Что нам это даёт? Казалось бы и двух достаточно в схеме.
Преимущество схемы №15 перед схемой №14 в том, что мы выполняем условие защиты линии по входу от перегрузок, селективности по току, если Нагрузка 1 рассчитана на 100А и Нагрузка 2 на 100А, то вводной автоматический выключатель QF1 и QF2 сможем установить в схему на 100А или с запасом, или с соотвествующей характеристикой (A, B, C, D), необходимой для нормальной работы схемы. В схеме №14 необходимо ставить с номиналом по вводу в два раза больше (200А и более), так как через автоматический выключатель проходит ток Нагрузки 1 и Нагрузки 2, в случае пропадания напряжения на вводе 2 (аналогично и для случая с первым вводом).
Можно предположить, что QF6 и QF7 не нужны и их необходимо исключить из схемы, но это справедливо лишь до момента, когда один из автоматов QF6 или QF7 сработал по АВАРИИ.
В случае аварийной ситуации в АВР поступает информация об Аварии, что означает выдать сигнал об Аварии соответсвующей нагрузке. На нагрузку нельзя подавть напряжение с любого ввода, пока не будет устранена причина Аварии. СХЕМА №16. Данная схема предлагается к применению производителями дизельных генераторных установок, подобные схемы можно увидеть в технической документации на станцию.
Суть предназначения этой схемы в следующем
:
Если установка ДГУ (ДГА) поставляется на объект который запитан с одного ввода, а в случае неполадок на вводе автоматически включается ДГУ (по желанию заказчика) и по команде с контроллера происходит включение питания от ДГУ, при восстановлении нормального напряжения на основном вводе, питание переключается обратно на основной ввод, ДГУ останавливается.
РАБОТА схемы: для проверки напряжение сетевого ввода поступает на контроллер ДГУ, в случае неполадок с сетевым трехфазным напряжением, с контроллера подается команда на отключение контактора КС и на запуск ДГУ, после выхода на нормальный режим дизельной станции, по команде с контроллера ДГУ включается контактор КГ, питание нагрузки осуществляется от автономного агрегата. Для защиты от перегрузок служат автоматические выключатели. К клеммам подключаются цепи автоматики ДГУ. Имеются схемы и с применением 4-х полюсных контакторов.
Существенным недостатком схемы можно считать то, что при неисправном ДГУ или находящемся на техническом обслуживании (и в других случаях) – АВР не работает, на нагрузку не поступает напряжение от сетевого ввода, что вызовет недовольство потребителя.
Решение: для исключения указанного недостатка схему необходимо доработать, дополнительно ввести ручной режим (установить переключатель и желательно еще РКН по Вводу №1).

Схема ВРУ с АВР и ДГУ

СХЕМА №17.Особенности схемы: маломощный ДГУ не в состоянии обеспечить полную нагрузку, а только часть.
В схеме имеется два основных равнозначных ввода, при пропадании обеих вводов запускается дизельная станция, её нагрузочная способность составляет 25 кВт.
Работа схемы управления:
Питание осуществляется от одного из основных вводов Ввод №1 или Ввод №2, через контакторы КМ1 (КМ2) и КМ3. В случае пропадания напряжение на Вводе №1 АВР переключает питание от Ввода №2, (включает контактор КМ2) и наоборот. При аварийном состоянии обеих вводов (контакторы КМ1, КМ2 и КМ3 обесточены и находятся в выключенном состоянии) через время задержки Т1 подается команда на запуск ДГУ. После выхода на рабочий режим дизельной установки, через время задержки Т2 включается контактор КМ4, контактор КМ3 остается в выключенном состоянии, питание подается на приоритетные нагрузки.
В схеме напряжение с вводов сначала подается через рубильники QS1, QS2 и далее через контакторы на общую нагрузку. С общего выхода напряжение поступает через автоматический выключатель к потребителям через свои автоматические выключатели. При такой схеме, необходимо, чтобы перед рубильниками QS 1-2 находились защитные автоматические выключатели (либо в вышестоящем щите).
Для учета электрической энергии предусмотрены электрические счетчики устанавливаемые на оба основных ввода. Контроль входного напряжения и потребляемого тока осуществляется вольтметрами и амперметрами, вольтметры с переключателем для измерения по фазно линейного и фазного напряжений.

На фото показан исполненный по вышеуказанной схеме электрический щит.
1. На левой фотографии общий вид ВРУ с АВР: на панели расположены контрольные приборы с переключателями, лапы сигнализации. На левой половине шкафа в верхнем ряду находятся амперметры для измерения контроля тока нагрузки от сетевых вводов 1 и 2, вольтметры для измерения напряжения 1 и 2 вводов.
В верхнем ряду вольтметр (под ним переключатель) для контроля напряжения от ДГУ, для измерения тока потребляемого от ДГУ амперметры в каждой фазе.
Ниже расположены лампы индикации состояния вводов АВР, переключатель режима работы и выбора ввода в ручном режиме, переключатель отключения цепи запуска ДГУ.

2. На втором и третьем снимке показан монтаж внутри шкафа, пластроны защиты от поражения электрическим током, слева вверху оставлено место для установки счетчика электроэнергии.

СХЕМА №18.Схема АВР с одним основным вводом (QS1) Ввод от ЩАВР1 и с питанием от автономного источника Ввод ДГУ (QS2). При этом должны быть вышестоящие защитные аппараты (автоматические выключатели, предохранители).
Через QS1 и защитный автоматический выключатель SF1 напряжение от сети (основной ввод) подается на KV1, если имеется напряжение и оно в норме, то срабатывает KV1, подает сигнал в схему ДГУ, что напряжение сетевое в норме, при отсутствии сигнала, цепь запуска ДГУ замкнута, тем самым самым запускается ДГУ и при достижении нормального напряжения поступает через включенный QS2, контакты КМ2 на нагрузку через автоматы QF1 и QF2.
В схеме автоматики (напряжение от сети отсутствует) напряжение от ДГУ через QS2, SF2 поступает на реле времени KT1, через время задержки Т замыкается контакт KT1.1 и включается контактор КМ2, тем самым напряжение поступает на нагрузку на автоматы QF1,QF2. Зажигается лампа HL2- Генератор. СХЕМА №19. В данной схеме два основных ввода и ввод от автономного источника питания.
Между вводом №1 и Вводом №2 устанавливается механическая блокировка.
В этом решении отсутствует механическая блокировка между основными вводами и ДГУ.
Работа схемы: При наличии нормального напряжения на Вводе №1 или Вводе №2 напряжение поступает через контакты КМ1 или КМ2 (зависит от АВР – имеется ли приоритет ввода, или где раньше появилось напряжение на каком вводе).
В случае пропадания напряжения на основных вводах, через время Т2, подается сигнал на запуск ДГУ, оно запускается и после выхода на режим (необходимо определенное время) и появления нормального напряжения через КМ3 подает напряжение на нагрузку. СХЕМА №20. Схема рассчитана на четыре ввода: три основных ввода и ввод от ДЭС, механической блокировки между вводами нет. Для уменьшения размеров и стоимости устанавливаются автоматические выключатели с моторным приводом.
1. На структурной схеме показан пример АВР с общей нагрузкой, к выходу которого подключаются три отходящих фидера.
2. В данной схеме ДГУ должен обеспечивать полную мощностью потребляемой нагрузки, в примере потребляемый ток 160А, поэтому ток автоматических выключателей на каждом вводе одинаков.
3. При необходимости устанавливаются электрические счетчики нужного типа.
4. Управление работой моторных приводов осуществляется программируемым контроллером, при этом необходимо учитывать, что между включениями и отключениями делается некоторая задержка по времени, что позволит увеличить надежность работы данной схемы.
5. Команда на запуск и остановку ДГУ подается с контроллера, при пропадании напряжения на основных вводах, при восстановлении напряжения происходит переключение на основной ввод.
6. Для уменьшения количества электрических связей данные мониторинга могут передаваться по протоколу MODBUS через интерфейс RS-485 и выводиться на ПК, но при этом можно реализовать и по другому передачу информации.

Схема АВР на три ввода в формате dwg

В этой статье пойдет речь о принципиальной схеме двухсекционного щита 380/220 В с АВР от трех вводов. Саму схему АВР выполненную в программе AutoCad в формате DWG, можете скачать абсолютно бесплатно.

В соответствии с ПУЭ 7-изд. пункт 1.2.18 к особой группе электроприемников первой категории по обеспечению надёжности электроснабжения следует отнести электроприемники (ЭП), бесперебойная работа которых необходима для безаварийной остановки и предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров, повреждения основного оборудования.

Электроснабжение особой группы первой категории в соответствии с НТП ЭПП-94 пункт 4.6-4.8 следует предусматривать от трёх независимых источников питания. При этом третий независимый источник включается только в том случае, когда исчезнет напряжение на одном и (или) на двух основных источниках питания, к которым подключены нагрузки.

При такой схеме в случае отказа в срабатывании устройства автоматического включения резерва (АВР) третьего независимого источника не будут обеспечены электроприёмники особой группы.

Поэтому необходимо, чтобы третий независимый источник был постоянно включен.

Питание от этого источника не будет зависеть от действия АВР. Такой способ электроснабжения применяется на нефтеперерабатывающих заводах.

В качестве независимых источников питания следует использовать секции разных подстанций, обеспечивая электроснабжение ЭП особой группы от третьего источника питания на напряжении 0,4 кВ непосредственно от секций РУ-0,4 кВ подстанций или от трансформатора (6)10/0,4 кВ необходимой мощности, если не представляется возможным осуществить питание на напряжении 0,4 кВ.

ДЭС, АБП, аккумуляторные батареи следует применять при отсутствии третьего независимого источника питания в энергосистеме, а при его наличии — на основании технико-экономических расчётов, с учётом последствий, которые могут быть при исчезновении напряжения.

При решении вопросов электроснабжения ЭП особой категории необходимо учитывать ремонтные, аварийные и послеаварийные режимы системы электроснабжения. При этом следует учесть возможность нарушения электроснабжения в результате наложения аварийных отключений на ремонтные режимы и возникновение послеаварийных режимов.

Для обеспечения электроснабжения при снижении частоты в энергосистеме независимый источник питания не должен отключаться устройством автоматической частотной разгрузки.

ЭП особой группы должны быть с самозапуском, иметь технологический резерв, подключаемый устройством АВР.

На рисунке 1 приведена принципиальная схема двухсекционного щита 380/220 В с АВР от трёх независимых источников питания.

Рисунок 1 — Схема АВР 380 В от трех независимых источников питания

Принцип работы схемы:

В нормальном режиме І секция щита особой группы получает питание от первого или второго независимого источника питания, II секция – от третьего.

При исчезновении напряжения на первом источнике питания якорь пускателя 1КМ1 возвращается, после чего через 0,5 с срабатывает реле времени 1КТ1, а затем 1КL2. После замыкания контакта 1КL2 замыкается цепь включения пускателя 1КМ2. Выдержка времени предусматривается для исключения АВР при внешних коротких замыканиях.

При исчезновении напряжения на третьем источнике питания якорь пускателя 2КМ1 возвращается, после чего через 0,5 с срабатывает реле 2КТ1, а затем 2КL2. После замыкания контакта 2КL2 замыкается цепь включения пускателя 2КМ2. Тогда II секция переключается на второй источник питания.

Если одновременно исчезает напряжение на первом и третьем источниках питания, I и II секции с выдержкой времени 0,5 с переключаются на второй источник питания (включаются пускатели 1КМ2 и 2КМ2).

С исчезновением напряжения на первом (втором) источнике питания и отсутствии его на втором (первом) или при несрабатывании АВР вводов, якори пускателей 1КМ1 и 1КМ2 возвращаются. Их последовательно соединённые контакты замыкают цепь реле времени КТ1. Через 1 с срабатывает реле KL1 . После замыкания контакта KL1 замыкается цепь включения пускателя КМ1. При этом I секция переключается на третий источник питания.

В случае исчезновения напряжения на первом и втором источниках питания ЭП отключаются. Однако питание особой группы электроприёмников, подключенных к третьему независимому источник питания, сохраняется независимо от работы АВР.

При исчезновении напряжения на третьем источнике питания и отсутствии его на втором (первом) или при несрабатывании АВР вводов якори пускателей 2КМ1 и 2КМ2 возвращаются. Их последовательно соединённые контакты замыкают цепь реле времени КТ1. Через 1 с срабатывает реле KL1. После замыкания контакта KL1 замыкается цепь включения пускателя КМ1. При этом II секция переключается на первый (второй) источник питания.

С восстановлением напряжения нормального питания на I секции включается без выдержки времени пускатель 1КМ1 и отключается с выдержкой времени 1 с — 1КМ2 или КМ1, включённый при АВР. С восстановлением напряжения на II секции включается без выдержки времени пускатель 2КМ1 и отключается с выдержкой времени 1 с — 2КМ2 или КМ1, включённый при АВР.

Литература:

1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
2. НТП ЭПП-94. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий. 1994 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

АВР

Автоматический ввод резерва (АВР) – это устройство, предназначенное для автоматического переключения электропотребителей с основного источника электроснабжения на резервный в случае аварии.

Данные устройства могут изготавливаться в небольших щитках, и тогда они будут называться ящиками автоматического ввод резерва или сокращенно ЯАВР и в большие шкафы навесного или напольного исполнения, и тогда они будут называться шкафами автоматического ввод резерва или сокращенно ШАВР. Номинальные токи ЯАВР начинаются от 16А и заканчиваются 100А, а номинальные токи ШАВР начинаются чаще всего от 100А и могут доходить до 6300А. ЯАВР и ШАВР устанавливаются и подключаются на вводе в здание и питают электроприемники первой категории и особой группы первой категории надежности электроснабжения. По правилам устройства электроустановок (ПУЭ) к ним относятся электроприемники, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров, а также перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. К таким потребителям относятся освещение безопасности и эвакуационное освещение, лифты, пожарная сигнализация, противопожарные устройства, охранная сигнализация, важное электрооборудование промышленных и транспортных предприятий, объектов здравоохранения, котельных, серверных.

Ящики и шкафы АВР можно классифицировать по:

  • 1. Количеству источников питания и выходам.
  • 2. Режимам работы.
  • 3. Элементной базе.

Давайте рассмотрим существующее разделение по количеству источников питания и выходам:

  • 2 ввода 1 выход;
  • 2 ввода 2 выхода;
  • 3 ввода 1 выход;
  • 3 ввода 2 выхода.

Самыми распространенными являются схемы, которые имеют 2 входа и 1 выход.

Схема электрическая АВР 2 ввода 1 выход

2 ввода 1 выход

Достоинствами данной схемы является простота монтажа и эксплуатации, надежность работы, возможность купить щит автоматического ввода резерва по наличию, а не под заказ, цена АВР.

К недостаткам можно отнести негибкость схемы, так как резервируются все подключенные потребители, контроль параметров напряжения в типовых щитах в большинстве случаев осуществляется только по основному вводу.

Схема электрическая АВР 2 ввода 2 выхода

2 ввода 2 выхода

Схемы на 2 ввода и 2 выхода по сравнению с предыдущим схемным решением сложнее, имеют в составе большее количество оборудования, наличие устройств, контролирующих параметры сети по двум вводам, соответственно выше стоимость. Однако позволяют работать одновременно двум источникам питания, например, трансформаторным подстанциям. Вследствие чего, электрические потери в них меньше, чем при работе одной подстанции в горячем резерве.

Два первых схемных решения обеспечивают электроэнергией электроприемники первой категории надежности электроснабжения.

Схема электрическая АВР 3 ввода 1 выход

3 ввода 1 выход

Схемы на 3 ввода предназначены для питания электроприемников особой группы первой категории, электроснабжение которых должно предусматриваться от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания. Как правило, двумя источниками являются сетевые вводы, а третьим является генераторная установка.

Схема электрическая АВР 3 ввода 2 выхода

3 ввода 2 выхода

Наиболее сложная схема автоматического ввода резерва. Позволяет разделить электроприемники по категориям, и подключить особую группу потребителей по надежности электроснабжения на секцию шин с третьим источником. Встречаются на промышленных предприятиях, важных объектах здравоохранения, объектах государственного значения и других.

К достоинствам относятся гибкость системы, расширенный функционал, к недостаткам – цена.

По режимам работы автоматический ввод резерва разделяется на:

  • АВР с приоритетом основного ввода. В нормальном режиме работы питание осуществляется от основного ввода. В аварийном режиме происходит переключение на резервный ввод. При восстановлении параметров сети в норму происходит переключение питания на основной ввод.
  • АВР без приоритета, т.е. имеется два равнозначных ввода. В нормальном режиме работы питание осуществляется от любого ввода. В аварийном режиме происходит переключение на тот источник питания, где есть напряжение. При восстановлении параметров сети на аварийном вводе переключения на другой источник не происходит.
  • АВР с возможностью запуска генератором. В аварийном режиме работы подается сигнал на включение генератора и переключение питания от него. В нормальном режиме работы питание осуществляется от основного ввода.

По классификации по элементной базе ящики и шкафы АВР разделяются на схемы контакторах и схемы на автоматических выключателях с мотор-приводами.

Наиболее распространенными схемами являются АВР на контакторах. Это объясняется тем, что данные схемы более просты в изготовлении и эксплуатации, при небольших токах значительно дешевле.

Примерно при токах от 250А до 400А в зависимости от производителя оборудования стоимость АВР на контакторах сравнивается с АВР на автоматических выключателях с мотор-приводами, а при токах свыше 630А становится дороже.

Схемы на мотор-приводах в настоящее время получают широкое применение и на токах меньше 250А. В этих схемах для управления используются промежуточные реле, интеллектуальные программируемые реле или контроллеры, блоки автоматического ввода резерва.

В вопросах схемных решений автоматического ввода резерва, передовые европейские производители, такие как Schneider Electric, Siemens, ABB предлагают на рынке электротехники интеллектуальные программируемые реле (ИПР) – Zelio Logic, LOGO!, CL. Для ИПР разработаны специальные программные комплексы, часть из которых является бесплатными, а часть платными. Для Zelio Logic – бесплатная программа Zelio Soft2, для LOGO! – бесплатная программа LOGO Soft Comfort, для CL – платная программа CL-SOFT.

Программисты нашей компании имеют опыт работы со всеми программными комплексами и типами реле. Мы можем предложить для Вас АВР на любом из представленных реле или заменить на другой тип и производителя, учитывая Ваши требования и пожелания.

Помимо программируемых реле широкое применение нашли блоки автоматического ввода резерва. Эти устройства предназначены для управления силовой частью АВР и запрограммированы заводом-изготовителем с возможностью настройки параметров сети и временных задержек на переключение, имеют широкий функционал, наглядный интерфейс и светосигнальную индикацию работы. Основные схемы их применения 2 ввода 1 выход и 2 ввода 2 выхода.

В шкафах АВР мы применяем корпуса известных производителей Rittal, DKC, ABB, IEK. От потребностей и пожеланий заказчика сделаем наиболее выгодное предложение по цене и срокам изготовления АВР.

Цена ШАВР зависит от количества вводов и выходов, номинального тока, схемных решений, производителя комплектующих. Расчет стоимости шкафов автоматического ввода резерва сотрудники нашей компании сделают для Вас бесплатно. Для этого потребуется прислать на электронную почту проект, электрическую схему и спецификацию оборудования или назвать типовое буквенно-цифровое обозначение АВР.

Для того чтобы купить ШАВР позвоните нам или пришлите заявку на электронную почту, наши специалисты сделают для Вас выгодное предложение.

АВР на 3 ввода – ООО Электрощит

Наша компания осуществляет производство щитов АВР на 3 ввода.

Щиты АВР на 3 ввода, предназначены для защиты от токов перегрузки и короткого замыкания, а также автоматического переключения нагрузки между вводами, при выходе напряжения рабочего ввода за номинальные значения. См таблицу диапазон настроек.

Алгоритм работы.

Автоматический режим

По умолчанию, в номинальном режиме, нагрузка запитывается от ввода номер №1

При выходе напряжения за номинальные значения на ввводе №1, питание нагрузки переключается на ввод №2.

При выходе напряжения на вводе №2 и отсутствии напряжения на вводе №1, нагрузка переключается на ввод №3.

При восстановлении напряжения на вводе №1. Нагрузка переключатся на ввод №1

Ввод №1U, ном значениеНагрузка от ввода №1
Ввод №2U, ном значение
Ввод №3U, ном значение
Ввод №1
Ввод №2U, ном значениеНагрузка от ввода №2
Ввод №3U, ном значение
Ввод №1
Ввод №2
Ввод №3U, ном значениеНагрузка от ввода №3

 

Ручной режим.

В ручном режиме –на лицевой панели шкафа, работа шкафа АВР переводится в положение РУЧ. и управление рабочим вводом осуществляется с помощью кнопок.

Контроль номинальных значений по напряжению:

  • контроль допустимого уровня напряжения;
  • контроль правильного чередования и отсутствия слипания фаз;
  • контроль полнофазности и симметричности сетевого напряжения (перекоса фаз)

Основные типоисполения щитов АВР на 3 ввода

Основные типоисполнения
Номинальный ток63,80,100,160,250,320,400,630,800,1000А
Способ управлениеАвтоматический + Ручной
Типы вводовЭ/Э/Э  или Э/ЭДГУ с автозапуском ДГУ
Коммутационное оборудованиеНа контакторах, на автоматах с моторным приводом
ИсполнениеНапольное или навесное
Используемые брендыШнайдер Электрик, Хендай ,ЧИНТ.ABB. (в зависимости от пожелания заказчика

Диапазон настроек щита АВР.

Диапазон регулирования порога срабатывания по максимальному / минимальному напряжению питанияот 5 до 50%
Диапазон регулирования времени срабатывания0-10С
Диапазон регулирования времени переключения после восстановления напряжения0-600С

Щиты и шкафы АВР на контакторах и автоматах

Шкаф автоматического ввода резерва АВР – важнейший составной элемент электрооборудования, питающего несколько потребителей. Сфера применения щитов АВР разнообразна: они используются в административном строительстве и при возведении жилых объектов, на заводах легкой и тяжелой промышленности, в транспортной сфере. Основная функция шкафа АВР – быстрое переключение нагрузки на резервный ввод в аварийных ситуациях (снижение или повышение вводного напряжения за установленные значения, слипание, обрыв или нарушение чередования фаз), когда питание от главного источника напряжения становится невозможной.

Конструктивные характеристики

Шкаф автоматического ввода резерва состоит из прочного корпуса с установленным внутри электрооборудованием, наиболее важными узлами которого являются , в зависимости от требований, контакторы, пускатели, рубильники или автоматы с мотор-приводами . Корпус может быть изготовлен из пластиковых или металлических материалов с необходимой для нормального функционирования степенью защиты.

На фронтальной поверхности размещаются световые приборы и устройства управления, благодаря которым определяется состояние вводов и имеется возможность оперативно управлять устройством.

Ввод кабелей в щит может производиться сверху или снизу – это будет зависеть от способа прокладки присоединяемого кабеля. Присутствие в конструкции щита автоматического ввода резерва реле контроля входного напряжения с улучшенными функциями дает возможность детальной настройки параметров эксплуатации оборудования.

Разновидности щитов АВР

  • АВР на контакторах. Конструкция отличается наличием двух магнитных контакторов(пускателей). Первый подключает нагрузку от главного источника, второй – от резервного. При этом оба контактора связаны механической блокировкой-когда включен один контактор то механическая блокировка не позволяет включиться второму и наоборот. Переключение между вводами происходит почти мгновенно. Среди важнейших преимуществ данного типа шкафов – невысокая стоимость, малый нагрев, минимизация мощности потребления.
  • АВР на автоматах с мотор-приводом. Устройства данного типа характеризуются показателями долговечности, что становится возможным благодаря применению в автоматах устройств искрогашения. Характеризуются увеличенным, по сравнению с АВР на контакторах временем переключения между вводами. Находятся в среднем ценовом диапазоне.
  • Бесконтактные АВР. Устройства данного типа характеризуются показателями долговечности, что становится возможным благодаря применяемому вакууму в контактной группе, отсутствию электрической дуги, минимальному подгоранию контактов и, следовательно, большему ресурсу переключений по сравнению с устройствами на контакторах. При этом количество электромагнитных помех сведено к минимуму, что также является преимуществом бесконтактных АВР. Являются самыми дорогими решениями в линейке АВР.

Однозначного ответа о том, что лучше – АВР на автоматах или контакторах, дать невозможно. Многое будет зависеть от условий использования, цены и других факторов. Например, для малых токов до 400 А целесообразнее использовать контакторы и автоматические выключатели. Для токов более 400 А – автоматы с электроприводом.

Устройства можно разделить на 3 типа по критерию особенностей схемы подключения:

  • АВР с приоритетной схемой. Простейший вариант с одним главным входом, который чаще всего устанавливаются, если необходимо использовать непостоянно функционирующие генераторы тока, напряжение различного качества или разные тарифы электроэнергии.
  • АВР с бесприоритетной схемой. Предполагается, что любой из входов может играть роль главного. При этом переключение между входами осуществляется, если на действующем входе напряжение падает до недопустимых величин. Бесприоритетные схемы в шкафах АВР оправдано применять, если нужно уменьшить коммутации равнозначных входов.
Схема электрическая принципиальная. АВР на 2 ввода с общей системой шин на отходящей линии.

Где купить шкаф АВР?

ООО «Э-щит» выполняет изготовление и монтаж щитов АВР по стандартному или индивидуальному проекту. В последнем случае подбор оборудования и специфика конструкции будут отвечать необходимым требованиям и соответствовать условиям применения электрического оборудования. В наш постоянный штат входят опытные монтажники и инженеры, которые обеспечивают высокое качество сборки и пуско-наладочных работ.

ООО «Э-щит» предлагает заказать щиты АВР с двумя или тремя вводами, рассчитанными на различные показатели номинальных токов и с любыми характеристиками, соответствующими особенностям объектов.

Надежные и долговечные электрошкафы от нашей компании отвечают требованиям государственных стандартов. Свяжитесь с нашими специалистами по номеру +7 (495) 363-10-93, чтобы задать интересующие вас вопросы, оформить заказ на изготовление и монтаж шкафов АВР с гарантией качества. Ориентировочную цену на оборудование вы можете увидеть в таблице выше: при заказе стоимость будет подсчитана в индивидуальном порядке.

Фотографии продукции

Схема АВР. АВР (автоматический ввод резерва) для генератора

В нормальном режиме электроснабжения энергия предоставляется энергокомпанией и подводится к месту ее использования. Когда основной ее источник перестает работать, мощность от второго сетевого ввода или используемого резервного генератора должна вручную или автоматически подаваться к нагрузкам, для чего служит схема АВР (автоматического ввода резерва). Ее основной задачей является перераспределение мощности от энергосистемы на резервный источник питания.

III-я категория надежности электроснабжения

Как известно, энергоснабжающие компании делят всех своих потребителей, т. е. тех лиц (юридических и физических), с которыми они заключают договоры на поставку электроэнергии, на три категории по степени надежности электроснабжения. Самая низкая надежность у 3-й категории. Такому клиенту энергетики предоставляют всего один трехфазный ввод напряжения 6 или 10 кВ (иногда и 400 В) или однофазный ввод 230 В от одной питающей подстанции, но и стоимость присоединения нагрузок к сети по этой категории минимальная – достаточно установить простую однотрансформаторную КТП и соединить ее с ближайшей ВЛ электропередачи.

Нужна ли для III-й категории схема АВР?

ПУЭ допускает возможность питания по такой схеме, если энергетики гарантируют восстановление питания после аварий за время не более суток. А если это не так? Тогда нужет резервный источник электропитания, в качестве которого обычно выступает бензоэлектрический агрегат или дизель-генератор. В прежние времена потребители вручную подключали свои нагрузки к ним и запускали их в работу. Но по мере развития автоматики этих изделий возникла возможность выполнения их пуска без участия человека.

А раз можно пускать дизель-генератор автоматически, то точно так же можно и подключить к нему нагрузки потребителя. Так и возникла современная концепция двухвводного АВР, электрическая схема которого, приведенная ниже, уже становится стандартом электроснабжения частного дома.

II-я категория: нужен ли ей АВР

Если потребитель заказывает два сетевых ввода электропитания, то он переходит уже в следующую категорию – вторую. В этом случае энергетики, как правило, требуют от клиентов оплатить строительство двухтрансформаторной подстанции. В простейшем варианте она содержит две секции шин (это просто алюминиевые или в лучшем случае медные полосы) высокого напряжения со своими вводными выключателями, к каждой из которых присоединяется только один из вводов высокого напряжения (6 или 10 кВ). Между секциями расположен так называемый секционный выключатель. Если он разомкнут, то каждый высоковольтный ввод может питать только один трансформатор (как правило, в работе находится только один из двух, второй находится в резерве – и это также типовое требование энергетиков). При пропадании напряжения на одном из вводов, электрик потребителя может вручную включить секционный выключатель и подать нагрузку на постоянно работающий трансформатор с другого высоковольтного ввода.

Такие потребители, вообще-то, не нуждаются в наличии АВР. Однако в последнее десятилетие энергетики зачастую предлагают им устанавливать их в типовых двухтрансформаторных подстанциях на стороне низкого напряжения. Такой щит АВР имеет два ввода от обмоток низкого напряжения разных трансформаторов (они оба должны находиться под напряжением, но нагружен в любой момент времени только один из них) и один выход на шины низкого напряжения, к которым подключены все нагрузки.

I-я категория – АВР обязателен

А вот если потребителя в принципе не устраивает временная задержка на ручное переключение вводов, то он вынужден в обязательном порядке применять АВР и переходить в следующую категорию надежности электроснабжения – первую. В простейшем варианте принципиальная схема АВР может содержать два ввода от тех же двух секций высоковольных шин подстанции и блок включения секционного выключателя (обычно вакуумного). Если напряжение пропадает на питающем вводе, то автоматика отключает его вводной выключатель и включает секционный. После этого на объединенные шины напряжение поступает уже со второго ввода. АВР на два ввода в этом случае может быть выполнен и на стороне низкого напряжения подстанции, как было описано выше.

Но из потребителей I-й категории ПУЭ выделяет так называемую особую группу, входящим в которую недостаточно двух сетевых вводов электропитания, а обязательно нужен еще и третий резервный ввод, выполняемый обычно от дизель-генератора. В этом случае необходим АВР на 3 ввода. Схема его выполняется на низком напряжении.

Как работает устройство АВР с генераторным вводом

В последнее время на рынке появилось много устройств автоматического резервирования, имеющих управляющий микропроцессорный контроллер. Большой популярностью в этом плане пользуется управлющие реле-контроллеры серии Easy производства фирмы Moeller. Анализируя сигналы датчиков напряжения, микроконтроллер обнаруживает сбой питания и инициирует процедуру запуска двигателя генератора (обычно синхронного). Как только он достигает номинального напряжения и частоты система управления переключает на питание от него нагрузки потребителя. С точки зрения электротехники схема подключения АВР для ответственных и мощных нагрузок представляет собой довольно сложную задачу, поскольку неизбежные временные задержки и другие технические сложности затрудняют мгновенное получение резервного питания.

Контроль частоты и напряжения

Одной из основных функций устройства АВР является обнаружение падения напряжения или полного исчезновения основного источника питания. Как правило, все фазы питающей сети контролируются на стороне посредством реле минимального напряжения (реле контроля фаз). Точка сбоя определяется по падению напряжения ниже минимально допустимого уровня на любой из фаз. Информация о напряжении и частоте передается в щит АВР, где определяется возможность продолжения питания нагрузок. Допустимый минимум напряжения и частоты должен быть обязательно преодолен перед переключением нагрузок на питание от резервного генератора, мощность которого должна его обеспечивать.

Основная временная задержка

Схема АВР обычно имеет возможность широкой регулировки времени задержки ее срабатывания. Это является необходимой функцией для возможности купирования неоправданных отключений от источников основного электропитания при кратковременных его нарушениях. Наиболее превалирующая временная задержка перекрывает любые кратковременные отключения, чтобы не вызывать ненужных запусков приводных двигателей генераторов и переключений на них нагрузок. Эта задержка находится в диапазоне от 0 до 6 секунд, причем одна секунда является наиболее распространённым вариантом. Она должна быть короткой, но достаточной для подключения к резервным источникам питания нагрузок потребителей. Многие компании сегодня покупают мощные источники бесперебойного питания на аккумуляторных батареях, обеспечивающие минимальное время задержки подключения.

Дополнительные временные задержки

После восстановления основного питания, некоторая временная задержка необходима, чтобы убедиться в достаточной стабильности нагрузки для ее отключения от резервного питания. Как правило, она составляет от нуля до тридцати минут. АВР для генератора должна автоматически обойти эту временную задержку в возвращении к основному источнику, если резервный сбоит, а основной снова работает нормально.

Третья наиболее общая временная задержка включает в себя период остывания двигателя. На его протяжении система управления дизель-генератора контролирует разгруженный двигатель вплоть до его останова.

В большинстве случаев обычно желательно переключать нагрузки на резервный генератор, как только достигнуты соответствующие уровни напряжения и частоты. Однако в некоторых ситуациях конечные потребители хотят последовательности переключений различных нагрузок на резервный генератор. Когда это требуется, выполняется несколько схем АВР для генератора, срабатывающих с индивидуальными временными задержками, так что нагрузки могут быть подключены к генератору в любом желаемом порядке.

Исполнительные аппараты схем ввода резерва

Конечным результатом работы рассматриваемого класса устройств является коммутация электрических цепей, их переключение с основного ввода на резервный. Как было отмечено выше, в электроподстанциях схема АВР может быть реализована как на стороне высшего, так и низшего напряжения. В первом случае ее исполнительными элементами служат штатные высоковольтные выключатели. Во втором случае, к которому относится и переключение нагрузок на генераторный ввод, коммутация осуществляется низковольтными устройствами.

Они могут либо быть в составе оборудования щита (панели) АВР, либо могут быть внешними по отношению к нему и являться частью общей схемы электроснабжения нагрузок. В первом случае возможно использование магнитных пускателей – оно применяется в устройствах резервирования для непромышленных потребителей при мощности их нагрузок до нескольких десятков кВт. При более высоких мощностях применяют АВР на контакторах. Схема принципиальная устройства в обоих случаях одинакова.

Внешними низковольтными устройствами схем ввода резерва являются силовые автоматические выключатели с электромагнитными приводами. Функция собственно АВР-устройства сводится в этом случае к формированию и выдаче на них соответствующих сигналов включения/отключения.

Типовой блок АВР на 3 ввода. Схема и алгоритм работы

Он предназначен для реализации непрерывного питания нагрузок напряжением 0,4 кВ от трех источников электропитания: двух трехфазных сетевых вводов и трехфазного ввода дизель-генератора. Исполнительными аппаратами являются штатные автоматические выключатели Q1, Q2 и Q3 каждого из вводов, защищающие нагрузки 1-й категории надежности электроснабжения.

Алгоритм работы блока выглядит следующим образом:

1. На основном вводе есть напряжение. Тогда Q1 включен, а Q2 и Q3 отключены.

2. На основном вводе напряжение отсутствует, а на резервном оно есть. Тогда Q2 включен, а Q1 и Q3 отключены.

3. На основном и резервном вводах нет напряжения. Тогда Q3 включен, а Q1 и Q2 отключены.

% PDF-1.2 % 296 0 объект > эндобдж xref 296 77 0000000016 00000 н. 0000001891 00000 н. 0000002259 00000 н. 0000002437 00000 н. 0000002634 00000 н. 0000002732 00000 н. 0000002829 00000 н. 0000004893 00000 н. 0000006681 00000 п. 0000006704 00000 н. 0000006927 00000 н. 0000007072 00000 н. 0000010678 00000 п. 0000010711 00000 п. 0000010810 00000 п. 0000011359 00000 п. 0000011904 00000 п. 0000011936 00000 п. 0000011958 00000 п. 0000011981 00000 п. 0000012003 00000 п. 0000012026 00000 п. 0000012049 00000 п. 0000012071 00000 п. 0000012093 00000 п. 0000012116 00000 п. 0000012138 00000 п. 0000012283 00000 п. 0000012500 00000 п. 0000014521 00000 п. 0000014554 00000 п. 0000014576 00000 п. 0000014599 00000 п. 0000014621 00000 п. 0000018985 00000 п. 0000019539 00000 п. 0000019684 00000 п. 0000019920 00000 п. 0000020007 00000 п. 0000020045 00000 п. 0000020067 00000 н. 0000021144 00000 п. 0000021417 00000 п. 0000022492 00000 п. 0000023567 00000 п. 0000024642 ​​00000 п. 0000025717 00000 п. 0000026792 00000 п. 0000027867 00000 н. 0000028942 00000 п. 0000030017 00000 п. 0000030154 00000 п. 0000030177 00000 п. 0000031640 00000 п. 0000031713 00000 п. 0000031734 00000 п. 0000031958 00000 п. 0000032045 00000 п. 0000032083 00000 п. 0000032105 00000 п. 0000033182 00000 п. 0000033455 00000 п. 0000034530 00000 п. 0000035605 00000 п. 0000036680 00000 п. 0000037755 00000 п. 0000038830 00000 п. 0000039905 00000 н. 0000040980 00000 п. 0000042055 00000 п. 0000042192 00000 п. 0000042215 00000 п. 0000043992 00000 п. 0000044065 00000 п. 0000044086 00000 п. 0000001967 00000 н. 0000002237 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 297 0 объект > эндобдж 371 0 объект > транслировать Hb“f“_j Ȁ

Логические ворота

  • Изучив этот раздел, вы сможете:
  • Опишите действие логических вентилей.
  • • AND, OR, NAND, NOR, NOT, XOR и XNOR.
  • • Использование логических выражений.
  • • Использование таблиц истинности.
  • Разберитесь в использовании универсальных ворот.
  • • NAND.
  • • NOR.
  • Распознавать общие микросхемы серии 74, содержащие стандартные логические вентили.

Логические ворота

Семь базовых логических вентилей

Фиг.2.1.1 Символы ворот ANSI и IEC

Цифровая электроника полагается на действия всего семи типов логических вентилей, называемых И, ИЛИ, И-НЕ (Не И), ИЛИ (Не ИЛИ), XOR (Исключающее ИЛИ), XNOR (Исключающее ИЛИ) и НЕ.

Рис. 2.1.1 иллюстрирует выбор основных логических вентилей, которые доступны от ряда производителей в стандартных семействах интегральных схем. Каждое семейство логики спроектировано таким образом, чтобы вентили и другие логические ИС в этом семействе (и других связанных семействах) можно было легко комбинировать и встраивать в более крупные логические схемы для выполнения сложных функций с минимумом дополнительных компонентов.

В двоичной логике разрешены только два состояния: 1 и 0 или «включено и выключено». слово НЕ в мире двоичной логики означает «противоположность». Если что-то не 1, это должно быть 0, если оно не включено, оно должно быть выключено. Таким образом, NAND (не AND) просто означает, что вентиль NAND выполняет функцию, противоположную вентилю AND.

Логический вентиль – это небольшая транзисторная схема, в основном тип усилителя, который реализован в различных формах внутри интегральной схемы. Каждый тип ворот имеет один или несколько (чаще всего два) входа и один выход.

Принцип работы состоит в том, что схема работает только на двух уровнях напряжения, называемых логическим 0 и логическим 1. Эти значения представлены двумя разными уровнями напряжения. В 5-вольтовой логике 1 идеально представлена ​​5 В, а 0 – 0 В, а в 3,3 В логическая 1 идеально представлена ​​3,3 В, а логический 0 – 0 В. Когда любой из этих уровней напряжения подается на входы, выход затвора реагирует, принимая уровень 1 или 0, в зависимости от конкретной логики затвора. Логические правила для каждого типа ворот можно описать по-разному; письменным описанием действия, таблицей истинности или оператором булевой алгебры.

Логические выражения

Рис. 2.1.2 Логические символы для ворот

Действия любого из этих вентилей также можно описать с помощью логических операторов. В них используются буквы из начала алфавита, такие как A, B, C и т. Д., Для обозначения входов и буквы из второй половины алфавита, очень часто X или Y (а иногда Q или P) для обозначения выходных данных. Буквы сами по себе не имеют никакого значения, кроме обозначения различных точек в цепи. Затем буквы соединяются логическим символом, указывающим логическое действие ворот.

Символ • обозначает И, хотя во многих случаях символ • может быть опущен. (A • B может также записываться как AB или A.B)

+ обозначает ИЛИ

⊕ означает XOR (Исключающее ИЛИ)

Хотя символы • и + такие же, как и символы, используемые в нормальной алгебре для обозначения произведения (умножения) и суммы (сложения) соответственно, в двоичной логике символ + не совсем соответствует сумме. В цифровой логике 1 + (ИЛИ) 1 = 1, но двоичная сумма 1 + 1 = 10 2 , поэтому в цифровой логике + всегда следует рассматривать как ИЛИ.

Три дополнительных типа логических вентилей дают выходной сигнал, который является инвертированной версией трех основных функций вентилей, перечисленных выше, и они обозначены полосой, нарисованной над оператором, с использованием символов И, ИЛИ или ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ для обозначения И-НЕ, ИЛИ ИЛИ и XNOR.

A • B означает A AND B, но A • B означает A NAND B

Таким образом, действие любого из вентилей может быть описано с помощью его булевого уравнения.

Например, вентиль И дает выход логической 1, когда вход A И вход B находятся на логической 1, но вентиль И-НЕ дает выход логического 0 для тех же условий входа.Также, если вентиль И дает логический ноль для конкретной входной комбинации, вентиль И-НЕ даст логическую 1. Таким образом, буква «N» в имени логического элемента или полоса над логическим выражением указывает на то, что выходная логика «инвертирована». . В цифровой логике NAND – это NOT AND или противоположность AND. Точно так же NOR – это «NOT» OR, а XNOR – это «NOT» XOR.

Описание действия логических вентилей

В качестве альтернативы действие любого из 7 типов логического элемента может быть описано с использованием письменного описания его логической функции.

  • Выход логического элемента И находится на уровне логической 1, когда и только когда все его входы находятся в состоянии логической 1, в противном случае выход находится на уровне логического 0.
  • Выход логического элемента ИЛИ является логической 1, когда один или несколько его входов находятся на уровне логической 1. Если все его входы имеют логическую 1, выход имеет логический 0.
  • Выход логического элемента И-НЕ имеет логический 0, когда и только когда все его входы имеют логическую 1. В противном случае выход находится в логическом 0.
  • Выход логического элемента ИЛИ-НЕ имеет логический 0, когда один или несколько его входов имеют логическую 1.Если все его входы имеют логический 0, выход имеет логическую 1.
  • Выход логического элемента XOR находится на уровне логической 1, когда и только один из его входов имеет логическую единицу 1. В противном случае выход имеет логический 0.
  • Выход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, когда один и только один из его входов находится в состоянии логической 1. В противном случае выход имеет логическую единицу (поэтому он аналогичен элементу ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, но его выход инвертирован).
  • Выход логического элемента НЕ находится на уровне логического 0, когда его единственный вход находится на уровне логической 1, и на уровне логической 1, когда его единственный вход находится на уровне логического 0.По этой причине его часто называют ИНВЕРТОРОМ.

дел>

Рис. 2.1.3 Таблицы истинности

Таблицы истинности

Еще один полезный способ описать действие цифрового шлюза (или всего цифрового cicuit) – использовать таблицу истинности. Каждая таблица состоит из двух или более столбцов, по одному столбцу для каждого ввода или вывода; количества строк в столбце будет достаточно для записи всех возможных логических состояний для этого входа или выхода. На рис. 2.1.3 показаны две типичные таблицы истинности для схем разного уровня сложности.

Верхний стол для простого двух входов и ворот. У него есть два входа, обозначенные A и B, и один столбец (X) для вывода. Сравнивая таблицу истинности с письменным описанием в разделе «Описание действия логических вентилей» (выше), можно увидеть, что таблица истинности следует письменному описанию, показывая, что выход X находится на уровне 1, только когда входы A и B находятся на уровне логики. 1, в противном случае (где три верхние строки – 00, 01 и 10) на выходе будет логический 0.

Вторая таблица на рис.2.1.3 описывает более сложную схему (из пяти вентилей NAND, имитирующих вентиль XOR). Обратите внимание, что теперь таблица истинности расширена, чтобы проиллюстрировать логические уровни на четырех дополнительных входах или выходах в дополнение к входам A и B до того, как окончательный выход X будет проиллюстрирован в правом столбце. Такие сложные таблицы могут иметь большое значение как при проектировании цифровых схем, так и при поиске неисправностей.

И Выход

NAND Gate

OR Выход

NOR Gate

Шлюз XOR

Выход XNOR

НЕ Выходной

Фиг.2.1.4 Анимация логических ворот (щелкните любой элемент)

Анимация логических ворот

На рис. 2.1.4 вы можете проверить работу основных логических вентилей. Анимация ворот позволяет вам выбрать любой из 7 основных ворот и увидеть новую страницу с анимированным изображением действующих ворот. Используйте анимацию, чтобы познакомиться с работой каждого из ворот. Чтобы вернуться на эту страницу, просто закройте страницу с анимацией.

Чтобы легко понять более сложные цифровые схемы, важно составить хорошее представление об ожидаемом выходе каждого логического элемента для любого возможного входа.

Анимации, представленные на рис. 2.1.4, также показывают, как можно описать семь основных логических функций с помощью «таблицы истинности», чтобы показать взаимосвязь между выходом (X) и всеми возможными комбинациями входов для входов A и B, показанных как четырехзначный двоичный счетчик от 00 до 11. Каждая анимированная диаграмма показывает условия ввода и вывода для одной из семи логических функций в форме двух входов. Однако некоторые типы ворот также доступны с большим количеством входов (например, от 3 до 13). Для этих ворот таблицы истинности должны быть расширены, чтобы включать все возможные входные условия.

Универсальные ворота

Поскольку вентили производятся в форме ИС, обычно содержащей от двух до шести вентилей одного типа, часто неэкономично использовать полную ИС из шести вентилей для выполнения определенной логической функции. Лучшим решением может быть использование только одного типа ворот для выполнения любых необходимых логических операций. Два типа вентилей, И-НЕ и ИЛИ-ИЛИ, часто используются для выполнения функций любых других стандартных вентилей, путем соединения нескольких из этих «универсальных» вентилей в комбинационную схему.Хотя использование нескольких универсальных вентилей для выполнения функции одного логического элемента может показаться неэффективным, если в одной или нескольких ИС И ИЛИ и ИЛИ-ИЛИ имеется несколько неиспользуемых вентилей, их можно использовать для выполнения других функций, таких как И или ИЛИ. вместо использования дополнительных микросхем для выполнения этой функции. Этот метод особенно полезен при проектировании сложных ИС, где целые схемы внутри ИС могут быть изготовлены с использованием одного типа затвора.

На рис. 2.1.5 от a до g показано, как можно использовать вентили NAND для получения любой из стандартных функций, используя только этот тип единственного логического элемента.

Рис. 2.1.5 Создание любой логической функции с использованием шлюза NAND

Функция НЕ

а. Соединение входов логического элемента И-НЕ вместе создает функцию НЕ.

г. В качестве альтернативы, функция НЕ может быть реализована путем использования только 1 входа и постоянного подключения другого входа к логической 1.

И функция

г. Добавление функции НЕ (инвертора) к выходу логического элемента И-НЕ создает функцию И.

ИЛИ Функция

г.Инвертирование входов в логический элемент И-НЕ создает функцию ИЛИ.

Функция NOR

e. Использование функции НЕ для инвертирования вывода функции ИЛИ создает функцию ИЛИ.

Функция XOR

ф. Четыре логических элемента NAND (одна микросхема), подключенные, как показано, создают функцию XOR (а микросхема Quad NAND примерно на 15% дешевле, чем микросхема Quad XOR).

Функция XNOR

г. Инвертирование вывода функции XOR создает функцию XNOR.

Аналогичные преобразования могут быть достигнуты с использованием вентилей ИЛИ-ИЛИ, но поскольку вентили И-НЕ являются, как правило, наименее дорогими ИС, преобразования, показанные на рис.2.1.5 используются чаще. Причиной таких преобразований обычно является стоимость. Это может показаться не очень полезным, поскольку ни одна из основных микросхем серии 74 не является дорогостоящей, но когда должно быть изготовлено несколько тысяч единиц конкретной схемы, небольшая экономия затрат и места на печатных платах за счет максимального использования неиспользуемых иначе затворов в ИС с несколькими затворами может стать очень важным.

Рис. 2.1.6 Логические вентили из семейства TTL IC серии 74

Логические ИС

Как правило, стандартные логические вентили доступны в 14- или 16-контактных микросхемах DIL (двойная линия).Количество вентилей на одну ИС варьируется в зависимости от количества входов на вентиль. Обычно используются вентили с двумя входами, но если требуется только один вход, например, в вентилях 7404 NOT (или инверторах), 14-контактная ИС может вмещать 6 (или шестнадцатеричных) вентилей. Наибольшее количество входов на один вентиль находится на вентиле И-НЕ 74133 с 13 входами, который размещен в 16-выводном корпусе.

Спецификации

7400 Четыре входа NAND, 2 входа

7402 Quad 2 входа NOR вентили

7404 Затворы Hex NOT (инверторы)

7408 Quad 2 входа И вентили

7432 Quad 2 входа ИЛИ вентили

7486 Четыре входа XOR, 2 входа

747266 Четыре входа XNOR, 2 входа

74133 Одиночный логический элемент И-НЕ с 13 входами

Конструируемые ДНК-связывающие домены позволяют создавать логические схемы в клетках млекопитающих

  • 1

    Tamsir, A., Табор, Дж. Дж. И Фойгт, К.А. Надежные многоклеточные вычисления с использованием генетически закодированных вентилей NOR и химических «проводов». Nature 469 , 212–215 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 2

    Ауслендер, С., Ауслендер, Д., Мюллер, М., Виланд, М. и Фуссенеггер, М. Программируемые одноклеточные биокомпьютеры млекопитающих. Природа 487 , 123–127 (2012).

    Артикул Google ученый

  • 3

    Фридланд, А.E. et al. Синтетические генные сети, которые имеют значение. Наука 324 , 1199–1202 (2009).

    CAS Статья Google ученый

  • 4

    Elowitz, M.B. & Leibler, S. Синтетическая колебательная сеть регуляторов транскрипции. Nature 403 , 335–338 (2000).

    CAS Статья Google ученый

  • 5

    Гарднер Т.С., Кантор, С. Р. и Коллинз, Дж. Дж. Конструирование генетического тумблера в Escherichia coli . Nature 403 , 339–342 (2000).

    CAS Статья Google ученый

  • 6

    Тиггес, М., Маркес-Лаго, Т.Т., Стеллинг, Дж. И Фуссенеггер, М. Настраиваемый синтетический осциллятор млекопитающих. Nature 457 , 309–312 (2009).

    CAS Статья Google ученый

  • 7

    Bonnet, J., Subsoontorn, P. & Endy, D. Перезаписываемое хранение цифровых данных в живых клетках посредством инженерного контроля направленности рекомбинации. Proc. Natl. Акад. Sci. США 109 , 8884–8889 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 8

    Ye, H., Daoud-El Baba, M., Peng, R.W. & Fussenegger, M. Синтетическое устройство оптогенетической транскрипции усиливает гомеостаз глюкозы в крови у мышей. Наука 332 , 1565–1568 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 9

    Холл, E.C. Путешествие на Луну: история управляющего компьютера Apollo (Американский институт аэронавтики и астронавтики, 1996).

  • 10

    Boch, J. et al. Нарушение кода специфичности связывания ДНК эффекторов TAL-типа III. Наука 326 , 1509–1512 (2009).

    CAS Статья Google ученый

  • 11

    Москва, М.J. & Bogdanove, A.J. Простой шифр управляет распознаванием ДНК эффекторами TAL. Наука 326 , 1501 (2009).

    CAS Статья Google ученый

  • 12

    Гарг, А., Ломюллер, Дж. Дж., Сильвер, П.А. И Армель, Т.З. Разработка синтетических эффекторов TAL с ортогональными сайтами-мишенями. Nucleic Acids Res. 40 , 7584–7595 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 13

    Чермак, Т.и другие. Эффективный дизайн и сборка пользовательских TALEN и других эффекторных конструкций на основе TAL для нацеливания на ДНК. Nucleic Acids Res. 39 , e82 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 14

    Zhang, F. et al. Эффективное конструирование последовательности-специфичных эффекторов TAL для модуляции транскрипции млекопитающих. Нат. Biotechnol. 29 , 149–153 (2011).

    Артикул Google ученый

  • 15

    Блаунт, Б.А., Вининк, Т., Василечко, С. и Эллис, Т. Рациональная диверсификация промотора, обеспечивающая точную экспрессию и ортогональную регуляцию для синтетической биологии. PLoS ONE 7 , e33279 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 16

    Cong, L., Zhou, R., Kuo, Y.C., Cunniff, M. & Zhang, F. Комплексное исследование естественных ДНК-связывающих модулей TALE и доменов-репрессоров транскрипции. Нат. Commun. 3 , 968 (2012).

    Артикул Google ученый

  • 17

    Meckler, J.F. et al. Количественный анализ взаимодействий TALE-ДНК предполагает эффекты полярности. Nucleic Acids Res. 41 , 4118–4128 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 18

    Витцгалл, Р., О’Лири, Э., Лиф, А., Оналди, Д. и Бонвентр, Дж.V. Связанный с Круппелем бокс-A (KRAB-A) домен белков цинкового пальца опосредует репрессию транскрипции. Proc. Natl. Акад. Sci. США 91 , 4514–4518 (1994).

    CAS Статья Google ученый

  • 19

    Perez-Pinera, P. et al. Синергетическая и настраиваемая активация генов человека комбинациями синтетических факторов транскрипции. Нат. Методы 10 , 239–242 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 20

    Мэдер, М.L. et al. Надежная синергетическая регуляция экспрессии генов человека с использованием активаторов TALE. Нат. Методы 10 , 243–245 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 21

    Kramer, B.P., Fischer, C. & Fussenegger, M. Вентили BioLogic обеспечивают логический контроль транскрипции в клетках млекопитающих. Biotechnol. Bioeng. 87 , 478–484 (2004).

    CAS Статья Google ученый

  • 22

    Moon, T.С., Лу, К. Б., Тамсир, А., Стэнтон, Б. К. И Фойгт, К.А. Генетические программы, построенные из многоуровневых логических вентилей в отдельных ячейках. Природа 491 , 249–253 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 23

    Fussenegger, M. et al. Системы регуляции генов на основе стрептограмина для клеток млекопитающих. Нат. Biotechnol. 18 , 1203–1208 (2000).

    CAS Статья Google ученый

  • 24

    Weber, W.и другие. Контроль трансгенов на основе макролидов в клетках млекопитающих и мышей. Нат. Biotechnol. 20 , 901–907 (2002).

    CAS Статья Google ученый

  • 25

    Сиути, П., Язбек, Дж. И Лу, Т.К. Синтетические схемы, объединяющие логику и память в живых клетках. Нат. Biotechnol. 31 , 448–452 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 26

    Bonnet, J., Инь, П., Ортис, М.Э., Субсунторн, П., Энди, Д. Усиление ворот генетической логики. Наука 340 , 599–603 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 27

    Андрианантоандро, Э., Басу, С., Кариг, Д.К. & Вайс, Р. Синтетическая биология: новые инженерные правила для развивающейся дисциплины. Мол. Syst. Биол. 2 , 2006.0028 (2006).

    Артикул Google ученый

  • 28

    Рейон, Д.и другие. FLASH-сборка TALEN для высокопроизводительного редактирования генома. Нат. Biotechnol. 30 , 460–465 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 29

    Briggs, A.W. и другие. Итерационная сборка с кэпом: быстрый и масштабируемый синтез повторяющейся модульной ДНК, такой как эффекторы TAL, из индивидуальных мономеров. Nucleic Acids Res. 40 , e117 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 30

    Шмид-Бургк, Дж.Л., Шмидт, Т., Кайзер, В., Хонинг, К. и Хорнунг, В. Независимый от лигирования метод клонирования для высокопроизводительной сборки эффекторных генов, подобных активатору транскрипции. Нат. Biotechnol. 31 , 76–81 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 31

    Weber, E., Gruetzner, R., Werner, S., Engler, C. & Marillonnet, S. Сборка дизайнерских эффекторов TAL с помощью клонирования Golden Gate. PLoS ONE 6 , e19722 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 32

    Lohmueller, J.J., Armel, T.Z. И Сильвер, П.А. Настраиваемый фреймворк на основе «цинковых пальцев» для логических вычислений в клетках млекопитающих. Nucleic Acids Res. 40 , 5180–5187 (2012).

    CAS Статья Google ученый

  • 33

    Мали, П. и др. Активаторы транскрипции CAS9 для скрининга целевой специфичности и парные никазы для совместной геномной инженерии. Нат. Biotechnol. 31 , 833–838 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 34

    Gilbert, L.A. et al. CRISPR-опосредованная модульная РНК-управляемая регуляция транскрипции у эукариот. Ячейка 154 , 442–451 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 35

    Ци, Л.С. и другие. Использование CRISPR в качестве управляемой РНК платформы для последовательного контроля экспрессии генов. Ячейка 152 , 1173–1183 (2013).

    CAS Статья Google ученый

  • 36

    Regot, S. et al. Распределенные биологические вычисления с помощью многоклеточных инженерных сетей. Nature 469 , 207–211 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 37

    Гребер, Д., Эль-Баба, М. Д. и Фуссенеггер, М. Интронно кодируемые миРНК улучшают динамический диапазон систем регуляции генов млекопитающих и тумблера. Nucleic Acids Res. 36 , e101 (2008).

    Артикул Google ученый

  • 38

    Xie, Z., Wroblewska, L., Prochazka, L., Weiss, R. & Benenson, Y. Логическая схема на основе РНКи с множеством входов для идентификации конкретных раковых клеток. Наука 333 , 1307–1311 (2011).

    CAS Статья Google ученый

  • 39

    Ниссим, Л.И Бар-Зив, Р.Х. Настраиваемый интегратор с двумя промоторами для нацеливания на раковые клетки. Мол. Syst. Биол. 6 , 444 (2010).

    Артикул Google ученый

  • Введение в цифровую логику – Глава книги

    Аналоговый сигнал является непрерывным, а цифровой – дискретным. В частности, аналоговый сигнал представляет собой бесконечный континуум уровней, а цифровой – конечные дискретные уровни.

    Наш мир по своей сути аналоговый. Мы воспринимаем непрерывные уровни сигнала, такие как интенсивность света или звука. Напротив, если бы люди были рождены с цифровыми органами чувств, мы бы ощущали только двоичные состояния, например яркость или темноту, тишину или шум. Неудивительно, что большинство из нас, кому посчастливилось пользоваться функционирующими аналоговыми органами чувств, никогда не захотят променять их на цифровые. Основываясь на этом наблюдении, можно сделать вывод, что по сравнению с аналоговыми технологиями цифровая технология по своей природе ограничена и сыровата.Тем не менее, преобладающая тенденция в технологии явно отдает предпочтение цифровому подходу по сравнению со «старым» аналоговым, что указывает на значительные преимущества этой «новой» технологии. Давайте рассмотрим основные преимущества с помощью следующей аналогии.

    Представьте, что вы находитесь в концертном зале с двумя «музыкантами», которые скрыты от публики занавесом. Задача исполнителей проста: каждого просят сыграть одну ноту на своем инструменте, а затем публику просят описать интенсивность звука или слышали ли они даже, что на этом инструменте играли.

    После того, как первый исполнитель сыграет на скрипке несколько одинаковых нот, вы, вероятно, получите широкий отклик слушателей от «тихого» до «громкого». В конце концов, восприятие субъективно и основано на музыкальных предпочтениях слушателя, слуховых способностях и расстоянии от плеера. Кроме того, в зависимости от соотношения между тем, насколько громко игралась нота и насколько громким был фоновый шум в зале, слушателям может быть даже трудно различить состояние инструмента, т.е.е. играли ли они вообще, или они слышали только шум.

    Затем представьте себе второго игрока, который использует в качестве инструмента чрезвычайно громкий и неприятно звучащий автомобильный гудок. Он снова играет одну ноту, несколько раз включая или выключая рог. Теперь большинство слушателей явно согласятся с состоянием воспринимаемой интенсивности звука, то есть был ли он тихим или громким – рог был включен или выключен. Пока автомобильный гудок громче, чем уровень фонового шума в концертном зале (очень вероятное состояние), неоднозначность состояния сигнала не устраняется.

    Если наша единственная задача – убедиться, что аудитория воспринимает состояние сигнала, то есть играет на инструменте или нет, то очевидно, что второй музыкант с его цифровым подходом побеждает. Используя инструмент, способный воспроизводить только два четко различимых состояния, полную тишину и пронзительный шум, он может передавать свое сообщение по концертному залу без двусмысленности или ошибок. Неудивительно, почему эта система цифровых сообщений работает так хорошо; в конце концов, он был разработан для работы в чрезвычайно шумной среде, такой как трафик, чтобы доставлять четкое (предупреждающее) сообщение.

    Таким образом, используя только четко идентифицируемые состояния, цифровая технология может передавать состояние сигнала, которое (почти) невосприимчиво к шуму. По тем же соображениям следует, что эти состояния также могут быть дублированы и сохранены без ухудшения из-за окружающего шума. В цифровых технологиях такой двоичный «сигнал» называется «бит», а его состояние – «включен» или «выключен».

    Конечно, можно утверждать, что мы действительно сравниваем две совершенно разные системы в нашей аналогии с концертным залом.Одно дело передать ясное сообщение, например, оставаясь совершенно тихим или подавая неприятный автомобильный гудок. Однако совершенно другое дело – передать более сложное, тонкое и, вероятно, эстетически приятное сообщение, такое, которое скрипачка может воспроизвести с помощью своего аналогового инструмента. Вместо этого мы должны задать вопрос: можем ли мы передать более детальное сообщение с помощью нашего простого автомобильного гудка? Поначалу это может показаться невозможным, если нам разрешено использовать только два четко различимых состояния, которые издает наш автомобильный гудок, – тишину и шум.Однако в цифровом мире эта проблема решается путем «объединения» битов в пакет и последующего присвоения значения этой последовательности битов. На самом деле это не так уж и отличается от того, как некоторые водители управляют своим автомобильным гудком: отсутствие гудка означает, что с вами все в порядке; один короткий гудок означает, что вы кого-то слегка рассердили; длинная серия гудков явно означает, что вы должны перестать разговаривать с телефоном. Хотя это немного упрощено, это показывает, что мы можем выразить дискретный уровень эмоций, используя только тишину, а не тишину.

    Это также подчеркивает другой аспект цифровой технологии, а именно: чем больше сигналов или битов мы соглашаемся использовать в нашей последовательности, тем точнее мы можем выразить эти уровни. Однако до тех пор, пока мы вынуждены использовать конечную последовательность битов, количество уровней, которые мы можем выразить, также будет конечным. Возвращаясь к нашей аналогии с трафиком, в то время как с помощью одного бита мы можем выразить только два уровня, «хорошо» или «сердит», с помощью всего двух битов мы можем сигнализировать о четырех уровнях: «хорошо», «слегка раздражен», «несколько раздражен» и ‘злой’.

    Еще одно преимущество цифровых технологий перед аналоговыми – это легкость, с которой данными можно манипулировать с помощью очень простых «операторов», называемых вентилями , имитирующими математические операции.

    Таким образом, высокая помехоустойчивость передачи и хранения цифровых сигналов и легкость, с которой ими можно манипулировать с помощью математических операций, дают цифровому формату преимущество перед аналоговым. Это объясняет нынешнюю тенденцию отхода от аналоговых технологий к цифровым.Тем не менее, вы должны помнить, что мы начали с того, что сказали, что наш мир (включая нас, людей) по своей сути аналоговый. Следовательно, по крайней мере, пока у людей нет цифровых портов, мы всегда будем работать как с аналоговыми, так и с цифровыми технологиями и интерфейсом между этими двумя мирами, аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями.

    Когда мы говорим о двоичном состоянии бита, мы будем использовать обычные метки «включено» или «выключено», «1» или «0» или «высокий» или «низкий» (которые иногда также записываются как « HI ‘или’ LO ‘).Мы будем использовать эти метки взаимозаменяемо и согласимся с тем, что «on», «1» и «high» считаются эквивалентными, а также с «off», «0» и «low».

    В физической среде, такой как электронная схема, существуют явные стандарты уровня напряжения или тока для определенного цифрового логического состояния. Существует множество соглашений, наиболее распространенные из которых перечислены в таблице 1.1. Для экономии энергии и увеличения скорости переключения стандарт низковольтной транзисторно-транзисторной логики (TTL) 3,3 В все чаще заменяет старый, установленный уровень TTL 5 В.

    Таблица 1.1. Чаще всего используются цифровые стандарты напряжения.

    Логический уровень 3,3 В CMOS ИЛИ TTL 5 В TTL
    1, на, высокий 3,3 В 5 В
    0, выкл., Низкий 0 В 0 В

    Таблица 1.1 намеренно сделана простой, и в ней не перечислены допустимые пороговые уровни для высоких и низких входных и выходных сигналов.Обычно они находятся в пределах одного вольта от «идеальных» уровней, перечисленных выше. Например, для систем CMOS 3,3 В входное напряжение от 0 до 0,8 В приемлемо в качестве входа низкого уровня, сигналы между 2,0 и 3,3 В считаются входом высокого уровня; вы хотите избежать уровней входного сигнала между 0,8 В и 2,0 В, потому что они неоднозначны.

    Дискретным компонентам требуется внешнее питание, и указанные выше уровни указывают их напряжения питания.

    Наконец, избегайте подачи входных сигналов, превышающих высокий или низкий уровни, указанные выше.Это может привести к повреждению компонентов!

    Как упоминалось ранее, сила цифровой логики заключается в способности манипулировать сигналами через логические вентили. Эти логические ворота для цифровых технологий такие же, как операторы для математики. Есть только три основных входа: ворота НЕ, И и ИЛИ. Все остальные ворота и все цифровые технологии основаны на многократном применении этих трех операторов в различных комбинациях. Хотя в это может быть трудно поверить, помните, что большая часть математики состоит из многократных применений оператора сложения и вычитания, что по существу приводит к умножению и делению.Как вы увидите позже, объединив эти ворота, вы сможете построить простой калькулятор, музыкальный проигрыватель и даже микропроцессор.

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

    молекул | Бесплатный полнотекстовый | Построение управляемых логических схем на основе активности ДНКзима

    Рисунок 1. ( A ) Модульная конструкция управляемого логического элемента на основе активности ДНКзима. Стрелки обозначают 5′ – 3 ′. ( B ) Схема ворот ДА. Домены X и X * всей статьи представляют собой дополнительные базовые области. h2 и h3 являются компонентами каталитического ядра Mg 2+ . ( C ) Нормализованная интенсивность флуоресценции в зависимости от времени изменяется в соответствии с различиями входной последовательности (ΔF / ΔFMax).Кривая 1 показывает, что входные данные отсутствуют, а кривые 2–4 представляют различие в последовательности входных цепей. Временной интервал 3 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( D ) Гель-анализ реакции YES gate с использованием 12% PAGE. Дорожка 1: Y1; Дорожка 2: YE-1; Дорожка 3: R1; Дорожка 4: Y1 и R2, представляющие отсутствие ввода; Дорожка 5: Y1, YE-1 и R1; Дорожка 6: R1DZ. Обратите внимание, что, поскольку последовательность R1 слишком короткая, чтобы ее можно было легко увидеть на диаграмме PAGE, добавляется основание T, чтобы расширить последовательность, не влияя на экспериментальные результаты.( E ) ДА логический символ логического элемента и таблица истинности. Весь документ 1 представляет собой входную цепочку, а 0 означает отсутствие входной цепочки.

    Рисунок 1. ( A ) Модульная конструкция управляемого логического элемента на основе активности ДНКзима. Стрелки обозначают 5′ – 3 ′. ( B ) Схема ворот ДА. Домены X и X * всей статьи представляют собой дополнительные базовые области. h2 и h3 являются компонентами каталитического ядра Mg 2+ . ( C ) Нормализованная интенсивность флуоресценции в зависимости от времени изменяется в соответствии с различиями входной последовательности (ΔF / ΔFMax).Кривая 1 показывает, что входные данные отсутствуют, а кривые 2–4 представляют различие в последовательности входных цепей. Временной интервал 3 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( D ) Гель-анализ реакции YES gate с использованием 12% PAGE. Дорожка 1: Y1; Дорожка 2: YE-1; Дорожка 3: R1; Дорожка 4: Y1 и R2, представляющие отсутствие ввода; Дорожка 5: Y1, YE-1 и R1; Дорожка 6: R1DZ. Обратите внимание, что, поскольку последовательность R1 слишком короткая, чтобы ее можно было легко увидеть на диаграмме PAGE, добавляется основание T, чтобы расширить последовательность, не влияя на экспериментальные результаты.( E ) ДА логический символ логического элемента и таблица истинности. Весь документ 1 представляет собой входную цепочку, а 0 означает отсутствие входной цепочки.

    Рисунок 2. ( A ) Схема логического элемента AND. ( B ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax) при различных входах. Кривые 1–4 отражают изменение флуоресценции логического элемента И на разных входах. Временной интервал 3 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов.( C ) Зависящая от времени нормализованная интенсивность флуоресценции изменяется с различиями входной последовательности (ΔF / ΔFMax). Кривые 1–5 показывают, что домен AN-1 и Y1 B имеет 0 п.н. (AN-1a), 1 п.н. (AN-1b), 2 п.н. (AN-1c), 3 п.н. (AN-1d), 4 п.н. (AN -1д) парные изменения флуоресценции. Ан-2 меняется со сменой Ан-1. Временной интервал 3 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( D ) Гель-анализ реакции И-гейта с использованием 12% PAGE. Дорожка 1: Y1; Дорожка 2: Ан-1; Дорожка 3: Ан-2; Дорожка 4: R1; Дорожка 5: Y1 и R1; Дорожка 6: Y1, AN-1 и R1; Дорожка 7: Y1, AN-2 и R1; Дорожка 8: Y1, AN-1, AN-2 и R1; Дорожка 9: R1DZ.( E ) И логический символ логического элемента и таблица истинности.

    Рисунок 2. ( A ) Схема логического элемента AND. ( B ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax) при различных входах. Кривые 1–4 отражают изменение флуоресценции логического элемента И на разных входах. Временной интервал 3 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( C ) Зависящая от времени нормализованная интенсивность флуоресценции изменяется с различиями входной последовательности (ΔF / ΔFMax).Кривые 1–5 показывают, что домен AN-1 и Y1 B имеет 0 п.н. (AN-1a), 1 п.н. (AN-1b), 2 п.н. (AN-1c), 3 п.н. (AN-1d), 4 п.н. (AN -1д) парные изменения флуоресценции. Ан-2 меняется со сменой Ан-1. Временной интервал 3 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( D ) Гель-анализ реакции И-гейта с использованием 12% PAGE. Дорожка 1: Y1; Дорожка 2: Ан-1; Дорожка 3: Ан-2; Дорожка 4: R1; Дорожка 5: Y1 и R1; Дорожка 6: Y1, AN-1 и R1; Дорожка 7: Y1, AN-2 и R1; Дорожка 8: Y1, AN-1, AN-2 и R1; Дорожка 9: R1DZ.( E ) И логический символ логического элемента и таблица истинности.

    Рисунок 3. ( A ) Схема логического элемента INHIBIT. ( B ) Принципиальная схема логической схемы демультиплексора. ( C ) Зависимые от времени нормализованные изменения интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax) при различных входных концентрациях. Кривые 1, 2, 3 и 4 отражают изменения флуоресценции входной цепи IN-1 при 0 мкМ, 0,4 мкМ, 0,6 мкМ и 0,8 мкМ соответственно. Концентрации других нитей в растворе поддерживали равными 0.3 мкМ. Интервал выборки 3 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( D ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax) при различных входах. Кривые 1–4 отражают изменение флуоресценции логического элемента И логической схемы демультиплексора на разных входах. Кривая 1’– 4 ‘отражает изменение флуоресценции затвора INHIBIT логической схемы демультиплексора на разных входах. Интервал выборки 3 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов.( E ) Гель-анализ реакции YES gate с использованием 12% PAGE. Дорожка 1: R2; Дорожка 2: R2DZ; Дорожка 3: Y2 и DE-1; Дорожка 4: Y1, Y2, R1 и R2; Дорожка 5: Y1, Y2, DE-1, R1 и R2; Дорожка 6: Y1, Y2, DE-2, R1 и R2; Дорожка 7: Y1, Y2, DE-1, DE-2, R1 и R2; Дорожка 8: Y1, DE-1 и DE-2; Дорожка 9: R1; Дорожка 10: R1DZ. Обратите внимание, что, поскольку последовательности R1 и R2 слишком короткие, чтобы легко отображаться на диаграмме PAGE, добавляется основание T, чтобы расширить последовательность, не влияя на экспериментальные результаты. ( F ) БЛОКИРОВКА логического символа логического элемента и таблица истинности.( G ) Обозначение логической схемы демультиплексора и таблица истинности.

    Рисунок 3. ( A ) Схема логического элемента INHIBIT. ( B ) Принципиальная схема логической схемы демультиплексора. ( C ) Зависимые от времени нормализованные изменения интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax) при различных входных концентрациях. Кривые 1, 2, 3 и 4 отражают изменения флуоресценции входной цепи IN-1 при 0 мкМ, 0,4 мкМ, 0,6 мкМ и 0,8 мкМ соответственно. Концентрации других нитей в растворе поддерживали равными 0.3 мкМ. Интервал выборки 3 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( D ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax) при различных входах. Кривые 1–4 отражают изменение флуоресценции логического элемента И логической схемы демультиплексора на разных входах. Кривая 1’– 4 ‘отражает изменение флуоресценции затвора INHIBIT логической схемы демультиплексора на разных входах. Интервал выборки 3 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов.( E ) Гель-анализ реакции YES gate с использованием 12% PAGE. Дорожка 1: R2; Дорожка 2: R2DZ; Дорожка 3: Y2 и DE-1; Дорожка 4: Y1, Y2, R1 и R2; Дорожка 5: Y1, Y2, DE-1, R1 и R2; Дорожка 6: Y1, Y2, DE-2, R1 и R2; Дорожка 7: Y1, Y2, DE-1, DE-2, R1 и R2; Дорожка 8: Y1, DE-1 и DE-2; Дорожка 9: R1; Дорожка 10: R1DZ. Обратите внимание, что, поскольку последовательности R1 и R2 слишком короткие, чтобы легко отображаться на диаграмме PAGE, добавляется основание T, чтобы расширить последовательность, не влияя на экспериментальные результаты. ( F ) БЛОКИРОВКА логического символа логического элемента и таблица истинности.( G ) Обозначение логической схемы демультиплексора и таблица истинности.

    Рисунок 4. ( A ) Модульная конструкция управляемой каскадной логической схемы на основе активности ДНКзима. ( B ) Схема логической схемы ДА-ДА. ( C ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax), когда количество оснований в D-домене Y2 отличается. Кривые 1, 3 и 5 представляют собой изменения интенсивности флуоресценции при отсутствии I1 с доменами D размером 4, 5 и 6 нт соответственно.Кривые 2, 4 и 6 – изменение интенсивности флуоресценции в присутствии I1, соответствующие кривым 1, 3 и 5 соответственно. Интервал выборки 6 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( D ) Статистический анализ количества оснований домена D Y2 в Layer2 (соответствует фиг. C). Процент относительного увеличения флуоресценции ((ΔF (1) – ΔF (0)) / ΔF (0)%) указан в столбцах 2, 4 и 6. Время реакции составляет 10 часов. ( E ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax) при различных концентрациях.Кривые 1, 3 и 5 представляют собой интенсивности флуоресценции без I1 с системными концентрациями 0,3 мкМ, 0,5 мкМ и 0,7 мкМ соответственно. Кривые 2, 4 и 6 – изменение интенсивности флуоресценции в присутствии I1, соответствующие кривым 1, 3 и 5 соответственно. Концентрация субстрата R2 была зафиксирована на уровне 0,3 мкМ. Интервал выборки 6 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( F ) ДА-ДА символ логической схемы и таблица истинности.

    Рисунок 4. ( A ) Модульная конструкция управляемой каскадной логической схемы на основе активности ДНКзима. ( B ) Схема логической схемы ДА-ДА. ( C ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax), когда количество оснований в D-домене Y2 отличается. Кривые 1, 3 и 5 представляют собой изменения интенсивности флуоресценции при отсутствии I1 с доменами D размером 4, 5 и 6 нт соответственно. Кривые 2, 4 и 6 – изменение интенсивности флуоресценции в присутствии I1, соответствующие кривым 1, 3 и 5 соответственно.Интервал выборки 6 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( D ) Статистический анализ количества оснований домена D Y2 в Layer2 (соответствует фиг. C). Процент относительного увеличения флуоресценции ((ΔF (1) – ΔF (0)) / ΔF (0)%) указан в столбцах 2, 4 и 6. Время реакции составляет 10 часов. ( E ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax) при различных концентрациях. Кривые 1, 3 и 5 – интенсивности флуоресценции без I1 с системными концентрациями 0.3 мкМ, 0,5 мкМ и 0,7 мкМ соответственно. Кривые 2, 4 и 6 – изменение интенсивности флуоресценции в присутствии I1, соответствующие кривым 1, 3 и 5 соответственно. Концентрация субстрата R2 была зафиксирована на уровне 0,3 мкМ. Интервал выборки 6 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( F ) ДА-ДА символ логической схемы и таблица истинности.

    Рисунок 5. ( A ) Схема логической схемы ДА-ТАНД. Layer2 показывает только реакцию с Y5.( B ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax) при различных входах. Кривые 1–8 отражают изменение флуоресценции ДА-ТАНД на разных входах. Интервал выборки 6 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( C ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax), когда последовательность входной цепи I3 отличается. Кривые 1, 3 и 5 отражают изменения флуоресценции в отсутствие I2, причем домены V и V * I3 имеют комплементарность 8, 7 и 0 пар оснований соответственно.Кривые 2, 4 и 6 отражают изменение флуоресценции в присутствии I2, соответствующие кривым 1, 3 и 5 соответственно. I4 присутствовал во всех пробирках этого эксперимента. Интервал выборки 6 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( D ) Статистический анализ количества оснований в области V2 I3 в Layer2 (соответствует рисунку C). Сравнивая утечки в столбцах 1, 3 и 5, процент относительного увеличения флуоресценции указан в столбцах 2, 4 и 6 ((ΔF (1) – ΔF (0)) / ΔF (0)%) соответственно.Время отклика 15 ч. ( E ) YES-TAND логический символ логической схемы и таблица истинности.

    Рисунок 5. ( A ) Схема логической схемы ДА-ТАНД. Layer2 показывает только реакцию с Y5. ( B ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax) при различных входах. Кривые 1–8 отражают изменение флуоресценции ДА-ТАНД на разных входах. Интервал выборки 6 мин, 100 циклов. Все данные представляют собой среднее значение трех повторов.( C ) Зависимое от времени нормализованное изменение интенсивности флуоресценции (ΔF / ΔFMax), когда последовательность входной цепи I3 отличается. Кривые 1, 3 и 5 отражают изменения флуоресценции в отсутствие I2, причем домены V и V * I3 имеют комплементарность 8, 7 и 0 пар оснований соответственно. Кривые 2, 4 и 6 отражают изменение флуоресценции в присутствии I2, соответствующие кривым 1, 3 и 5 соответственно. I4 присутствовал во всех пробирках этого эксперимента. Интервал выборки 6 мин, 100 циклов.Все данные представляют собой среднее значение трех повторов. ( D ) Статистический анализ количества оснований в области V2 I3 в Layer2 (соответствует рисунку C). Сравнивая утечки в столбцах 1, 3 и 5, процент относительного увеличения флуоресценции указан в столбцах 2, 4 и 6 ((ΔF (1) – ΔF (0)) / ΔF (0)%) соответственно. Время отклика 15 ч. ( E ) YES-TAND логический символ логической схемы и таблица истинности.

    7.5: NAND Gate S-R Flip-Flop

    ЧАСТИ И МАТЕРИАЛЫ

    • 4011 четырехъядерный шлюз NAND (каталожный номер Radio Shack 276-2411)
    • 4001 четырехканальный вентиль NOR (каталожный номер Radio Shack 276-2401)
    • Восьмипозиционный DIP-переключатель (каталожный номер Radio Shack 275-1301)
    • Светодиодный индикатор десятисегментной гистограммы (каталожный номер Radio Shack 276-081)
    • Одна батарея на 6 В
    • Три резистора 10 кОм
    • Два резистора по 470 Ом

    Внимание! Микросхема 4011 – это КМОП-матрица, поэтому она чувствительна к статическому электричеству! Хотя в списке деталей требуется десятисегментный светодиодный блок, на рисунке вместо него показаны два отдельных светодиода.Это связано с тем, что на моей макетной плате не хватает места для установки узла переключателя, двух интегральных схем и гистограммы. Если у вас есть место на макетной плате, не стесняйтесь использовать гистограмму, как указано в списке деталей и как показано в предыдущих схемах защелки.

    ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

    Уроки электрических цепей , том 4, глава 3: «Логические ворота»

    Уроки электрических цепей , том 4, глава 10: «Мультивибраторы»

    ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

    • Разница между защелкой и триггером
    • Как построить схему «детектор импульсов»
    • Изучите эффекты «дребезга» контактов переключателя на цифровых схемах

    СХЕМА

    ИЛЛЮСТРАЦИЯ

    ИНСТРУКЦИЯ

    Единственное различие между защелкой со стробированием (или с включенным ) и триггером состоит в том, что триггер активируется только на нарастающем или падающем фронте «тактового» сигнала, а не на всем длительность «высокого» разрешающего сигнала.Преобразование активированной защелки в триггер просто требует, чтобы к входу разрешения была добавлена ​​схема «детектора импульсов», чтобы фронт тактового импульса генерировал короткий «высокий» импульс включения:

    Одиночный вентиль ИЛИ-НЕ и три вентиля инвертора создают этот эффект, используя время задержки распространения нескольких каскадных вентилей. В этом эксперименте я использую три логических элемента ИЛИ-НЕ с параллельными входами для создания трех инверторов, таким образом, используя все четыре логических элемента ИЛИ-НЕ интегральной схемы 4001:

    Обычно при использовании логического элемента ИЛИ-НЕ в качестве инвертора один вход должен быть заземлен, а другой действует как вход инвертора, чтобы минимизировать входную емкость и увеличить скорость.Здесь, однако, медленный отклик равен , желаемому , и поэтому я параллельно использую входы ИЛИ-НЕ для создания инверторов, а не использую более традиционный метод. Обратите внимание, что эта конкретная схема детектора импульсов выдает «высокий» выходной импульс на каждом спадающем фронте тактового (входного) сигнала. Это означает, что схема триггера должна реагировать на входные состояния Set и Reset только тогда, когда средний переключатель перемещается с «on» на «off», а не с «off» на «on».

    Однако, когда вы создаете эту схему, вы можете обнаружить, что выходы реагируют на входные сигналы Set и Reset во время обоих переходов входа Clock, а не только когда он переключается из «высокого» состояния в «низкое» состояние. .Причиной этого является отскок контакта : эффект быстрого срабатывания и размыкания механического переключателя, когда его контакты впервые замыкаются, из-за упругого столкновения металлических контактных площадок. Вместо того, чтобы переключатель Clock при включении производил единый чистый переход сигнала от низкого к высокому, скорее всего, будет несколько «циклов» низкий-высокий-низкий, поскольку контактные площадки «подпрыгивают» при срабатывании выключателя. Первый переход от высокого к низкому, вызванный дребезгом, запустит схему детектора импульсов, активируя защелку S-R на этот момент времени, заставляя ее реагировать на входы Set и Reset.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *