Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Описание параметра “Схема АВР-●●-●[●]●●” – Профсектор

Буква в обозначении Однолинейная схема Описание
ЩАВР-ӿӿ-Аӿӿӿ
Схема с 2 вводами, с общей нагрузкой, на контакторах (KM)

Достоинства схемы:

  • На токи до 400А дешевле, чем аналогичная схема на автоматах
  • Высокая частота переключений (контакторы имеют очень высокий коммутационный ресурс)
  • Простая схема блока АВР – легко реализуемая на реле контроля фаз
  • В случае пропажи питания и на втором вводе, схема полностью отключает нагрузку
  • Наличие механической блокировки на контакторах, которая позволяет полность исключить ошибочное включение

Недостатки схемы:

  • На токи от 630 и выше – дороже, чем схема на автоматах
  • Сложнее силовая разводка из-за большего количества элементов
  • Требуется больше места в шкафу для размещения оборудования

Перечень шкафов в базе данных Profsector.com с данной схемой АВР

ЩАВР-ӿӿ-Бӿӿӿ
Схема с 2 вводами, с общей нагрузкой, на автоматических выключателях (QF)

Достоинства схемы:

  • На токи от 630 и выше – дешевле, чем схема на контакторах
  • Проще силовая разводка из-за меньшего количества элементов
  • Требуется меньше места в шкафу для размещения оборудования (но шкаф должен быть глубже)

Недостатки схемы:

  • На токи 400А и ниже – дороже, чем схема на контакторах
  • Низкая частота переключений (автоматы имеют низкий коммутационный ресурс)
  • Сложная схема блока АВР – часто требующая применения программируемых реле
  • В случае пропажи питания и на первом и на втором вводах автомат QF2 останется включенным
  • Отсуствие механической блокировки (гарантировано при использовании дешевых комплектующих), что может привести к ошибочному включению двух вводов.

Перечень шкафов в базе данных Profsector.com с данной схемой АВР

ЩАВР-ӿӿ-Вӿӿӿ
Схема с 2 вводами, с межсекционником, с разделенной нагрузкой, на контакторах (KM)

Достоинства схемы:

  • На токи до 400А дешевле, чем аналогичная схема на автоматах
  • Высокая частота переключений (контакторы имеют очень высокий коммутационный ресурс)
  • В случае пропажи питания и на втором вводе схема полностью отключает нагрузку

Недостатки схемы:

  • На токи от 630 и выше – дороже, чем схема на автоматах
  • Вводные автоматы QF1 и QF2 должны подбираться с учетом работы на обе нагрузки, что увеличивает стоимость и уменьшает надежность защиты
  • Схема блока АВР средней сложности
  • Сложнее силовая разводка из-за большего количества элементов
  • Требуется больше места в шкафу для размещения оборудования
  • Нет механической блокировки между вводными контакторами и секционным, что может привести к ошибочному включению АВР

Перечень шкафов в базе данных Profsector.com с данной схемой АВР

ЩАВР-ӿӿ-Гӿӿӿ
Схема с 2 вводами, с межсекционником, с разделенной нагрузкой, на автоматических выключателях (QF)

Достоинства схемы:

  • На токи от 630 и выше – дешевле, чем схема на контакторах
  • Проще силовая разводка из-за меньшего количества элементов
  • Требуется меньше места в шкафу для размещения оборудования (но шкаф должен быть глубже)

Недостатки схемы:

  • На токи 400А и ниже – дороже, чем схема на контакторах
  • Вводные автоматы QF1 и QF2 должны подбираться с учетом работы на обе нагрузки, что увеличивает стоимость и уменьшает надежность защиты
  • Сложная схема блока АВР – часто требующая применения программируемых реле
  • Низкая частота переключений (автоматы имеют низкий коммутационный ресурс)
  • В случае пропажи питания и на первом и на втором вводах автомат QF2 останется включенным
  • Отсуствие механической блокировки (гарантировано при использовании дешевых комплектующих), что может привести к ошибочному включению двух вводов.

Перечень шкафов в базе данных Profsector.com с данной схемой АВР

ЩАВР-ӿӿ-Дӿӿӿ
Схема с 2 вводами, перекрестная, с разделенной нагрузкой, на автоматических выключателях (QF)

Достоинства схемы:

  • На токи от 630 и выше – дешевле, чем схема на контакторах
  • Вводные автоматы подбираются с учетом работы на свою нагрузку
  • Возможно полное разделение блоков управления АВР для повышения надежности работы
  • Проще силовая разводка из-за меньшего количества элементов
  • Требуется меньше места в шкафу для размещения оборудования (но шкаф должен быть глубже)

Недостатки схемы:

  • На токи 400А и ниже – дороже, чем схема на контакторах
  • Низкая частота переключений (автоматы имеют низкий коммутационный ресурс)
  • Сложные схемы блоков АВР – часто требующие применения программируемых реле
  • В случае пропажи питания и на первом и на втором вводах автоматы QF2 и QF4 останутся включенными
  • Отсуствие механической блокировки (гарантировано при использовании дешевых комплектующих), что может привести к ошибочному включению двух вводов.
ЩАВР-ӿӿ-Еӿӿӿ
Схема с 2 вводами (2 вводных автомата), перекрестная, с разделенной нагрузкой, на контакторах (KM)

Достоинства схемы:

  • На токи до 400А дешевле, чем аналогичная схема на автоматах
  • Высокая частота переключений (контакторы имеют очень высокий коммутационный ресурс)
  • Простые схемы блоков АВР – легко реализуемые на реле контроля фаз
  • Возможно полное разделение блоков управления АВР для повышения надежности работы
  • В случае пропажи питания и на втором вводе, схема полностью отключает нагрузку
  • Наличие механической блокировки на контакторах, которая позволяет полность исключить ошибочное включение

Недостатки схемы:

  • На токи от 630 и выше – дороже, чем схема на автоматах
  • Вводные автоматы QF1 и QF2 должны подбираться с учетом работы на обе нагрузки, что увеличивает стоимость и уменьшает надежность защиты
  • Сложнее силовая разводка из-за большего количества элементов
  • Требуется больше места в шкафу для размещения оборудования
ЩАВР-ӿӿ-Жӿӿӿ
Схема с 2 вводами (4 вводных автомата), перекрестная, с разделенной нагрузкой, на контакторах (KM)

Достоинства схемы:

  • На токи до 400А дешевле, чем аналогичная схема на автоматах
  • Вводные автоматы подбираются с учетом работы на свою нагрузку
  • Простые схемы блоков АВР – легко реализуемые на реле контроля фаз
  • Высокая частота переключений (контакторы имеют очень высокий коммутационный ресурс)
  • Возможно полное разделение блоков управления АВР для повышения надежности работы
  • В случае пропажи питания и на втором вводе, схема полностью отключает нагрузку
  • Наличие механической блокировки на контакторах, которая позволяет полность исключить ошибочное включение

Недостатки схемы:

  • На токи от 630 и выше – дороже, чем схема на автоматах
  • Сложнее силовая разводка из-за большего количества элементов
  • Требуется больше места в шкафу для размещения оборудования
ЩАВР-ӿӿ-Иӿӿӿ
Схема с 3 вводами, общая нагрузка, на контакторах (KM)

Достоинства схемы:

  • Высокая частота переключений (контакторы имеют очень высокий коммутационный ресурс)
  • Вводные автоматы подбираются с учетом работы на общую нагрузку
  • Простые схемы блоков АВР – легко реализуемые на реле контроля фаз
  • В случае пропажи питания и на всех вводах, схема полностью отключает нагрузку
  • Возможно полное разделение блоков управления АВР для повышения надежности работы
  • Наличие механической блокировки на контакторах, которая позволяет полность исключить ошибочное включение

Недостатки схемы:

  • Сложнее силовая разводка из-за большего количества элементов
  • Требуется больше места в шкафу для размещения оборудования
ЩАВР-ӿӿ-Кӿӿӿ
Схема с 3 вводами, с межсекционником, с разделенной нагрузкой, на автоматических выключателях (QF)

Достоинства схемы:

  • На токи от 630 и выше – дешевле, чем схема на контакторах
  • Проще силовая разводка из-за меньшего количества элементов
  • Требуется меньше места в шкафу для размещения оборудования (но шкаф должен быть глубже)

Недостатки схемы:

  • На токи 400А и ниже – дороже, чем схема на контакторах
  • Сложная схема блока АВР – требующая обязательного применения программируемых реле
  • Вводные автоматы QF1, QF2, QF4 должны подбираться с учетом работы на обе нагрузки, что увеличивает стоимость и уменьшает надежность защиты
  • Низкая частота переключений (автоматы имеют низкий коммутационный ресурс)
  • В случае пропажи питания на всех вводах, последний включенный автомат не выключится
  • Отсуствие механической блокировки (гарантировано при использовании дешевых комплектующих), что может привести к ошибочному включению вводов.
ЩАВР-ӿӿ-Лӿӿӿ  

АВР Автоматический ввод резерва: что такое и как работает…

Бесперебойность в работе энергосистемы не всегда носит постоянный характер. Природные или техногенные внешние факторы способны внести свои коррективы в ее функциональность. С учетом этого токоприемники (первой и второй категории надежности) подключаются к более, чем двум источникам питания. Нагрузка при переключениях к основным и резервным источникам питания увеличивается, поэтому для надежности используют систему АВР (автоматический ввод резерва).

Содержание:

 

Предназначение и что представляет собой АВР

Система АВР – электрощитовое вводно-коммутационное распредустройство – оперативно переключает нагрузку на резервный источник, если возникнут проблемы энергетического плана на основной линии. Перед автоматическим переключением в режим аварийной работы система выявляет проблемы с напряжением в цепи вводов и проблемы с нагрузками.

Что скрывается под аббревиатурой

Есть немало способов усовершенствования работы системы энергоснабжения зданий и жилых домов. Среди них – АВР имеет особое значение. Название АВР – автоматический ввод резерва – объясняет назначение системы. Иногда «ввод» заменяют на «включение», что не совсем корректно. Включение резерва подразумевает запуск резервного генератора в определенных случаях.

Типовой щит АВР

Класификация АВР

Принип классификации работы рабочей системы позволяет выявить наиболее сложные участки цепи подачи напряжения. АВР блоки или шкафы принято классифицировать по определенным параметрам:

Классификация служит наглядным примером работы системы энегообеспечения с контролем переключений от исновного источника к резервному. АВР ускоряет и защищает автоматические переключения.

Какие требования предъявляется к АВР

Для восстановления электроснабжения в случаях аварийных ситуаций используется система АВР, соответствующая определенным требованиям.

  1. Обеспечение бесперебойного энергоснабжения от резервного ввода в случае проблем на основной линии.
  2. Возможность восстановить работу системы электрообеспечения в максимально краткие сроки.
  3. Однократное подключение и отключение нагрузки (по любым причинам).
  4. Процесс перевода с основного источника питания на резервный блок контролируется системой АВР до подключения к резерву.
  5. Системой АВР контролируется исправность управления резервным оборудованием.

Как устроен АВР

Есть два вида системы, которые отличаются по типу ввода:

  1. АВР одностороннего типа, где есть один рабочий ввод, используемый, пока не исчезнут проблемы с основной линией. В системе есть второй – резервный – ввод, который подключается в случаях крайней необходимости.
  2. АВР двустороннего типа не имеет разделения по рабочему и резервному принципу, так как оба ввода в приоритете.

Для первого типа характерно наличие функции, которая дает возможность переключаться на рабочий режим, как только основной режим восстановится. У двустороннего типа АВР свои преимущества, поэтому такой функции там не предусмотрено. И во втором случае нет принципиальной разницы, от какого источника идет нагрузка.

Можно посмотреть примеры как односторонней, так и двусторонней работы системы АВР.

По какому принципу происходит автоматический ввод резерва

Независимо от типа подключения по одностороннему или двустороннему принципу, в системе заложена функция отслеживания параметров сети. Для этих целей служит реле контроля напряжения, а также управляющие микропроцессорные блоки, что не сказывается на работе системы в целом. Например, можно рассмотреть принцип действия АВР, чтобы обеспечить бесперебойное энергоснабжение для однофазного потребителя.
 

 

Простая схема однофазной АВР

Обозначения:

  • N – Ноль.
  • A – Рабочая линия.
  • B – Резервное питание.
  • L – Лампа, играющая роль индикатора напряжения.
  • К1 – Катушка реле.
  • К1.1 – Контактная группа.
     

При штатном режиме подача напряжения производится на индикаторную лампу с катушкой реле К1. Таким образом положение нормально-замкнутого (и нормально-разомкнутого) контакта меняется. Нагрузка поступает с основного источника линия А. Напряжение В пропадает на входе А, гаснет лампа, прекращается насыщение катушки реле, что, соответственно, приводит к возврату контактов в начальное положение. Таким образом нагрузка включается на входе В.

Когда на основном вводе напряжение восстанавливается, то в реле производится перекоммутация на источник А, что соответствует принципу работу источника с односторонним исполнением.

Это упрощенная схема, иллюстрирующая происходящие процессы в системе АВР, которую обычно берут в пример для объяснения.

Какие схемы работы АВР существуют

Рабочие примеры показывают успешность применения щита автозапуска для бесперебойного электроснабжения дома.

Простые схемы

Один из вариантов схемы АВР показывает переключение электроэнергии на генератор с основной линии. Здесь присутствует принцип защиты от короткого замыкания. В данном АВР предусмотрены электрическая и механическая блокировка, которая не дает запуститься одновременно двум вводам.

Схема АВР для дома
 

Обозначения:

  • AB1 и AB2 – двухполюсные автоматические выключатели на основном и резервном вводе.
  • К1 и К2 – катушки контакторов.
  • К3 – контактор в роли реле напряжения.
  • K1.1, K2.1 и K3.1 – нормально-замкнутые контакты контакторов.
  • К1.2, К2.2, К3.2 и К2.3 – нормально-разомкнутые контакты.
     

При автоматическом переключении АВ1 и АВ2 работа системы АВР выглядит следующим образом:

  1. Питание от основной линии в штатном режиме. При насыщении катушки К3 происходит срабатывание реле напряжения, что приводит к замыканию К2.2 и К2.3 и размыканию К1.
  2. Энергообеспечение при аварийном режиме. При проблемах напряжения на основной линии К3 не насыщается, напряжение падает ниже допустимого, контакты приходят к исходному положению. Таким образом напряжение поступает на катушку К1, из-за чего меняется положение контактов К1.1 (имеющаяся роль электрической защиты) и К1.2 (которая снимает блокировку подачи питания на нагрузку).
  3. Срабатывание механической блокировки.
    В этом случае используется реверсивный пускатель (если есть на конструкции электромеханического прибора).

Пример работы двух простых АВР для трехфазного напряжения, где, в одном случае энергообеспечение производится по односторонней схеме, а в другом – по двустороннему принципу.

Пример односторонней (В) и двусторонней (А) реализации простого трехфазного АВР

Обозначения:

  • AB1 и AB2 – трехполюсные автоматы защиты;
  • МП1 и МП2 – магнитные пускатели;
  • РН – реле напряжения;
  • мп1.1 и мп2.1 – групповые нормально-разомкнутые контакты;
  • мп1.2 и мп2.2 – нормально-замкнутые контакты;
  • рн1 и рн2 – контакты РН.
     

Схема А имеет два равноправных ввода, чтобы не произошло одновременного переключения линий. Здесь используется принцип взаимный блокировки, как на контакторах МП1 и МП2. Благодаря очередности автоматического включения АВ1 и АВ2, будет зависеть от какой линии пойдет нагрузка. Если первым сработает АВ1, то задействуется пускатель МП1, а контакт МП1.2 разрывается, что приводит к блокировке напряжения на катушку МП2. Если отключается источник 1, то пускатель МП1 переходит н свое исходное положение. И в действие вступает ПМ2, который блокирует первый пускатель и переводит подачу нагрузки от источника 2. Переключать источники можно и в ручном режиме с помощью АВ1 и АВ2.

Для одностороннего принципа работы используется схема В. Основное ее отличие в том, что в цепи подключения добавляется реле напряжения (РН) и при восстановлении работы оно возвращает подключение на источник 1. Но при этом размыкается РН2, который отключает пускатель МП2 и замыкает РН1, что позволяет подключить МП1.

Принцип работы промышленных систем

Основные принципы здесь неизменны. В качестве примера можно взять схему АВР в виде типового шкафа. Здесь используется реле с контролем состояния каждой фазы. При проблемах на одной из них с перекосом напряжения, всегда можно переключить нагрузку на оставшуюся линию. Это восстановит исходный режим энергообеспечения, когда проблемы с основным источником исчезнут.

Схема типового промышленного шкафа АВР

Обозначения:

 

  • AB1, АВ2 – трехполюсные устройства защиты;
  • S1, S2 – выключатели для ручного режима;
  • КМ1, КМ2 – контакторы;
  • РКФ – реле контроля фаз;
  • L1, L2 – сигнальные лампы для индикации режима;
  • км1.1, км2.1 км1.2, км2.2 и ркф1 – нормально-разомкнутые контакты.
  • км1.3, км2.3 и ркф2 – нормально-замкнутые контакты.
     

Высоковольтные цепи с АВР

Действие АВР в высоковольтных сетях класса 1кВ имеет более сложную схему, хотя со схожим принципом работы, как было указано выше. Все механизмы запуска здесь не меняется. Но в данной схеме нет резервных трансформаторов и каждая шина (Ш1 и Ш2) подключается к основному для себя питающему трансформатору (Т1 и Т2). Последние могут в определенных обстоятельствах стать резервными источниками с дополнительной нагрузкой. При штатном режиме выключатель СВ10 разомкнут и АВР производит контроль ТП по ТН1 Ш и ТН2 Ш.

При блокировке питания на Ш1 происходит отключение В10Т1 и включается СВ10. Обе секции или блоки начинают работать от одного и того же трансформатора. Как только источник восстанавливаает свою работу, АВР перекоммутирует систему в свое исходное положение.

Упрощенная схема ТП 110/10 кВ

Как работают микропроцессорные бесконтактные системы

АВР данного типа имеют микропроцессорные блоки управления. В работе устройства подключение производится через полупроводниковые коммутаторы, отличающиеся большей надежностью.

Электронный блок АВР

У бесконтакторных АВР немало своих преимуществ:

  1. Нет необходимости в механическом контакте и нет проблем, которые могут с ним возникнуть (пригорание или залипание и т.д.).
  2. Нет необходимости в блокировке по механическому принципу.
  3. Есть расширенный диапазон управления всеми параметрами переключений.

К недостаткам стоит причислить сложности при ремонте АВР электронного типа. Реализовать такую схему устройств самостоятельно – будет проблематично. Без специальных знаний электроники и знаний в области программирования здесь не обойтись.

С водом АВР значительна уменьшается нагрузка на работу всей системы, блокировки проихоят меньше, зато проще контролировать процессы переключений электроэнергии от основного источника к резервному и – наоборот. Схемы подключений всегна можно найти в сети интернет или в инструкциях.

Принципы и схема работы АВР бензинового генератора

Согласно ПУЭ бытовые потребители относятся к III категории, поэтому подача электроэнергии для этой группы осуществляется по одной линии. Резервирование в этом случае можно обеспечить, используя в качестве резервной линии электроснабжения бензиновый генератор. Автоматическое подключение резерва производит система АВР. Она автоматически подключает к сети дома электропитание от генератора, а после появления электропитания на главной линии, производит переключение нагрузки на главный фидер и останавливает агрегат.

Основные требования к АВР

Система резервирования предназначена для поддержания стабильного электроснабжения потребителей, поэтому схема АВР генератора должна соответствовать следующим параметрам:

  • При отключении главного фидера время на включение генератора не должно превышать 0,8 сек.
  • При отключении основной сети АВР обеспечивает 100% срабатывание.
  • Система резервирования должна игнорировать просадки напряжения.
  • Недопустимо многократное включение, АВР срабатывает только однократно.

Схемы автоматического резервирования

На практике применяется три вида схем, зависящих от типа устройства: схема АВР создающая приоритет основного ввода, с равноценными линиями и схема без переключения на главный ввод. Принцип действия этих схем следующий:

  • Приоритет первого ввода. Исчезновение сети на главном вводе включает систему резервирования, переключающую нагрузку на запасной ввод. Как только напряжение появится, система переключается на основную линию.
  • Схема резервирования с равноценными входами. После аварийного переключения на вторую линию и появления электропитания на первой, возврат не происходит. Он произойдет только после пропадания сети на втором фидере.
  • Без автоматического возврата. Переключение на резерв происходит автоматически, а возврат схемы в исходное положение ручной.

Примечание: схема резервирования с равноценными входами при использовании бензогенератора не применяется, т. к. принцип работы АВР генератора с этой схемой несовместим. АВР включается только при исчезновении сети по обеим линиям.

Как работает система аварийного резервирования


На простой однолинейной схеме подключения АВР (Рис.1) рассмотрим принцип работы автоматического ввода резерва, который основан на контроле наличия напряжения. Контролировать его можно различными методами – реле напряжения, цифровыми датчиками, но сам принцип работы от этого не изменяется.

На Рис.1 напряжение на основном вводе контролируется контактором КМ, катушка которого запитана от главного фидера. В исходном положении автоматы QS1 и QS2 включены, на катушку контактора поступает напряжение, контактор включается, его нормально разомкнутые контакты замкнутся, одновременно замкнутые блок-контакты разомкнутся. Напряжение питания с главного фидера L11 через автомат QS1, замкнутый контакт КМ и автомат QF поступит к нагрузке потребителя. Контактом КМ2 будет включена зеленая лампа HLG. Если сеть на основном фидере L11 исчезнет, то контактор отключится, контакт КМ1 подключит резервную линию L21 , а контакт КМ3 подключит красную лампу HLR. Свободными, нормально замкнутыми блок-контактами КМ4 будет подан сигнал на запуск бензогенератора, через короткий промежуток времени электропитание с него поступит на L21. При возобновлении снабжения по основной линии, система переключит потребителя на главный фидер L11, а переход в замкнутое состояние контактов КМ4 сформирует команду на остановку генератора.

Что нужно для организации резервного питания дома


Чтобы обеспечить резервное электропитание частного дома необходимо иметь генератор, однофазный или, при необходимости, трехфазный. Достаточно мощный агрегат обеспечит электрическим питанием весь дом, но для использования его в системе резервирования, он должен иметь электростартер и специальный блок, включающий стартер для запуска двигателя и отключающий двигатель после возобновления подачи сети на главный фидер. Такой блок выпускается промышленностью и подходит к любым типам двигателей. Он реагирует на три команды – «Стоп», «Вкл», «Запуск». На блок-схеме подключения (Рис.2) системы резервирования рассмотрим, как работает АВР частного загородного дома.

В щит АВР с основного входа поступает сеть 220/380 вольт, а также к нему подсоединен кабель от генератора 220/380 в. В штатном режиме электропитание через контакторы поступает на автоматы, а затем каждому отдельному потребителю. Если же на входе исчезнет напряжение, то со щита автоматического резервирования на генератор по кабелю управления поступит сигнал на запуск двигателя. Двигатель раскрутит генератор и электроэнергия, через систему коммутации запитает нагрузку. После возобновления подачи стандартной сети на основную линию, система переключится на нее.

АВР автоматический ввод резерва, щиты АВР, шкафы АВР, блоки АВР

Опросный лист

(23 КБ)


Обеспечивать стабильную работу систем освещения и электрооборудования призваны устройства АВР. В ООО «СпецНКУСервис» можно купить готовые решения или заказать индивидуальное изготовление щитов и шкафов для генераторов. На всю продукцию предоставляются гарантии и действуют доступные цены.

Что это такое?

Это блок с различными автоматическими приборами, которые переключают питание с основной сети на резервную линию и наоборот. Благодаря автоматическому вводу резерва обеспечивается бесперебойное электроснабжение силового оборудования, систем освещения и прочих потребителей.

Данное оборудование предназначено для того, чтобы избежать ущерба и расходов, связанных с длительным перерывом в электроснабжении. Так, АВР выполняет сразу несколько важных функций:

  • быстрое переключение между основным и резервным источниками;
  • запуск устройства без участия оператора;
  • контроль напряжения в сети.

Такие блоки повсеместно покупают для цепей одно- и трехфазного переменного тока с рабочим напряжением 220/380В и частотой 50 Гц. При этом к АВР на 3 ввода предъявляется ряд технических требований:

  • включение не более чем за 0,3-0,8 секунды;
  • автоматический ввод резерва вне зависимости от причины, по которой отключилось напряжение основной сети;
  • игнорирование просадки напряжения;
  • однократное, а не многократное срабатывание.

Схемы

В зависимости от количества и модификаций коммутационной аппаратуры, количества выходов и комбинации вводов выделяются следующие схемы:

  • 2 в 1, с двумя зависимыми сетевыми вводами для одной секции потребителей. Блок АВР на 2 ввода переводит питание нагрузки в зависимости от наличия напряжения на них. При восстановлении нормального напряжения на основной линии устройство переключается с резервного источника автоматически;
  • 2 в 1, с одним сетевым вводом и одним независимым электроагрегатом. АВР на 2 ввода: для сети и для независимого источника (к примеру, для дизельного генератора). Принцип работы тот же, что и в предыдущей схеме;
  • 2 в 2, с двумя сетевыми вводами и двумя нагрузками. В нормальном режиме работы один источник обеспечивает питанием одну секцию потребителей. В аварийной ситуации осуществляется автоматический ввод резерва на один из источников посредством секционного коммутационного аппарата;
  • 3 в 2, с двумя сетевыми вводами и одной нагрузкой. Такие АВР рассчитаны на два независимых источника питания и один электроагрегат. В нормальном режиме питание каждой секции потребителей осуществляет свой отдельный источник. При аварии по первому вводу устройство переключает питание на один источникпосредством секционного коммутационного аппарата. Электроагрегат включается при перебоях напряжения на двух независимых вводах;
  • 3/3. В таких шкафах АВР на 3 ввода нагрузка переключается сначала на второй, затем, если напряжение на нем пропадает, на третий. Как только первый ввод восстанавливается, питание включается на нем.

Подробнее о характеристиках и ценах на шкафы автоматического ввода резерва, в том числе для генератора, узнайте по телефону: +7(499) 426-36-52.

Технические параметры шкафов АВР

Род тока, частота, Гц

50

Номинальное рабочее напряжение (Un), В

380/220

Номинальное напряжение изоляции (Ui), В

660

Номинальное напряжение вспомогательных цепей, В

220; 24, 110, 36

Номинальный ток каждого ввода (In), А 

до 6300

Прочность при КЗ (Icw), кА

до 150

Вид системы заземления

TN-S; TN-C; TN-C-S

Степень защиты по ГОСТ 14254-96

От IP20

Климатическое исполнение и категория размещения

УХЛ4


 

Схемы электрические АВР ЩАП 12

Схема АВР ЩАП-23, ЩАП-33, ЩАП-43, ЩАП-53, ЩАП-63

Образцы

Отправить заявку

 

Сделать заказ по телефону:

+7 (499) 426-36-52

Прайс-листы

АВР (Автоматический ввод резерва)

Предназначен для обеспечения резервным электроснабжением нагрузок, подключенных к системе электроснабжения, имеющей не менее двух питающих вводов и направленный на повышение надежности системы электроснабжения. Заключается в автоматическом подключении к нагрузкам резервных источников питания в случае потери основного. Щиты автоматического ввода резерва (АВР, ЩАВР, ШАВР) предназначены для автоматического переключения между основным и дополнительным источниками питания в случае пропадания напряжения на основном вводе.


Основным источником зачастую является стационарная сеть, а в качестве дополнительных источников могут быть, к примеру, дизельные или газовые электростанции.
  • Основные функции щитов автоматического ввода резерва (АВР):
  • Защита от коротких замыканий и перегрузок;
  • Автоматический переход на резервный источник при пропадании напряжения;
  • Передача сигнала на включение и остановку электроагрегата.

Согласно ПУЭ, все потребители электрической энергии делятся на три категории:

  • I категория — к потребителям этой группы относятся те, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, угрозу для безопасности государства, нарушение сложных технологических процессов и пр.
  • II категория — к этой группе относят электроприёмники, перерыв в питании которых может привести к массовому простою рабочих, механизмов, промышленного транспорта.
  • III категория — все остальные потребители электроэнергии.

Таким образом, кроме неудобства в повседневной жизни человека, длительный перерыв в электропитании может привести к угрозе жизни и безопасности людей, материальному ущербу и другим, не менее серьёзным последствиям. Бесперебойное питание можно реализовать, осуществив электропитание каждого потребителя от двух источников одновременно (для потребителей I категории так и делают).

Основные технические характеристики щитов АВР

  • Щиты АВР комплектуется оборудованием концерна  (Германия)
  • Номинальная рабочий ток АС-1 – 16…800А.
  • Номинальное рабочее напряжение Ue – 220/380В.
  • Номинальное рабочее напряжение Ue цепей управления – 220В.
  • Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение Uimp – 6 кВ
  • Уровень защиты от пыли и влаги в зависимости от вариантов – IP31 и IP65.
  • Рабочая температура от –5°С до +40°С.

Требования к устройствам АВР, принципы их выполнения и расчет параметров

В системах электроснабжения при наличии двух (и более) источников питания часто целесообразно работать по разомкнутой схеме. При этом все источники включены, но не связаны между собой, каждый из них обеспечивает питание выделенных потребителей. Такой режим работы сети объясняется необходимостью уменьшить ток к. з., упростить релейную защиту, создать необходимый режим по напряжению, уменьшить потери электроэнергии и т. п. Однако при этом надежность электроснабжения в разомкнутых сетях оказывается более низкой, чем в замкнутых, так как отключение единственного источника приводит к прекращению питания всех его потребителей. Электроснабжения потребителей, потерявших питание, можно восстановить автоматическим подключением к другому источнику питания с помощью устройства автоматического включения резервного источника.

Применяют различные схемы АВР, однако все они должны удовлетворять изложенным ниже основным требованиям.

Находиться в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать при прекращении питания потребителей по любой причине и наличии нормального напряжения на другом, резервное для данных потребителей источнике питания. Чтобы не допустить включения резервного источника на короткое замыкание, линия рабочего источника к моменту действия должна быть отключена выключателем со стороны шин потребителей. Отключенное состояние этого выключателя контролируется его вспомогательными контактами или реле положения, и эти контакты должны быть использованы в схеме включения выключателя резервного источника. Признаком прекращения питания является исчезновение напряжения на шинах потребителей, поэтому воздействующей величиной устройства обычно является напряжение. При снижении напряжения до определенного значения АВР приходит в действие.

Иметь минимально возможное время срабатывания tАВР1. Это необходимо для сокращения продолжительности перерыва питания потребителей и обеспечения самозапуска электродвигателей. Минимальное время tАВР1 определяется необходимостью исключить срабатывания при коротких замыканиях на элементах сети, связанных с рабочим источником питания, если при этом напряжение на резервируемых шинах станет ниже напряжения срабатывания устройства. Эти повреждения отключаются быстродействующими защитами поврежденных элементов. При выборе выдержки времени необходимо также согласовывать действие АВР с действием других устройств, расположенных ближе к рабочему источнику питания.

Обладать однократностью действия, что необходимо для предотвращения многократного включения резервного источника на устойчивое короткое замыкание.

Обеспечивать вместе с защитой быстрое отключение резервного источника питания и его потребителей от поврежденной резервируемой секции шин и тем самым сохранять их нормальную работу. Для

Не допускать опасных несинхронных включений синхронных электродвигателей и перегрузок оборудования.

В зависимости от конструкции коммутационного аппарата, схемы электроснабжения и ее номинального напряжения основные требования к устройствам выполняются по-разному (например, устройства АВР в сетях напряжением до 1 кВ).

Пусковые органы и выбор параметров. В качестве примера рассмотрим АВР на секционном выключателе схемы сети

(рис.10.11,а). В этой схеме шины секционированы; секционный выключатель Q5 отключен. Каждая секция питается от отдельного источника. Схему можно выполнить так, что устройство будет действовать на включение секционного выключателя Q5 при отключении любого из источников питания и исчезновения напряжения на любой секции шин. В том случае осуществляется взаимное резервирование с помощью АВР двухстороннего действия.

Но прежде чем включить выключатель Q5, устройство АВР должно отключить выключатель Q2 или Q4, если он остался включенным при исчезновении напряжения на соответствующей секции шин. Для этой цели в схему вводят пусковой орган, в котором обычно применяют минимальные реле напряжения. В общем случае АВР содержит также орган выдержки времени. Если резервируемой является одна из секций, например секция 1, то АВР включает выключатель Q5 только при исчезновении напряжения на этой секции, предварительно отключив выключатель Q2, т. е. осуществляет одностороннее действие. Для удовлетворения основных требований, предъявляемых к АВР, параметры пускового органа и органа выдержки времени выбирают следующим образом.

Минимальный пусковой орган напряжения должен срабатывать при понижениях напряжения на шинах, например секции 1, до Uост.к, вызванных короткими замыканиями в точках Ki—Кз (за элементами с сосредоточенными параметрами). Эти повреждения обычно отключаются защитой с выдержкой времени третьей ступени tIIIс.з. Характер изменения напряжения на шинах секции 1 и напряжение срабатывания показаны на рис. 10.11, в.

Uс.р1 < Uoст.к/(kотсKu),

(10.7)

где kотс=1,1 … 1,2.

При к.з. в точках К4-К6 устройство тоже не должно срабатывать. В этих случаях напряжение на шинах секции 1 может снизиться практически до нуля (рис. 10.11, б), и минимальные реле напряжения срабатывают. Короткие замыкания в точках К4-К6 ликвидируются быстродействующими защитами с выдержкой времени tIс.з., а реле напряжения будет находиться в положении после срабатывания в течение времени tIс.з. +tо.в. После отключения поврежденного элемента напряжение на шинах секции 1 начинает восстанавливаться и осуществляется самозапуск электродвигателей. Для того чтобы исключить действие АВР, в этом случае необходимо соответствующим образом выбрать выдержку времени tАВР1 и обеспечить возврат минимальных реле напряжения в исходное состояние при напряжениях, не больших значения Uост.сзп. Это второе условие выбора напряжения срабатывания

Uс.р1 ≤ Uoст.сзп./(kвKuKu), (10.8)
Где Kв=1,25 – коэффициент возврата.

Принимается меньшее значение напряжения срабатывания, полученное из выражений (10.7) и (10.8). В расчетах часто принимают

Uс.р1 = (0,25…0,4)(Uном/Ku),

Оно обычно удовлетворяет обоим условиям. При этом выдержка времени должна быть больше времени tс.з+tо.в (см. рис. 10.11, б). Обычно в расчетах принимают наибольшую выдержку времени защит присоединений, отходящих от шин источника питания ИП 1 и от шин секции 1, т. е.

tАВР1 > tс.з.max + Δ t

(10.9)

В некоторых схемах пусковой орган (минимальное реле напряжения) и орган выдержки времени объединены в одном реле. Если на резервируемом элементе системы электроснабжения (например, на линии Л1) имеется устройство Автоматического Повторного Включения (АПВ), то время tАВР1. должно согласовываться с временем действия АПВ tАПВ1чтобы АВР действовало только после неуспешного действия АПВ. Для этого время tАВР1, полученное из выражения (10.9), Необходимо увеличить при однократном АПВ на значение tАПВ1. Если в системе электроснабжения (рис. 10.11, а) наряду с рассматриваемым устройством устройство, расположенное ближе к рабочему источнику питания, то его время действия tАВР1. выбирается с учетом сказанного, а для рассматриваемого АВР должно выполняться дополнительное условие. Время tзап в зависимости от типов выключателей и реле времени в схемах принимается 2-3 с.

В условиях эксплуатации случаются перегорания предохранителей или другие неисправности в цепях трансформаторов напряжения. При этом возможны срабатывания минимальных реле напряжения пускового органа. Для предотвращения ложных действий устройства имеется ряд способов, например в пусковом органе используют два минимальных реле напряжения, включенные на разные трансформаторы напряжения. Для этих же целей в пусковом органе вместе с минимальным реле напряжения используют минимальное реле тока, включенное на ток питающей линии Л1 (рис. 10.11, а). Такой комбинированный пусковой орган срабатывает лишь тогда, когда вместе с исчезновением напряжения на шинах исчезает ток в линии. Ток срабатывания реле отстраивается от минимального рабочего тока Iраб.min питающей линии по условию

Iс.з.=Iраб.min/(KотсК1)

(10.10)

где Котс = 1,5.

В этом случае выдержка времени tАВР1, определяемая из условия (10.9), согласуется только с защитой, действующей при к.з. в точке К6. Если к резервируемым шинам подключены синхронные электродвигатели и компенсаторы, то при отключении рабочего источника питания на шинах в течение некоторого времени поддерживается остаточное напряжение благодаря разряду электромагнитной энергии, запасенной этими электродвигателями и компенсаторами. Значение этого напряжения снижается постепенно, поэтому минимальное реле напряжения может подействовать с замедлением, достигающим tс.р=1 с и более. Такое замедление нежелательно. Избежать его можно, если вместо минимального реле напряжения использовать реле понижения частоты. Это возможно, так как снижается не только значение, но и частота остаточного напряжения, причем время снижения частоты до значения уставки срабатывания, равной 46—47 Гц, обычно не превышает 0,2—0,3с, т. е. всегда значительно меньше, чем время снижения остаточного напряжения от первоначального значения до уставки срабатывания минимального реле напряжения. Действие устройства имеет смысл при наличии напряжения на резервном источнике питания. Поэтому в пусковой орган включают максимальное реле напряжения, контролирующее наличие напряжения на резервном источнике питания, на шинах секции II. При минимальном рабочем напряжении Uраб.min реле должно находиться в состоянии после срабатывания, разрешая действие пускового органа. Это обеспечивается выбором его напряжения срабатывания по условию

Uc.p2=Upaб.min/(КвКотсКu),

(10.11)

где Котс = 1,5…1,7 – коэффициент отстройки; Кв = 0,8 – коэффициент возврата.

В расчетах обычно принимают Uc.p.2 = (0,65…0,7) (Uном/Ки). Требование однократности действия удовлетворяется, если принять продолжительность воздействия на включение выключателя Q5 (рис. 10.11, а)

tАВР2=tв.в.+tзап

(10.12)

где tв.в – время включения выключателя Q5; tзап = 0,3…0,5 с.

Включенный от АВР выключатель должен иметь защиту, действующую с ускорением после АВР. В том случае, если при действии АВР резервный источник питания перегружается и не обеспечивает самозапуск электродвигателей, следует отключить часть нагрузки, например, минимальной защитой напряжения.

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.

ПЕРЕВОДЧИК СХЕМ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ATMEGA32 – ATMega32 AVR

Введение

Целью этого проекта является создание интерпретатора схемы с использованием языка C и микропроцессора Mega32. Используя ограниченные ресурсы и память в микропроцессоре, интерпретатор должен функционировать и работать с основными командами схемы. Основная цель проекта – максимально полно использовать память микропроцессора, чтобы интерпретатор выполнял основные функции. Также будет ограничение на количество циклов и памяти, с которыми интерпретатор может столкнуться с нехваткой памяти.Чтобы уменьшить ограничение памяти до определенного уровня, необходимо использовать как FLASH, так и EEPROM.

Дизайн высокого уровня

– Обоснование –

Идея проекта началась с псевдокода интерпретатора схем с использованием C ++. Для последнего проекта класса микроконтроллера наша группа надеялась найти проект, который мог бы максимально использовать память и микроконтроллер. Кроме того, в рамках проекта мы надеемся испытать интенсивный эксперимент по программированию на C и понимание нового языка Scheme.Создание интерпретатора схемы с использованием C, работающего в микросхеме микроконтроллера Atmel Mega32, поставило перед группой задачу написать обширный и сложный код на C, который мог бы запускаться и интерпретироваться Code Vision AVR и микроконтроллером, при этом понимая структуру и функциональность языка Scheme. По сравнению с большей частью группы, где у них будет сложность и сложность аппаратного обеспечения, даже несмотря на то, что у нас нет чего-то осязаемого оборудования, кроме чипа Mega32 и платы STK500, этот проект будет иметь сложное программное обеспечение и проблемы.
Было бы чрезвычайно сложно создать интерпретатор без псевдокода, но с опытом работы в предыдущем классе псевдокод позволил нашей группе понять и завершить проект. Таким образом, мы должны отдать должное профессору Кю-Сеок Шиму (Сеульский национальный университет) за предоставление псевдокода и конспектов лекций по языку схем и интерпретатору.

– Обзор высокого уровня –

Высокоуровневый дизайн этого проекта – это в основном код интерпретатора и токенизатор. Поскольку используются входы UART и компьютерной клавиатуры, часть кода предназначена для чтения и записи данных.Использовалась последовательная связь между ПК и MCU, а код был получен из материалов курса (предоставленных профессором Брюсом Лэндом) и модифицирован для удовлетворения потребностей нашего проекта. Код интерпретатора был запущен с нуля со ссылкой на псевдокод.
Первая и, вероятно, одна из самых важных частей проекта – это создание токенизатора, который мог бы идентифицировать ввод и создавать токенизированную версию ввода, чтобы ее можно было использовать при интерпретации шага.Поскольку общая интерпретация зависит от вывода токенизатора, чрезвычайно важно иметь правильный токенизатор и функцию, которая могла бы читать и выводить следующий токен. Подробная структура и объяснение того, как работает токенизатор, будут обсуждаться в разделе разработки программного обеспечения.
Интерпретатор можно разделить на множество частей: предварительная обработка, создание хеш-кода, построение дерева узлов (чтение) и оценка. Каждый шаг интерпретации будет снова обсуждаться в разделе программного обеспечения.

– Обмен –

Поскольку при создании интерпретатора возникло множество различных программных проблем, ошибок и проблем, мы тратим все наши усилия и время на то, чтобы интерпретатор работал правильно.Таким образом, в качестве компромисса для нас было невозможно сэкономить время на создание возможного оборудования, связанного с проектом, такого как внешняя память, ЖК-дисплей и клавиатуры.

– Стандарты, авторские права и патенты –

Для языка схемы существует официальный стандарт IEEE и стандарт де-факто, называемый «Отчет Revisedn об алгоритмической языковой схеме», сокращенно R n RS, где n – номер версии. Стандарт R5RS является наиболее широко применяемым, и R6RS был ратифицирован 28 августа 2007 г. для следующего значительного пересмотра.Что касается интеллектуальной собственности, электронное письмо было отправлено профессору Сеульского национального университета для получения согласия на использование материалов курса (конспект лекции, peudo code).

Аппаратное обеспечение

Аппаратная часть этого проекта проста. Плата STK500 с микроконтроллером Atmel Mega32 использовалась с последовательным кабелем, соединяющим ПК и плату STK500. Чтобы включить UART, перемычка должна соединять контакты 0 и 1 ПОРТА D с резервным разъемом RS232. Также настройте терминал на 9600 бод, без контроля четности, с одним стоповым битом и без управления потоком.Других требований к оборудованию для запуска интерпретатора нет.

Разработка программного обеспечения

Этот проект очень требователен к программированию, и наша группа потратила большую часть времени на программирование и исправление кода. Самой сложной частью было размещение структуры данных в ограниченной памяти, предварительная обработка команды и создание некоторых функций, таких как GetNextToken. Кроме того, псевдокод, предоставленный профессором Кю-Сок Шим из Сеульского национального университета, стал важным источником для нашего интерпретатора.

– Структура данных –

Есть две основные структуры данных: дерево узлов и хеш-таблица.
Первоначально интерпретатор выделяет большое количество узлов, состоящих из трех указателей, левого дочернего, правого дочернего и следующего. Левый дочерний элемент и правый дочерний элемент предназначены для указания других узлов или символов, а следующий – для узлов, ожидающих в свободном списке. После получения команд ввода будут построены деревья узлов для хранения массивов и пользовательских функций. Неиспользуемые узлы будут ждать дальнейших команд в свободном списке.
Когда приходит новая команда, интерпретатор сохраняет новые символы в хеш-таблице. Хеш-таблица эффективна тем, что время доступа намного короче, чем у обычной таблицы с алгоритмами поиска. Хеш-функция должна быть указана тщательно, чтобы минимизировать коллизии. Чтобы отличать узлы от символов, мы будем использовать положительные индексы для идентификаторов узлов и отрицательные индексы для хеш-таблицы. Каждая запись хеш-таблицы имеет свой символ и ссылку значения. Переменные будут связаны с индексом хэш-таблицы или корневым узлом массива, а пользовательские функции будут связаны с корневым узлом дерева узлов, в котором функция определена.

– Ограниченная память –

Для работы в качестве интерпретатора нам нужна хеш-таблица и дерево узлов, которые могли бы хранить значение, а также оценивать. Однако объем памяти в микросхеме Mega32 ограничен (2048 байтов для SRAM). Из-за нехватки памяти программа часто показывала ошибки и работала некорректно. Кроме того, может быть ограниченное количество строк и сложность функции, которую можно использовать из-за нехватки памяти. В частности, размер стека данных был слишком мал, поэтому было ограничение на количество рекурсивных вызовов функций.Чтобы снять такое ограничение на память, мы помещаем все дерево узлов и хеш-таблицу в EEPROM, имеющую 1024 байта памяти. Это позволило нам увеличить размер стека данных до разумного размера, с которым программа работает для основных функций.

– Токенизатор –

Токенизатор – самая основная и важная часть проекта. Он разделяет команду на токены и возвращает следующий токен при каждом вызове. Жетоны можно разделить пробелом, круглыми скобками и кавычками.Токенизатор ищет в команде эти три символа и возвращает строку между двумя из них. Круглые скобки и кавычки также являются токенами, поэтому они также возвращаются как токен.

– Предварительная обработка –

Первым шагом при создании интерпретатора является получение входной строки и ее предварительная обработка. Нам нужно убедиться, что разные входные данные различимы и представлены в удобочитаемой и интерпретируемой форме. Для включения последовательной связи был использован код, использованный в лабораторной работе 3.Мы изменили код, чтобы он соответствовал потребностям нашего проекта. Этот исходный код для последовательной связи предоставил профессор Брюс Лэнд. После получения команды интерпретатор начинает предварительную обработку. Преобразует команду в стандартный формат. Стандартный формат включает использование функции кавычек вместо кавычек для массива и использование лямбда-формата для пользовательских функций. Кроме того, после предварительной обработки в команде будет только один пробел между каждыми двумя токенами.
Например, если команда – (определить (квадрат x) (* x x)) , после предварительной обработки это будет (определить квадрат (лямбда (x) (* x x))) .

– Сделать хеш –

Эта функция считывает команду после предварительной обработки и вставляет новые символы в хеш-таблицу.

– Построение дерева узлов –

Это делается функцией чтения. Команда схемы относительно проще, чем другие языки программирования. Основная форма – (func arg1 arg2… argN), где каждый аргумент может быть другой командой. Левый дочерний элемент узла указывает на каждый токен, а правый дочерний элемент узла указывает на следующий узел.

Список деталей:

Часть

Кол. Акций

Цена

Доска STK500

1

$ 15

Atmel Mega32

1

$ 8

Блок питания STK500

1

Бесплатно

USB-последовательный кабель

1

Бесплатно

Последовательный кабель

1

Бесплатно

2-контактный плоский соединительный кабель

1

$ 1

Всего

$ 24

Подробнее: СХЕМА ПЕРЕВОДЧИКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ATMEGA32

(PDF) Схема автоматического снижения размаха напряжения (avr) для сверхмалых драмов

8.7

Автоматическое понижение размаха напряжения (AVR)

Схема

для Ultra

Low

Power

DRAM

Masaki

TSUKUDE, Masakazu HIROSE “,

9000IMAUDE

Shigeki Tadato YAMAGATA, Kazutanii

ARIMOTO

и Kazuyasu FUJISHIMA

ULSI

Laboratory,

Mitsubishi

Electric

Corp.,

Electric

Corp.,

Electric

Itami Япония

,

Itami,

Япония

L Введение

В последнее время маломощные DRAM [1-3]

крайне необходимы для портативных машин.

Чтобы уменьшить ток хранения данных

, модули DRAM

должны иметь 1) длительное время хранения данных

,

2) низкий активный ток для операции обновления

и 3) низкий ток в режиме ожидания . Этот документ

описывает

новых текущих методов экономии

для

DRAM высокой плотности.Комбинация

,

Voltage-DownConvertor (VDC) и Boosted-Sense-

Ground (BSG) схема [4] обеспечивает

низкий активный ток

b сокращение

удержания данных

время

может быть расширено

методом BSG. Стенд

по току

также

уменьшен путем изменения

конфигурации схемы

внутренних генераторов напряжения

, так что

, чтобы соответствовать малому напряжению

2.

Длительное время хранения данных со схемой

BSG

Схема

BSG

,

в

, у которой низкий уровень размаха битовой линии

слегка повышен,

очень эффективный

продлевает период обновления, потому что

смещение подложки

(Vbb) может быть опущено по причине

из

эффективное обратное смещение

и отрицательное напряжение затвор-исток

из

транзисторов доступа

в

ячеек памяти.Таким образом,

ток утечки

соединения минимизирован за счет уменьшения электрического поля

на переходе (узел хранения / подложка)

[4].

Рис.

1

показывает время сохранения данных

и активный ток для операции

и

обновления

. Случай

1

– это

обычное устройство, внутренний Vcc для периферийных

внешних цепей (intVccP) = 2.5 В, внутренний Vcc

для массива памяти

(intVccA)

= 2,0 В и Vbb = -1 В. Случай

2

– это устройство со схемой BSG,

intVccP = 2,5 В, intVccA = 2,5 В, BSG Ievel = O.SV и VbkOV. Схема

BSG удваивает

время удержания

,

по сравнению с обычным устройством

. Следовательно,

,

ток хранения данных

может быть уменьшен вдвое.

3.

Автоматическое снижение размаха напряжения (АРН) с

В постоянного тока

и

BSG

3,1

Малый

Режим качания напряжения

Один из самых простых способов уменьшения активного элемента –

уменьшение

размах напряжения

. Но

небольшой скачок напряжения

означает

деградацию

из

заряда накопителя и вызывает увеличение

,

alpha

, вызванную частицами мягкую ошибку.На рис.2 показана частота мягких ошибок (SER) в сравнении с

размахом напряжения

в случае

при Cs = 35fF. Эта характеристика

– это

dcrivrd из

ускоренных экспериментов с мягкими ошибками. Чтобы гарантировать

SER,

из

меньше

, чем lOOOFIT, требуется размах напряжения более 1,2 В.

Случай

3

на рисунке 1 показывает время сохранения данных

и активный ток в случае

из

размах напряжения

из

1.2В.

Время удерживания

почти равно

при размахе

2 В, потому что меньшее электрическое поле (меньший ток утечки)

отменяет

эффект

меньшего накопительного заряда. Таким образом, активная текущая

арендная плата за хранение данных

составляет

снижена примерно на 73%.

Для

с низким энергопотреблением

в

период хранения данных, cxtemal

напряжение питания (доп.Vccy был снижен. Но этот метод управления памятью усложняет управление

последовательностью

для DRI4h5s

до

, переход в спящий режим

и пробуждение. Кроме того, изменение уровня Vbb и 1 / 2Vcc

с extVcc может вызвать проблемы с повышением напряжения с

до

данных storcd

.

3,2

Схема AVR

На рис.3 показана схема

thing

из

и

Схема AVR.Режим datii-retcn-

равен

set

, удерживая thc / CAS-before- / RAS cycle

(> loous).

В течение

этого периода

, уровень intVcc падает, а уровень

BSG

автоматически повышается,

автоматически, управляя цепями VDC и BSG. В течение периодов

pl

и p2

операции обновления короткого цикла выполняются автоматически.

Следовательно,

сложная внешняя управляющая последовательность

не выполняется до

и после режима сохранения данных.

качание напряжения без проблем с скачком напряжения. В

и

cy

dition,

swing.

На рисунке 4 показано соотношение

и

внутренних напряжений источника питания

в

нормальном режиме и режиме сохранения данных. IntVccP

изменено с

2,5 В на 1,5 В. Размах напряжения массива памяти уменьшен с

2,0 ​​В

до

1.2В. Самый примечательный момент AVR, который сочетает в себе

понижение intVccA и повышение уровня BSG,

– это

, что уровень lnVcc составляет

, поддерживаемый на уровне 1,5 В в любое время

.

Таким образом, данные ячейки памяти не имеют флюэнсов

дюймов

при операции повышения напряжения.

В

обычная схема

с понижением только intVccA, разница напряжений между 1 / 2Vcc

и Vss зависит от напряжения swmg

из

(см.рис.5). Тогда усилитель sense

не сможет нормально работать с запасом в диапазоне ниже -1В. Но,

с использованием схемы АРН, эта разница напряжений

поддерживается

и не зависит от колебаний напряжения. Следовательно, АРН эффективен для

,

малых

операций качания напряжения. На рис.6 показаны схемы VDC и BSG

для

АРН. Уровень IntVcc и BSG регулируется путем изменения уровня Vref

и

VBSG

.

Эти уровни

могут быть изменены переключением транзистора

на

Trl, Tr2.

В

режиме сохранения данных высокоскоростная работа не требуется.

. Тогда дифференциальный усилитель

в

В постоянного тока может быть остановлен

,

и

intVcc управляется n-канальным

транзистором

с

с уровнем затвора 9000fR

Vre.

Таблица

I

обобщает методы энергосбережения

в

АРН.

Повышенный уровень словарной строки (Vpp) подается непосредственно из extVcc,

re-

свежий

цикл

изменен на 2K с 8K, а Vref clrcuit для bum-in

убит.

Это

это

оценка

, что

текущий резервный

равен

уменьшен до 751.4

от 132uA из

,

традиционное устройство.

На рис. 7 показано сравнение

и

тока хранения данных DRAMS класса

объемом 64 Мб с extVcc = 3,3 В. Для

,

AVR, сочетающего VDC с

BSG

schcnic, ток удержания оценивается в 23 мкА.

4. Генератор 1/2 В постоянного тока для малых напряжений

Обычный генератор 1/2 В постоянного тока нестабилен

, поскольку

разница напряжений

между 1/2 В постоянного тока и BSG замыкается на Vth.Чтобы решить

эту проблему

,

новый генератор 1/2Vcc

предлагается

как

показано

в

Рис. Генератор 1 / 2Vcc и драйвер. Источник питания

базовых 1 / 2Vcc-генераторов – intVccA и BSG.

с точностью l / fVcc

lcvel (= 1/2 (VccA + BSG))

, генерируемое способом разделения заряда

конденсаторов, заряженных intVccA и BSG.

Схема драйвера

– это

, подключенная к ext.Vcc и Vss, и имеет достаточный запас по сравнению с

Vth.

Следовательно, 1 / 2Vcc генерируется стабильно даже

при

напряжении

уровне

1,2 В в схеме AVR.

5.

Экспериментальный

Результаты

До

подтверждают преимущество

из

, объединение VDC с

BSG,

и бывшее

периментальное 16MDRAM4 было использовано в качестве

испытание .

Тестовое устройство

было разработано с использованием технологии

0,5 ~

CMOS, а рабочее состояние

: extVcc = 5 В, intVccA / P = 3,3 В и BSG4,8 В

в нормальном режиме

.

В

режиме сохранения данных внутренние напряжения установлены на intVccP = 1,8 В,

intVccA = 2,65 В и BSG = 1,45 В. На рис.9 показан график

shmoo

колебаний напряжения

в нормальном режиме

в сравнении сколебание напряжения

в режиме

с сохранением данных

.

Это

показывает, что

точка

напряжения swmg = 1,2 В (2,65 В –

1,45 В)

в режиме сохранения данных

и

в режиме сохранения данных

7

2,5 В (3,3 В –

0.SV) в

нормальном режиме

имеет достаточный запас. Так как

и

результат

он

соответствует

и

rctcntion

, ток снижается с

до

после 00

(.4VR)

из

256uA (условно)

.

6.

Выводы

Схема

AVR

эффективна для уменьшения тока сохранения данных

за счет меньшего напряжения

swing

с использованием VDC и BSG. Снижение размаха напряжения

с сохранением уровня l / 2Vcc обеспечивает стабильную работу

без проблем с скачком напряжения. Экспериментальные данные с использованием

87

Симпозиум 1994 по

VLSl

Circuits Digest

из

Технические документы 0-7803-1918-4 / 94 / $ 3.00

0

1994

IEEE

Память AVR – Справка разработчика

Микроконтроллеры AVR построены с использованием модифицированной Гарвардской архитектуры. Это означает, что пространство флэш-памяти программ находится на отдельной адресной шине, чем статическая оперативная память (SRAM). Есть две шины данных, одна для доступа ко всем данным и шина ввода / вывода с ограниченным доступом к небольшому участку памяти.

Микроконтроллеры AVR содержат встроенную в систему перепрограммируемую флэш-память для хранения программ.Поскольку все инструкции AVR имеют ширину 16 или 32 бита, флэш-память организована как 32K x 16. В целях безопасности программного обеспечения пространство памяти флэш-программ разделено на две секции – секцию загрузочного загрузчика и секцию прикладной программы в устройстве. Типичный срок службы флэш-памяти составляет не менее 10 000 циклов записи / стирания. Таблицы констант могут быть размещены во всем адресном пространстве памяти программ с помощью инструкции загрузки памяти программ (LPM). Существует также библиотека функций, облегчающих эту задачу. AVR Libc Library

.

Данные электрически стираемая программируемая постоянная память (EEPROM) организована как отдельное пространство данных, в котором можно читать и записывать отдельные байты.Доступ от ЦП к EEPROM осуществляется через регистры адреса EEPROM , регистр данных EEPROM и регистр управления EEPROM . EEPROM выдерживает не менее 100 000 циклов записи / стирания.

Доступ к данным можно получить через стандартную шину данных . Имеется вторичная шина ввода / вывода для быстрого прямого доступа к выбранным местам.

Память данных состоит из:

  • Регистры
  • Память ввода / вывода
  • Расширенная память ввода / вывода (зависит от устройства)
  • Внутренняя SRAM

Регистровое пространство – состоит из 32 рабочих 8-битных регистров общего назначения (R0-R31).

Память ввода / вывода – содержит адресное пространство для периферийных функций, таких как регистры управления и другие функции ввода / вывода.

Расширенная память ввода-вывода – Некоторым микроконтроллерам AVR с большим количеством периферийных устройств требуется больше места, чем может адресовать память ввода-вывода, поэтому часть SRAM используется в качестве расширенной памяти ввода-вывода для обработки дополнительных регистров управления периферийными устройствами и других операций ввода-вывода. O функции.

Внутренняя SRAM (память данных) – используется для временного хранения промежуточных результатов и переменных в программном приложении.

Имеется пять различных режимов адресации шины данных (не вход / выход) для памяти данных:

  • Прямая – Прямая адресация распространяется на все пространство данных.
  • Косвенная – В регистровом файле регистры с R26 по R31 содержат регистры указателя косвенной адресации.
  • Косвенный со смещением – Косвенный со смещением режим достигает 63 адресных ячеек от базового адреса, заданного регистром Y или Z.
  • Косвенный с предварительным декрементом – Адресные регистры X, Y и Z уменьшаются.
  • Косвенный с постинкрементом – Адресные регистры X, Y и Z увеличиваются.

Входная / выходная шина данных

Эта шина данных имеет прямой доступ к 64-байтовой секции памяти ввода-вывода (не расширенной) с использованием адресов от 0x00 до 0x1F. К этой памяти также можно получить доступ по стандартной шине данных, используя смещение адреса 0x20 в команде доступа.

Все ячейки ввода / вывода (память ввода / вывода и расширенная память ввода / вывода) могут быть доступны инструкциям сборки LD / LDS / LDD и ST / STS / STD с использованием стандартной шины данных.Данные передаются между 32 рабочими регистрами общего назначения и пространством ввода-вывода.

Регистры ввода / вывода в диапазоне адресов шины ввода / вывода 0x00-0x1F (память ввода / вывода) имеют прямой битовый доступ с использованием инструкций SBI и CBI. В этих регистрах значение отдельных битов можно проверить с помощью инструкций SBIS и SBIC.

Три регистра ввода / вывода общего назначения, регистр ввода / вывода общего назначения 0/1/2 (GPIOR 0/1/2) находятся в верхней части памяти ввода / вывода (0x020-0x022). Эти регистры могут использоваться для хранения любой информации, и они особенно полезны для хранения глобальных переменных и флагов состояния.Эти регистры имеют прямой битовый доступ с использованием инструкций SBI, CBI, SBIS и SBIC через шину данных In / Out. Остальные регистры ввода-вывода начинаются после регистров ввода-вывода общего назначения.

Шина данных AVR имеет ширину 8 бит, поэтому доступ к 16-битным регистрам требует атомарных операций. К этим регистрам необходимо обращаться побайтово с помощью двух операций чтения или записи. 16-битные регистры подключены к 8-битной шине, а временный регистр – через 16-битную шину.

Для операции записи старший байт 16-битного регистра должен быть записан перед младшим байтом.Затем старший байт записывается во временный регистр. Когда записывается младший байт 16-битного регистра, временный регистр копируется в старший байт 16-битного регистра в том же тактовом цикле.

Для операции чтения младший байт 16-битного регистра должен быть прочитан перед старшим байтом. Когда ЦП считывает младший байт регистра, старший байт 16-битного регистра копируется во временный регистр в том же тактовом цикле, что и младший байт.Когда читается старший байт, он затем читается из временного регистра.

Это гарантирует, что младший и старший байты 16-битных регистров всегда доступны одновременно при чтении или записи регистра.

Подключение клавиатуры к AVR

Подключение клавиатуры к AVR Путь: Дом => AVR-Обзор => Приложения => Клавиши и переключатели на АЦП => Клавиатура => резисторная матрица
AVR-Single-Chip-Processors AT90S, ATtiny, ATmega
ATMEL в практических примерах.
На этой странице показано программное обеспечение для подключения клавиатур от 1 до 16 клавиш к AVR.
  1. программное обеспечение,
  2. как это работает,
  3. какой результат он производит,
  4. , которые были произведены,
  5. отзывов.
Программа написана на Delphi-Pascal. Заархивированный исполняемый файл для Win32: здесь.

Слева видны следующие разделы окна:

  • выбор столбца и размера строки клавиатуры, от 1 на 1 до 4 на 4,
  • выбор ряда резисторов, которые будут использоваться (возможно E12 и E24, E48 и E96 более теоретические) и их допуск (5% и 1% практические, 2% более теоретические),
  • выбор разрешения АЦП (8 бит для меньших размеров до 12 ключей, 10 бит для 16 клавиш),
  • схема тока с ключами и резисторами,
В правой части окна
  • можно выбрать шаги приближения, а
  • отображаются текущие результаты.

. Программное обеспечение Win32 также исполняется под Wine в Linux и выглядит очень похоже. Единственный разница – это шрифт окна результатов.

В начало страницы

2.1 Выбор размера клавиатуры

С помощью выпадающих селекторов столбцов и строк можно выбрать размер клавиатуры. Пожалуйста, обрати внимание этот выбор размера перезапускает все значения резисторов до их значений по умолчанию. Это может быть используется для перезапуска аппроксимации со значений по умолчанию, если запуск аппроксимации заканчивается неблагоприятный результат (количество перекрытий больше нуля).

2.2 Выбор вариантов схемы

В схему можно внести две вариации:
  • Селектор «Rmode» позволяет использовать как составные, так и одиночные резисторы. Это влияет на R5 до R8 в матрице 4 на 4 (см. различные отображаемые схемы).
  • Селектор “Ymode” позволяет включить или исключить размещение выходной контакт. Включая означает, что нижние резисторы (от R2 до R4 в матрице 4 на 4) складываются на меньшее значение резистора, в то время как исключение означает, что только R1 является меньшим значением резистора и что R2 – R4 (в версии 4 на 4) добавляют к верхнему значению резистора (см. разные схемы).

2.3 Тип резистора и разрешение АЦП

Ряд резисторов и разрешение АЦП выбираются автоматически из размера клавиатуры, но могут можно изменить вручную, чтобы понять результирующие эффекты. Уменьшение строки E вниз может привести к изменения резисторов, потому что значения резисторов округлены до ближайшего эквивалента в выбранная строка E. Изменение разрешения АЦП влияет на количество областей перекрытия напряжения, таблица результатов и сгенерированная таблица ассемблера (см. ниже).

2,4 Шаг аппроксимации

Кнопка «Шаг» выполняет единичный шаг аппроксимации. Аппроксимация означает, что
  • случайным образом выбирается определенный резистор выше R1,
  • текущие расстояния между исходным и номинальным значениями для всех ключей (см. и Номинальные показания для всех ключей в поле Result-Voltages) вычисляются и сравниваются с расстояния, возникающие в результате уменьшения значения резистора до следующего нижнего значения строки и расстояниям, полученным в результате увеличения его значения до следующего более высокого значения строки,
  • выбирается резистор с наименьшим расстоянием (либо меньший, либо текущий или большее значение),
  • , если значение резистора было изменено на этом этапе, оно отображается на схеме красным цветом.
Кнопка “Run low” выполняет сразу 100 шагов приближения только на нижних резисторах. (С R2 по R4 в случае 4 на 4) кнопка «Выполнить все» включает все резисторы выше R1. В количество одновременно выполняемых шагов можно изменить в поле редактора, 100 должно быть достаточно в большинстве случаев. Все резисторы, которые изменили свое значение во время последнего запуска, отображаются красным цветом. Общее количество запусков отображается на соответствующей метке в нижнем левом поле вместе. с расстояниями и количеством перекрытий.Количество перекрытий увеличивается во всех случаях, когда Максимальное значение ключа равно или больше минимального значения следующего ключа. Это должно быть ноль в успешное приближение.

Поскольку резисторы выбираются случайным образом, каждая серия может приводить к различным комбинациям номиналов резисторов. Если счетчик перекрытий не равен нулю и значение резистора не изменилось, просто попробуйте новое приближение: выбор того же размера столбца или строки.

2,5 Ручное изменение номиналов резисторов

При нажатии на резистор на схеме открывается окно, позволяющее изменить его значение.k, K и M разрешается. При нажатии на кнопку «Установить» значение изменяется соответственно.

В начало страницы

Если последний шаг или прогон дали такое же расстояние между эталонным и номинальным значениями и нулем перекрывается, три кнопки «Сохранить как …», «Сохранить» и «Таблица Asm» включены. Нажав кнопку
  • «Сохранить как …» схема сохраняется как растровое изображение или как графический файл в формате gif,
  • «Сохранить» список резисторов сохраняется как текстовый файл,
  • «Asm table» – генерируется включаемый файл для ассемблера AVR.
В Windows файлы по умолчанию записываются в ту же папку, в которой находится исполняемый файл. В Linux Wine все файлы по умолчанию записываются в папку с документами.

3.1 Схема

Имена файлов начинаются с “RMat_”, а затем включают
  • варианты матрицы StIn, SiIn, StEx или SiEx,
  • используется ряд E,
  • резистор толеранс,
  • разрешение АЦП.
В этом случае имя графического файла будет «RMat_StIn_E12_1% _10bit.gif ».

В начало страницы

3,2 Список резисторов

Файл резистора содержит содержимое поля Results-Resistors в виде обычного текста.

3.3 Монтажный стол

Таблица ассемблера “filename.inc” выглядит так:
 
; Клавиатура C4R4, включительно, составная
; Десятичная таблица для ассемблера
Таблица ключей:; нижний предел, верхний предел + 1, 'ключ'
.DW 20, 22; '1'
.DW 54, 57; '2'
.DW 66, 70; '3'
.DW 84, 88; 'А'
.DW 88, 92; '4'
.DW 214, 222; '5'
.DW 253, 262; '6'
.DW 304, 314; 'B'
.DW 316, 326; '7'
.DW 569, 580; '8'
.DW 623, 634; '9'
.DW 683, 693; 'C'
.DW 732, 741; '*'
.DW 896, 901; '0'
.DW 918, 923; '#'
.DW 940, 944; 'D'
.DW 0; конец стола
Ключевые значения:
.DB "123A456B789C * 0 # D"; Ключевые значения ASCII
 
 
Его можно напрямую включить в файл исходного кода ассемблера.

Обратите внимание, что при выбранном 8-битном АЦП включаемый файл отличается, так как таблица вместо этого представлена ​​в байтах. слов!

Инклюзивный режим работает очень хорошо, и приближение в основном заканчивается нулевым перекрытием.Если нет, просто перезапустите приближение.

Эксклюзивный режим работает нормально, если количество ключей 12 или меньше. В случае 9 ключей и более 1% Допуск или 10-битный АЦП должны быть выбраны (или оба) для достижения успешных результатов. С 16 клавишами больше всего в этом режиме пробеги заканчиваются с перекрытиями. В этом случае либо придерживайтесь значений по умолчанию, либо вручную правильные значения резистора.

Режимы с несколькими резисторами или с одним резистором дают разные значения, но не показывают различного приближения поведение.

Оставьте свой отзыв на info (at) avr-asm-tutorial.net (замените (at) на @ и удалите пробелы).

В начало страницы

© 2014 г., http://www.avr-asm-tutorial.net

Расчетная схема системы контроля шин на базе микроконтроллера AVR

Формы для шин используются для изготовления шин, и качество их обработки очень важно для производства шин. Чтобы производить хорошие шины, необходимо предъявлять высокие требования к качеству обработки пресс-форм для шин. Традиционный метод контроля качества обработки в основном полагается на циферблатный индикатор, а отчет о качестве обработки получается после искусственного анализа данных.Ограничением этого метода является то, что он требует от оператора некоторого опыта работы, а процесс отбора проб управляется вручную, что в определенной степени влияет на точность. В последние годы промышленность по производству пресс-форм для шин быстро развивалась в связи с большим спросом на шины, и традиционные методы обнаружения не могут удовлетворить потребности рынка. Решетчатая линейка – это своего рода цифровое измерительное оборудование смещения, диапазон измерения может достигать десятков метров, а точность измерения находится на уровне микрон; Лазерный дальномер – это бесконтактное измерительное оборудование, которое может измерять смещение цели по неровной поверхности, но измерять расстояние Меньшее.Целевое расстояние до неровной поверхности можно измерить, объединив крупномасштабную решетчатую линейку и бесконтактный измерительный лазерный дальномер. Считывающая головка решетчатой ​​линейки и лазерный дальномер закреплены на механической балке, а шаговый двигатель используется для управления движением луча, и соответственно измеряются внутренние диаметры различных уровней формы.

В системе используется однокристальный микрокомпьютер AVR для управления считыванием шагового двигателя и решетчатой ​​линейки.Получая команды управления от главного компьютера, однокристальный микрокомпьютер AVR управляет движением шагового двигателя. Данные цифрового индикатора и данные смещения контроллера лазера автоматически отправляются на главный компьютер через последовательный порт. На этом автоматическое измерение внутреннего диаметра формы завершено.

1 Состав системы

Система измерения внутреннего диаметра шины на основе AVR в основном состоит из однокристального микрокомпьютера AVR, главного компьютера, решетчатой ​​линейки, цифрового дисплея, лазерного дальномера, драйвера, шагового двигателя, электронного маховика, переключателя хода и т. Д.Его функциональная блок-схема представлена ​​на рисунке 1.


Одиночный чип – ATmega16 от Atmel; в верхнем компьютере используется промышленный управляющий компьютер ARK3360L производства Advantech, имеющий несколько интерфейсов RS232; лазерный дальномер оснащен лазерным дальномером LK-G85 японской компании Keane и лазерным дальномером LK-G3001V, его разрешение 0,1 мкм, диапазон измерения -15 ~ +15 мм, расстояние измерения 80 мм; линейка решеток использует цифровое оборудование для измерения смещения решеток серии KA300 компании Guangzhou Nordson компании Measurement and Control Equipment Co., Ltd., считывание осуществляется с помощью цифрового дисплейного счетчика SDS6, принадлежащего ее компании. Окончательный расчет внутреннего диаметра завершается главным компьютером после получения данных лазерного дальномера и данных линейки решетки.

2 Анализ функций системы

2.1 Метод измерения внутреннего диаметра формы

Форма для шин помещается на стационарную рабочую платформу, вращающаяся измерительная платформа находится в центре рабочей платформы, луч и колонна на вращающейся измерительной платформе могут перемещаться как в радиальном, так и в вертикальном направлениях, а лазерная чувствительная головка размещается на измерительной балке вкл.В соответствии с внутренним диаметром пресс-формы для шины переместите измерительный луч в радиальном направлении, переместите головку лазерного датчика в диапазон измерения, вы можете измерить расстояние от головки лазерного датчика до внутреннего круга пресс-формы для шины, а затем используйте решетчатую линейку для измерения радиуса. Пройденное расстояние преобразуется во внутренний диаметр пресс-формы шины. Управляя двигателем для вращения измерительной платформы, внутренний диаметр пресс-формы для шины можно измерять один за другим в соответствии с шагом, тем самым получая округлость пресс-формы для шины.Перемещая измерительный луч вертикально вдоль колонны, можно измерить внутренний диаметр пресс-формы для шины на различных вертикальных высотах, тем самым получая конусность пресс-формы.

В измерительной системе есть три шаговых двигателя для управления движением измерительного оборудования в трех направлениях; две линейки решетки считывают данные о горизонтальном и вертикальном смещении, а лазерный дальномер для бесконтактного измерения смещения. Его измерительная структура показана на рисунке 2.


2.2 Принцип измерения и реализация функции

Поперечное сечение блока пресс-формы для шины показано на рисунке 3: верхняя часть блока – это валик пресс-формы, и ошибка обработки, как правило, мала, что выбрано в качестве эталона. Установите расстояние от устья шины от центральной линии X1 блока до RT и установите это внутреннее кольцо в качестве опорного кольца. Измерение внутреннего диаметра пресс-формы шины основано на предположении, что радиус RT валика пресс-формы известен, и весь процесс измерения управляется программой.


Обеспечивая плоскостность и концентричность формы, подлежащей измерению, отрегулируйте двигатель вращения и двигатель вертикального перемещения так, чтобы головка лазерного датчика располагалась на известном диаметре шины над измеряемой точкой. Отрегулируйте двигатель горизонтального перемещения так, чтобы расстояние по горизонтали между головкой лазерного датчика и измеряемой точкой валика составляло 80 ± 0,5 мм, а лазерный датчик имел самую высокую точность измерения на этом расстоянии.

В соответствии с радиусом борта шины RT и значением лазерного измерения расстояния до измеренной точки борта шины и показаниями линейки горизонтальной решетки может быть получено следующее уравнение:

Среди них XL – это значение измерения лазерного расстояния, XR – это показание линейки горизонтальной решетки, эти два значения могут быть измерены и усреднены несколько раз, XS – это внутреннее значение, когда система собрана и пресс-форма должна быть измеряется, то есть X0 от окружности образца, как показано в центре оборудования. Расстояние до центра X1 относительно каждой измеренной точки в вертикальном направлении, XS является постоянным на протяжении всего процесса измерения, поэтому следующая формула может получиться:

Когда измерительный рычаг перемещается вертикально в вертикальное положение измеряемой точки формы, подлежащей измерению, переместите головку лазерного датчика на 80 ± 0.5 мм от измеряемой точки, а затем считайте значение лазерного расстояния XL ‘и уровень измеренной точки. Показание шкалы XR’, тогда радиус измеренной точки соответствует:

Если диаметр каждой измеренной точки измеряется и вычисляется в соответствии с вышеуказанным методом точка за точкой, измерение округлости может быть выполнено.

Во всем процессе измерения, из-за того, что не используется шаблон формы, к точке измерения предъявляются определенные требования.Используйте ATmega16 для точного управления работой шагового двигателя, чтобы найти точку для измерения, и на этой основе добавьте контроллер маховика для точной настройки шагового двигателя, чтобы найти подходящее положение, а затем собрать данные, чтобы вы могли измерить искусственно установленную точку измерения.

2.3 Регулировка хода оборудования

Установите переключатели хода в крайние положения горизонтального и вертикального перемещения измерительного оборудования, чтобы обеспечить безопасность работы.Чтобы снизить затраты, все сигналы, проходящие через поворотный столик, напрямую соединяются кабелями без использования электрических контактных колец. Поэтому при вращении устройство не всегда может вращаться в одном направлении, иначе кабель будет перекручен. В этой конструкции угол поворота не превышает 360 °. Чтобы различать вращение на 0 ° и 360 °, два расположенных рядом переключателя хода размещены в указанных положениях на шкале измерения. Определите положение вращения, оценив последовательность двух действий переключателя хода, а затем определите направление вращения.

3 Дизайн SCM

Основная идея: главный компьютер управляет этапами измерения двигателя и отправляет команду, чтобы шаговый двигатель правильно измерял данные в соответствии с конструктивной идеей. В некоторых точках измерения двигатель можно отрегулировать, повернув маховик, когда требуется ручное вмешательство. Переключатель хода может ограничивать положение механического вращения, а также может использоваться для сброса настроек.

3.1 Привод шагового двигателя

Для работы шагового двигателя требуется драйвер шагового двигателя, который преобразует импульсный сигнал, посылаемый системой управления, в угловое смещение шагового двигателя.Скорость шагового двигателя пропорциональна частоте импульсного сигнала, а угол шага пропорционален количеству импульсов. Когда шаговый двигатель запускается, должен происходить процесс увеличения и уменьшения скорости, и решающее значение имеет конструкция увеличения и уменьшения скорости. Если конструкция не подходит, это вызовет такие проблемы, как остановка шагового двигателя, потеря шага и медленные процессы увеличения и уменьшения скорости. Чтобы добиться увеличения и уменьшения скорости, ступенчатое изменение частоты используется для моделирования процесса линейного изменения частоты.Как показано на Рисунке 4.


Импульс шагового двигателя генерируется таймером 1 и таймером 2. После получения команды от главного компьютера контроллер ATmega16 сначала получает количество шагов, которые необходимо повернуть, а затем открывается в соответствии с соответствующей командой Функция подсчета соответствующего таймера. В программе управления используйте таймер 1 для управления двусторонним импульсным выходом и таймер 2 для управления односторонним импульсным выходом, чтобы завершить управление трехходовым двигателем.

Таймер 2 использует режим CTC, и разрешено прерывание согласования. Посредством прерывания согласования импульс может быть выведен на порт OCR2, а частота горного импульса может быть изменена путем установки значения регистра OCR2. Таймер 1 использует режим коррекции фазы и частоты, устанавливает значения регистров ICR1, OCR1A и OCR1B под разными командами последовательного порта и включает различные прерывания согласования, так что импульсы согласования могут выводиться на порты OC1A и OC1B соответственно. .Регулировка выходной частоты аналогична принципу таймера 2, но необходимо изменить верхний предел счета ICR1. Поскольку трехходовые двигатели не вращаются одновременно, одновременно включается только один таймер, а остальные необходимо выключать.

Во время работы программы устанавливается глобальная переменная для сохранения количества шагов, которые выполняет двигатель. После получения команды от главного компьютера управляющая программа сначала записывает номер шага во встроенную EEPROM и выполняет его.Поскольку данные EEPROM не теряются после отключения питания, система может извлечь данные из EEPROM и выполнить следующую операцию при перезагрузке системы после отключения питания.

3. Регулятор точной регулировки с 2 маховиками

Назначение маховика – в основном реализовать оборудование для точной настройки, чтобы найти подходящую точку измерения. Электронный маховичок имеет всего два импульсных выхода. Разность фаз двух импульсов определяет направление вращения маховика.Управление маховиком использует таймер 0 и режим счета. Таймер 0 не установлен в режим CTC, срабатывает нарастающий фронт, OCR0 равен 1, начальное значение счетчика равно 0, и прерывание разрешено. Когда внешний нарастающий фронт срабатывает, когда счет достигает 1, запускается прерывание, и соответствующий импульсный выход генерируется в соответствии с состоянием маховичка в подпрограмме прерывания.

В подпрограмме прерывания маховичка сначала автоматически сбрасывается счетчик, чтобы дождаться следующего импульса маховичка.Затем определите положительный и отрицательный сигналы и состояние маховичка. ATmega16 генерирует определенное количество импульсов для управления шаговым двигателем в соответствии с информацией о состоянии с помощью метода задержки. В состоянии маховичка есть 3 направления Z, Y и X, а также 3 положения передачи X1, X10 и X100. Если маховик находится в положении X, определенное количество импульсов будет выводиться на соответствующий порт (этот порт также является портом вывода импульсов таймера). Изменение размера задержки может изменить выходную частоту, но поскольку максимальная частота задержанного выходного импульса зависит от кварцевого генератора, выходной импульс в определенной степени подвержен влиянию.Импульс, генерируемый методом задержки, не может точно контролировать угол шага шагового двигателя, но может использоваться для точной настройки.

Положительный и отрицательный сигналы маховика оцениваются триггером D. Используйте импульс маховичка A как сигнал CLK, импульс B как сигнал CP, а также клемму сброса и установите клемму, подключенную к высокому уровню. Когда маховик вращается вперед, разность фаз между импульсом A и импульсом B составляет 90 градусов, и триггер D выдает высокий уровень; если разность фаз между обратным импульсом A и импульсом B отрицательная 90 градусов, выводится низкий уровень.

3.3 Модуль последовательного порта

Главный компьютер и однокристальный компьютер в основном используют асинхронную связь UART, а передача и прием обрабатываются в соответствии с байтами. Когда MCU получает команды от главного компьютера, он использует метод запроса UART для получения данных. Формат связи: начальное слово + управляющий байт + номер шага + конечное слово. Данные используют формат кода международного стандарта ASCII, как показано в таблице 1.

В процессе проектирования компилятор ICCAVR используется для написания управляющей программы микроконтроллера, а функция atoi может использоваться для преобразования шагов формата кода ASCII в целочисленные данные.

изображений AVR, помогающих в процессе планирования

AVR – это промышленное сокращение от Accurate Visual Views (Точное визуальное представление). Это не оценки, а точные визуальные эффекты, которые помогают развеять опасения общественности и местных властей, часто ускоряя процесс подачи заявок на планирование.

просмотра AVR – это общепринятый способ точного отображения проекта в предполагаемом контексте. Его размер и масса отображаются правильно и могут отображаться разными способами.

Эти изображения становятся все более обычным явлением в процессе планирования.Многие крупные схемы в наших городах используют эти изображения в своих заявках на планирование. Часто схема может быть в чувствительной зоне застроенной среды, и с использованием АРН местные власти могут быть уверены в их воздействии или отсутствии воздействия.

Они также могут принести дополнительную пользу заказчику и архитектору за счет обратной разработки проекта. При рассмотрении заявок на новую застройку местные власти часто ссылаются на ключевые места просмотра в наших городах и поселках.Обратное проектирование этих представлений (которое будет рассмотрено в будущих публикациях) может привести к созданию проектной оболочки, чтобы максимально использовать размер и объем схемы.

На изображениях ниже показаны три недавних исследования AVR (чтобы увидеть более крупные версии, щелкните изображения, чтобы открыть новое окно).

Исследование 1

В этом примере свободный участок на переднем плане пригоден для развития. Базовая фотография была сделана.

Фиксированные точки исследуются, и фотография импортируется в программное обеспечение 3D, готовое для сопоставления с камерой.

Модель правильно расположена и ориентирована на камеру. Затем выполняется согласование камеры с использованием различных методов.

После того, как согласование камеры было выполнено и снова проверено, окончательное изображение можно вычислить и вывести несколькими способами. В этом случае финальное изображение должно быть правильно освещенной моделью и иметь указанные материалы.

Исследование 2

Здесь были получены изображения AVR, чтобы показать возможное воздействие нескольких ветряных турбин.Существующий вид сверху с предлагаемым снизу.

Исследование 3

Заключительное исследование ниже показывает существующую ситуацию на уровне крыши в многоквартирном доме в центре города.

Изображения AVR в этом сценарии используются для демонстрации удара на уровне крыши из определенного места просмотра.

Опять же, фиксированные точки исследуются, и эта информация вместе с базовой фотографией импортируется в программное обеспечение 3D, где может происходить согласование камеры.

Модель создана и расположена правильно. Соответствие камеры перепроверено.

Окончательный образ был эволюцией в трех версиях. Первым был вид, который обычно называют, , вид на кабеле . Этот тип изображения используется для демонстрации внешнего экстента предложения без необходимости детализации самой структуры.

Во-вторых, в пределах структуры был добавлен призрачный цвет.

Было добавлено освещение и материалы для создания окончательной версии вида.

Вот и все. Три примера того, как изображения AVR могут помочь объяснить предлагаемые схемы и определить влияние, если таковое имеется, на их окружение.

Следите за Обратное проектирование в будущих блогах.

Быстрое теоретическое преобразование чисел для Ring-LWE на 8-битном встроенном процессоре AVR

3.2. Теоретико-числовое преобразование

В этой статье мы оптимизировали модульную редукцию для высокоскоростной реализации вычислений NTT.Мы выбрали q = 7681 и q = 12 289 простых чисел (т.е. 0x1E01 и 0x3001 в шестнадцатеричном представлении) для целевых параметров, которые широко использовались в предыдущих работах [28,29,30].

Модульное сокращение может быть реализовано с использованием техники битового сдвига и сложения (например, SAMS2) или редукции по Монтгомери, описанной в предыдущих работах [28,29]. Эти методы могут быть дополнительно ускорены за счет использования метода быстрого сокращения доступа на основе оптимизированной таблицы поиска (LUT) для выполнения операций mod 7681 и mod 12 289 в ICISC’17 [30].Основная идея подхода на основе LUT состоит в том, чтобы сначала уменьшить результат, используя 8-битные предварительно вычисленные сокращенные результаты. После этого выполняются крошечные быстрые шаги уменьшения для коротких коэффициентов. Результаты сохраняются в неполном представлении, чтобы оптимизировать количество операций вычитания на этапе сокращения. Этот подход является хорошо известной техникой ленивого сокращения и гарантирует, что последний шаг будет проходить через полное сокращение. В этой статье мы дополнительно оптимизировали подход на основе LUT, используя новые комбинированные (или хорошо согласованные) методы LUT.

Когда целевой простой модуль равен q = 7681, операнд находится в пределах диапазона (0 ~ 0x3FFF). Промежуточный результат частичного произведения (т.е. r0, r1, r2 и r3 in) находится в диапазоне (0 ~ 0xFFFFFFF). Строятся два предварительно вычисленных LUT в пределах 7681. Каждая LUT получает 8-битный ввод. Первый вход находится в пределах 17 ~ 24 бит (т.е. r2 in). При передаче LUT 8-битный ввод преобразуется в 13-битный результат (≈ ((IR div 216) mod 28) mod 7681). Вывод добавляется к промежуточному результату (т.е.e., r0 и r1 in), и это может сгенерировать 17-битный промежуточный результат (т. е. результат шага 2 в; добавление 13-битного результата и 16-битного результата). После этого две отдельные части, переданные во вторую LUT, поступают из разных переменных: 14-17 биты взяты из результата после шага 2 in, а 25-28 биты – из входной переменной r3. (Для двух LUT требуется всего 1 КБ (28 × 2 + 28 × 2). Оба LUT хранятся в памяти FLASH целевых 8-битных микроконтроллеров AVR. Учитывая, что платформы 8-битных AVR поддерживают память FLASH , которая обеспечивает хранение только для записи.Размер FLASH памяти составляет от 128 до 384 КБ, в зависимости от микроконтроллеров. Хранилище для LUT (1 КБ ~ 1,5 КБ) незначительно на целевых процессорах с 128 ~ 384 КБ.). Вывод второй LUT – это 13-битные результаты (≈ (IR div 213) mod 7681), которые добавляются к оставшимся промежуточным результатам (т.е. t1 и t0 in). Сложение дает 14-битные результаты. Предыдущая работа требует окончательного сокращения после двух обращений к LUT, в то время как предлагаемый метод завершает вычисление только после двух обращений к LUT.За счет удаления последней ступени восстановления производительность улучшается еще больше.

Быстрое сокращение на основе таблицы поиска (LUT) для q = 7681, ①: доступ к LUT; ②: сложение; ③: по модулю; ④: конкатенация; ⑤: доступ к LUT; ⑥: сложение.

Подробная модульная редукция приведена в. Промежуточный результат продукта хранится в четырех регистрах (r3, r2, r1, r0). Разные цвета представляют разные регистры, длина регистра 8 бит. Цветной блок и белый блок представляют используемые и не используемые для вычислений соответственно.Предлагаемое сокращение на 7681 дается следующим образом:

Сначала выполняется доступ к LUT с переменной (r2). Эта операция выводит 13-битные результаты (т. Е. S1 и s0). После этого выходы (т.е. s1 и s0) добавляются к промежуточным результатам (т.е. r1 и r0). Добавление 16-битных и 13-битных операндов дает 17-битный результат. Затем из промежуточных результатов извлекаются значения ниже 13 бит (т. Е. K2, k1, k0). 13-битный результат сохраняется в переменных (t1, t0). Наивысшая конечность (r3) и другой 4-битный промежуточный результат (т.е., (k2, k1) & 0x1E0) объединяются для генерации 8-битного мудрого значения. Во-вторых, выполняется доступ к LUT с сгенерированным 8-битным вводом. Эта операция генерирует 13-битные результаты (т. Е. S1 и s0). Наконец, промежуточные результаты (t1, t0) и выходы LUT (т.е. s1 и s0) суммируются. Это может привести к окончательному 14-битному результату.

В алгоритме 2 описывается модульное снижение уровня исходного кода на основе LUT. Во-первых, на шагах 1 ~ 13 метод умножения MOV-and-ADD используется для выполнения 16-битного умножения.Получается 28-битный промежуточный результат, который сохраняется в 4 8-битных регистрах ( R18, R19, R20, R21 ). После этого выполняется операция сокращения на основе LUT. Вход и выход LUT имеют длину 8 бит и 16 бит соответственно.

71475 ДОБАВИТЬ R19, R0 1288 914 914 , R1
Алгоритм 2 Модульное сокращение исходного кода на основе LUT (mod 7681)
Вход: операнды R22, R23, R24, R25 17: LDI R31, hi8 LUT1_H)
18: LPM R23, Z
Выход: результаты {R24, R25}

19: ДОБАВИТЬ R18, R22
1: CLR R26 { MOV-and-ADD } 20: ADC R19, R23

2:

MUL R24, R22
21: ADC R20, R20 { Повторное использование регистра }
3: MOVW R18, R0
4: MUL R25, R23 22: MOV R30, R19
5: MOVW R20, R0 I R19, I R19
24: LSR R20
6: MOVW R18, R0 25: ROR R30
8: MOVW R18, R0 26: ANDI R30, 0XF0
914 R18, 914 MOVW 27: ADD R30, R21
28: LDI R31, hi8 (LUT2_L) { LUT доступ }
10: MOVW R18, R0 29: LPM R24, Z
11: MOVW R18, R0 ADC
30: LDI R31, hi8 (LUT2_H)
13: АЦП R21, R26 31: LPM R25, Z 9 914
14: MOV R30, R20 32: ДОБАВИТЬ R24, R18
15: LDI R31, hi814 914 914 {LUT1579 LUT1_LUT1_LUT1579 Доступ к LUT } 33: ADC R25, R19
16: LPM R22, Z 34: CLR R1

Алгоритм 1 полностью реализован на языке ассемблера для высокоскоростной реализации NTT.Их можно реализовать, вызывая каждую функцию независимо. Безусловно, такой подход эффективен для сопровождения программ. Однако у этого подхода есть недостатки с точки зрения производительности. Во-первых, для каждой операции требуется процедура вызова функции. Процедура вызова функции требует управления стеком и потока перехода программы. После выполнения функции также требуется процесс возврата. Во-вторых, все переменные должны храниться в памяти. Этот процесс создает дополнительные накладные расходы на загрузку памяти и сохранение в доступе переменных.Используя реализацию сборки, мы значительно сокращаем количество вызовов функций и обращений к памяти.

Когда целевой простой модуль равен q = 12 289, операнд находится в диапазоне (0 ~ 0x7FFF). Промежуточный результат частичного произведения находится в диапазоне (0 ~ 0x3FFFFFFF). Строятся два предварительно вычисленных LUT в пределах q = 12 289. Каждая LUT получает 8-битный ввод. Первый вход находится в пределах 17 ~ 24 бит. При передаче LUT 8-битный ввод преобразуется в 14-битный результат (≈ ((IR div 216) mod 28) mod 12,289).Выход добавляется к промежуточному результату (т. Е. R0 и r1 in), и это может генерировать 17-битный промежуточный результат (т. Е. Шаг 2; сложение 14-битного результата и 16-битного результата). После этого две отдельные части, переданные во вторую LUT, поступают из разных переменных, где 15 ~ 17-е биты взяты из результата после шага 2 в, а 25 ~ 30-ые ​​биты взяты из входной переменной r3 (Для обоих LUT требуется только 1,5 КБ (28 × 2 + 29 × 2) пространства памяти. Два LUT хранятся в области памяти FLASH ).Вывод второй LUT - это 14-битные результаты (≈ (IR div 214) mod 12,289), которые добавляются к оставшимся промежуточным результатам (т.е. t1 и t0 in). Сложение дает 15-битные результаты.

Быстрое сокращение на основе таблицы поиска для q = 12 289, ①: доступ к LUT; ②: сложение; ③: по модулю; ④: конкатенация; ⑤: доступ к LUT; ⑥: сложение.

Подробное модульное сокращение на 12 289 приведено в, а предлагаемое сокращение на 12 289 представлено следующим образом:

Во-первых, выполняется доступ к LUT с переменной (r2).Эта операция выводит 14-битные результаты (т. Е. S1 и s0). После этого выходы (т.е. s1 и s0) добавляются к промежуточным результатам (т.е. r1 и r0). Добавление 16-битных и 14-битных операндов дает 17-битный результат. Затем из промежуточных результатов извлекаются значения ниже 14 бит (т. Е. K2, k1, k0). 14-битный результат сохраняется в переменных (t1, t0). Наивысшая конечность (r3) и другой 3-битный промежуточный результат (т.е. (k2, k1) & 0x1C0) объединяются для генерации 9-битного значения.Во-вторых, выполняется доступ к LUT с сгенерированным 9-битным вводом. Эта операция генерирует 14-битные результаты (т. Е. S1 и s0). Наконец, промежуточные результаты (t1, t0) и выходы LUT (т.е. s1 и s0) суммируются. Это может привести к окончательному 15-битному результату.

Подробный исходный код для быстрой модульной редукции на основе LUT приведен в алгоритме 3.

ANDI R30, ADC R21, R26 1288 447
Алгоритм 3 Модульное сокращение исходного кода на основе LUT (mod 12,289)
Вход: операнды R22, R23, R24, R25 17: LDI R31, hi8 LUT1_H)
18: LPM R23, Z
Выход: результаты {R24, R25}

19: ДОБАВИТЬ R18, R22
1: CLR R26 { MOV-and-ADD } 20: ADC R19, R23

2:

MUL R24, R22
21: ADC R20, R20 { Повторное использование регистра }
3: MOVW R18, R0 900 79
4: MUL R25, R23 22: MOV R30, R19
5: MOVW R20, R0

I R19 0X3F
24: ANDI R20, 0X01
6: MUL R24, R23 25: XCI R30,
7: ДОБАВИТЬ R19, R0
8: ADC R20, R1 26: ADD R30, R21 ADC
27: LDI R31, hi8 (LUT2_L) { LUT доступ }
28: ADD R31, R20
10: MUL R25, R22 29: LPM R24, Z
11: ADD R19, R0
АЦП R20, R1 30: LDI R31, hi8 (LUT2_H)
13: АЦП R21, R26 31: ADD R31 4
32: л / мин R25, Z
14: MOV R30, R20
15: LDI R14UT1_L 900 (hi8) { доступ к LUT } 33: ADD R24, R18
16: LPM R22, Z 34: ADC R25, R19
35: CLR R1

На шагах 1 ~ 13 два 15-битных коэффициента умножаются и выдают 30-битный промежуточный результат.Результат сохраняется в 4 8-битных регистрах ( R18, R19, R20, R21 ). После умножения выполняется модульная редукция. Первый LUT принимает 8-битный ввод и генерирует 16-битный вывод.

На шагах 14-15 биты в диапазоне от 17-го до 24-го ( R20 ) назначаются младшему 8-битному адресу ( R30 ). Старший 8-битный адрес LUT1_L назначается регистру ( R31 ). На этапе 16, FLASH Доступ к памяти к первой LUT выполняется с помощью команды LPM .Инструкция LPM потребляет 3 тактовых цикла на каждый байт. На шагах 17 ~ 18 загружается старшая часть LUT1 (то есть LUT1_H). Это отдельный доступ к выровненному адресу памяти. На шагах 19 ~ 21 добавляются выходные данные LUT1 и промежуточный результат. Бит переноса, сгенерированный на этапе 20, сохраняется в регистре ( R20 ). После этого на шагах 22 ~ 25 объединяются два промежуточных результата. На шагах 26 ~ 32 доступ к LUT2 выполняется методом доступа к выровненной памяти. Наконец, сокращенные результаты и промежуточные результаты складываются.Такой подход обеспечивает 15-битные промежуточные результаты.

Чтобы ускорить доступ к памяти, мы использовали два различных оптимизированных метода доступа к памяти. Первый метод - это доступ к памяти в выровненном формате. Старший 8-битный адрес всегда постоянен, если смещение составляет 8 бит. Младший байт обновляется только разными смещениями для доступа к пространству памяти. Подробное описание приведено ниже (эти методы определены, где R1 , R24 , R25 , R30 , R31 , R26 и Z - нулевое значение, первое входное значение, второе входное значение, нижняя часть адреса памяти, верхняя часть адреса памяти, результат и указатель Z соответственно).

Инициализация 8-битного выровненного доступа:

MOV R30, R24 → LDI R31, hi8 (LUT) → LPM R22, Z

Второй шаг 8-битного выровненного доступа:

MOV R30, R24 → LPM R22, Z

Второй подход - это отдельный доступ к памяти для 16-битных выходов LUT. LUT для целевого модуля выводит 14-битные и 15-битные результаты для 7681 и 12 289 соответственно. Для доступа к LUT требуются 2-байтовые выровненные смещения, чтобы получить 14-битный или 15-битный результат, что означает 9-битные смещения.В этом шаблоне доступа выровненный доступ к памяти невозможен, поскольку размер смещения увеличивается с 8 бит до 9 бит. Чтобы решить эту проблему, мы разделили один 16-битный вывод LUT на две 8-битные части. Первый вывод предназначен для более низкого 8-битного результата, а второй вывод - для более высокого 8-битного результата. Подробный метод описан в. В отличие от предыдущей конструкции LUT, создаются две разделенные LUT. При этой настройке LUT выровненный доступ к памяти может быть эффективно выполнен.

Сравнение конструкции LUT, ( a ) предыдущий метод, ( b ) предлагал раздельный доступ к памяти.Желтые и зеленые блоки представляют собой верхнюю и нижнюю части LUT соответственно.

Предлагаемый метод модульной редукции является общим подходом для любых простых чисел для решетчатых схем. По этой причине предлагаемый метод без труда распространяется на другие простые числа. Определенно, предложенный метод работает для кандидатов в NIST PQC на основе решеток, таких как NewHope и CRYPSTALS-KYBER [33,34].

3.2.1. Дискретная гауссова выборка

Дискретная гауссова выборка - важная часть схемы Ring-LWE.Для метода быстрой выборки мы использовали метод выборки Кнута – Яо с байтовым сканированием [28,35]. Этот метод байтового сканирования производит выборку значения побайтно, а не побитно. Однако исходная выборка не является безопасным подходом к временной атаке и простому анализу мощности. Сэмплер выполняет большую часть работы с доступом к LUT. Когда будет получен правильный результат, отбор проб прекращается. По этой причине время сильно зависит от входного значения (т. Е. Секретного значения). Для решения этой проблемы используется метод случайного перемешивания после случайной выборки [35].Подход сначала проверяет результаты целиком. После этого все результаты случайным образом перемешиваются со случайными числами. Метод случайного перемешивания эффективно устраняет связь между случайными выборками и информацией о времени. Коэффициент успешности атаки снижен с 1 до 1256. Однако эта контрмера также уязвима для изощренных атак по побочным каналам [36]. По этой причине целевое приложение нашего подхода ограничено простыми узлами Интернета вещей с базовым уровнем безопасности.

3.2.2. Генератор псевдослучайных чисел на основе AES

Генерация случайных чисел тесно связана с безопасностью схем Ring-LWE.Предыдущие реализации Ring-LWE использовали алгоритм генератора псевдослучайных чисел (PRNG) на основе AES (доступен на http://www.atmel.com/Images/article_random_number.pdf). Алгоритм PRNG запускает блочный шифр AES в режиме счетчика и использует выходные данные как случайные числа. Последний 8-битный микроконтроллер AVR ATxmega128A1 оснащен ускорителем криптографии AES, который выполняет шифрование данных на основе AES-128 с достаточно быстрыми вычислениями (вычисление занимает около 375 тактовых циклов для 128-битного открытого текста) и небольшой объем памяти для управления данными AES и управления потоком программа.Режим счетчика с аппаратной поддержкой на основе AES превосходит программные реализации блочного шифра AES (около 3521 тактовый цикл для 128-битного открытого текста).

Кроме того, ускоритель криптографии AES и арифметико-логический блок (ALU) микроконтроллера могут независимо выполняться на целевой машине, что скрывает задержку для шифрования AES в арифметическом выполнении [28]. Подробное аппаратное шифрование AES выглядит следующим образом. Аппаратный ускоритель сначала устанавливает ключ в адрес 0x00C3 .Текст загружается по адресу памяти 0x00C2 . После этого адрес памяти 0x00C0 устанавливается на значение 0x80 для выполнения шифрования AES-128. Эта операция занимает всего 375 тактов для 128-битного открытого текста. В этот период одновременно могут выполняться другие операции. Прекращение шифрования AES осуществляется проверкой адреса памяти 0x00C1 . Когда значение в памяти ниже значения 0x80 , это означает, что шифрование завершено.

Однако ускоритель AES ATxmega128A1 может поддерживать только 128-битный ключ, чего недостаточно для долгосрочной безопасности, например 192-битного и 256-битного уровней безопасности. Однако в предыдущих работах использовался 128-битный аппаратный ускоритель AES для 256-битной схемы, чтобы достичь высокой производительности, жертвуя безопасностью [27,29,30]. В [28] они использовали только программное обеспечение AES из AVR Crypto Lib для долгосрочного уровня безопасности (т. Е. 256-битного уровня безопасности). Для шифрования AES-256 требуется 3521 такт для шифрования блока с 256-битным ключом (доступно в http: // avrcryptolib.das-labor.org/trac). В отличие от предыдущих работ, мы приняли самую последнюю оптимизированную реализацию из [32]. Реализация использовала уникальную функцию режима счетчика (CTR) блочного шифра AES. В режиме работы счетчика небольшая часть данных обновляется, а оставшаяся часть остается без изменений. Метод сначала генерирует кеш-таблицу, и кеш-таблица используется для пропуска Раунда 0, Раунда 1 и части Раунда 2.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *