I.          ENUNTUL TEMEI :

Sa se proiecteze un dispozitiv de cantarire automata a materialelor pulverulente, care sa functioneze dupa urmatorul protocol(descrierea instalatiei este facuta in figura):

Ciclul de functionare:

La apasarea pe butonul "a" in impuls conducta buncarului prevazuta cu un mecanism vibrator pentru antrenarea materialului pulverulent, se pune in functiune, si acesta curge cu debit mare (rapid). Platoul P coboara. In aceasta faza de functionare, electromagnetii CRL si CO sunt actionati, in timp ce electromagnetul E nu este actionat.

2. Cand limitatorul "b" se inchide (prin coborarea platoul P), electromagnetul E este excitat, si curgerea este oprita (se dezexcita electromagnetii CRL si CO, iar clapeta actionata de electromagnetul CO inchide complet calea de curgere). In acest timp, electromagnetul E fiind actionat, ridica contragreutatea C.
3. Platoul descarcat de contragreutatea C, se ridica si desface limitatorul "b"; este permisa curgerea materialului cu debit mic ( se considera ca in acest caz este excitat numai electromagnetul CO, iar electromagnetul CRL nefiind excitat, este astfel reglat incat sa lase sa treaca prin clapeta pe care o actioneaza un debit mic). Platoul coboara din nou lent.
4. De indata ce "b" se reinchide, mecanismul de antrenare a materialului se opreste, dozarea este terminata, si E se dezexcita. (CO nu mai este excitat).

Se cere sa se stabileasca schema de comanda pentru curgerea lenta, rapida (clapeta CRL), pentru inchiderea caii de curgere (clapeta CO), si pentru actionarea electromagnetului E.

Schema dispozitivului de comanda a cantaririi automate, va fi implementata cu relee si contacte electrice.

Se considera ca la un moment dat nu se modifica mai mult decat decat o singura variabila de intrare.

Proiectul va cuprinde urmatoarele puncte:

1. Diagrama de semnale "intrari-iesiri" pentru automatul secvential proiectat.
2. Determinarea matricei primitive a starilor.
3. Reducerea numarului de stari ale matricei primitive(construirea matricei reduse).
4. Codificarea starilor matricei reduse.
5. Determinarea matricei tranzitiilor starilor si obtinerea functiilor de excitatie ale automatului.
6. Determinarea matricelor iesirilor si a functiilor de iesire ale schemei.
7. Implementarea schemei cu relee si contacte electrice.
8. Analiza schemei obtinute.

II.       Diagrama de semnale "intrari-iesiri" pentru automatul secvential.

Circuitele logice secventiale sunt circuite de comutare la care starea externa(iesirea)

la un moment dat depinde atat de starea intrarilor la momentul de timp considerat cat si de starile anterioare ale acestora.

In cazul proiectarii unui circuit logic secvential se porneste de la descrierea cat mai amanuntita a functiilor pe care trebuie sa le indeplineasca schema. Aceasta descriere trebuie sa reflecte corespondenta completa intre intrarea si iesirea circuitului pentru un ciclu de functionare complet, adica o evolutie a circuitului logic care plecand dintr-o stare initiala comuta succesiv intr-un numar finit de stari stabile. Fiecare dintre aceste stari corespunde situatiei necesare si reale de functionare a circuitului pana se ajunge intr-o stare finala care este identica cu cea initiala. Descrierea completa a automatului secvential este realizata cu diagrame de semnale.

Pentru proiectarea circuitului impus se va utiliza metoda matriciala de sinteza.

Circuitul prelucreaza informatie discreta si sunt puse in evidenta urmatoarele

marimi:

Variabile de intrare: a, b

Variabile de iesire: CRL, CO,

Multimea starilor interne S=

Starea interna a unui circuit reprezinta informatia pastrata in memorie pe baza

caruia se descrie complet evolutia anterioara a automatului secvential.

Reprezentarea diagramei de semnale "intrari-iesiri"

In aceasta etapa, se stabilesc starile automatului, de aceea poarta denumirea de "etapa primara de stabilire a starilor". Starile interne se stabilesc in asa fel incat sa se tina cont de toate situatiile enuntate.

Din diagrama de semnale reiese ca automatul are 7 stari.

In tabelul urmator se pun in evidenta tranzitiile inter-stari. Daca la momentul t_I setul de marimi de intrare se modifica automatul secvential trece intr-o noua stare interna.

Tranzitia determina si modificarea iesirilor in conformitate cu legea de comanda sau de reglare pentru care a fost proiectat circuitul.

III.           Determinarea matricei primitive a starilor.

Din starile stabilite la punctul anterior si din conditiile impuse se intocmeste

graful de tranzitie si apoi tabela sau matricea primitiva a starilor

Graful de tranzitie este un graf orientat si constituie reprezentarea grafica a

modelului matematic a circuitului.

Matricea primitiva a starilor pune in evidenta toate tranzitiile interstari sub forma tabelara.

Se pun in evidenta starile stabile, respectiv cele instabile ale automatului.

O stare interna este stabila daca pentru o secventa a intrarilor data si nemodificata starea interna urmatoare este identica cu starea prezenta.

O stare interna este instabila daca pentru o secventa de intrari data si nemodificata starea interna urmatoare difera de starea prezenta printr-o variabila de stare.

In diagrama de mai sus, starile stabile sunt boldate.

Matricea completa a iesirilor :

CRL CO E

IV.           Reducerea numarului de stari ale matricei primitive

In aceasta etapa se urmareste mai intai punerea in evidenta a starilor echivalente

prin folosirea unor criterii de echivalenta, iar apoi fuzionarea(alipirea) dupa anumite reguli in asa fel incat sa se obtina un automat redus echivalent si cu o functionare echivalenta cu cea initiala. Astfel trebuie obtinute matricea redusa a starilor, respectiv matricea redusa a iesirilor.

Alipirea starilor trebuie sa tina cont si de un criteriu suplimentar si anume acela al concordantei iesirilor.

Pentru a pune in evidenta toate alipirile posibile dintre starile primare se intocmeste poligonul alipirilor:

A, B, C, D reprezinta starile reduse echivalente

Matricea redusa a starilor

Matricea redusa a iesirilor

V.      Codificarea starilor matricei reduse

In aceasta etapa se determina mai intai numarul de variabile secundare de stare

si se realizeaza asignarea sau alocarea starilor, de aceea etapa se mai numeste si etapa alocarii variabilelor secundare de stare.

Variabilele secundare de stare sunt semnale care ies din blocul de memorie si definesc starea interna a circuitului.

Codificarea starilor este o etapa importanta deoarece trebuie evitata aparitia fenomenului de hazard de tranzitie, determinat de variabilele secundare de stare. Pentru a evita aparitia hazardului in functionarea circuitului este necesar sa fie interzise tranzitiile care sa presupuna modificarea la un moment dat a mai mult decat o singura variabila de stare.

Etapa consta de fapt in codificarea univoca a starilor fuzionate ale automatului redus echivalent. In cazul general pentru q stari reduse sunt necesare p variabile de stare:

2^p>=q ; q=4 => p=2 => y1,y2

Codificarea trebuie facuta in asa fel incat sa aiba loc numai intre stari codificate adiacent. Pentru a pune in evidenta toate tranzitiile inter-stari se va intocmi poligonul tranzitiilor:

y₁y₂

00 01

11

Codificarea starilor se realizeaza astfel:

Etapa se termina in conditiile in care se obtine matricea codificata a starilor si matricea codificata a iesirilor. Au aceleasi dimensiuni cu cele reduse numai ca in locul starilor reduse se vor trece codurile acestora.

Matricea codificata a starilor:

Matricea codificata a iesirilor:

VI.           Determinarea matricei tranzitiilor starilor si

obtinerea functiilor de excitatie

Matricea de tranzitie a starilor(diagrama de excitatie) se obtine direct din matricea redusa si codificata a starilor, iar pentru fiecare stare redusa se inlocuieste codul ei.

Diagrama de excitatie

Functiile de excitatie sunt semnale de intrare in blocul de memorie, se mai numesc si semnale secundare de excitatie.

VII.       Determinarea matricelor de iesire si a functiilor de iesire ale schemei

Matricile de iesire sunt de fapt matricile reduse si codificate ale iesirilor.

Matricea si functia iesirii CRL

Matricea si functia iesirii CO

Matricea si functia iesirii E

VIII.    Implementarea schemei cu relee si contacte

electrice

Implementarea schemei cu relee si contacte electrice presupune realizarea ei efectiva.

IX.           ANALIZA SCHEMEI OBTINUTE

Dupa ce a fost implementata schema trebuie testata functionarea acesteia, adica

cunoscand structura circuitului de comanda se cere sa se obtina evolutia semnalelor de iesire pentru o anumita secventa sau evolutie impusa a semnalelor de intrare.

Pentru a analiza schema, aceasta se implementeaza cu porti logice si se simuleaza. In urma simularii se obtin diagramele de unda ale intrarilor si ale iesirilor.

Simularea schemei cu circuite logice NAND cu tehnologia TTL

Schema obtinuta

Schema o fost realizata cu Orcad 9

Simularea schemei pentru secventa de intrare a variabilelor de la punctul I