Συντονισμός δομικών λογικών κυκλωμάτων με κυκλώματα ισχύος

Η ανάπτυξη δομικών λογικών κυκλωμάτων σε λογικά στοιχεία χωρίς επαφή σχεδόν πάντα συνεπάγεται ότι η μεταγωγή των κυκλωμάτων ισχύος που θα ελέγχονται από το λογικό κύκλωμα πρέπει να πραγματοποιείται και σε στοιχεία χωρίς επαφή, τα οποία μπορεί να είναι θυρίστορ, τριακ, οπτοηλεκτρονικές συσκευές .

Εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα μπορούν να είναι μόνο τα ρελέ για την παρακολούθηση της τάσης, του ρεύματος, της ισχύος και άλλων παραμέτρων που δεν έχουν ακόμη μεταφερθεί σε στοιχεία χωρίς επαφή. Η διαφορά στις παραμέτρους των σημάτων εξόδου των δομικών λογικών κυκλωμάτων και των παραμέτρων του εξοπλισμού μεταγωγής απαιτεί την επίλυση του προβλήματος της αντιστοίχισης αυτών των παραμέτρων.

Η εργασία αντιστοίχισης είναι η μετατροπή του σήματος εξόδου του λογικού κυκλώματος σε ένα σήμα με τέτοιες παραμέτρους που θα υπερέβαιναν τις ανάλογες παραμέτρους των κυκλωμάτων εισόδου του εξοπλισμού μεταγωγής χωρίς επαφή.

Η λύση σε αυτό το πρόβλημα εξαρτάται από τις παραμέτρους φορτίου του κυκλώματος ισχύος.Για φορτία χαμηλής ισχύος ή κυκλώματα σήματος μεταγωγής, ενδέχεται να μην απαιτείται καθόλου ειδικός συντονισμός. Στην περίπτωση αυτή, το ρεύμα φορτίου του λογικού στοιχείου εξόδου πρέπει να είναι μεγαλύτερο ή, στην ακραία περίπτωση, ίσο με το ρεύμα εισόδου του οπτικού συζεύκτη, δηλ. Ρεύμα LED ή το άθροισμα των ρευμάτων LED εάν η λειτουργία εξόδου ελέγχει πολλαπλά κυκλώματα ισχύος.

Όταν πληρούται αυτή η προϋπόθεση, δεν απαιτείται συμφωνία. Αρκεί απλώς να επιλέξετε ένα οπτοθυρίστορ με ρεύμα LED μικρότερο από το ρεύμα φορτίου του λογικού στοιχείου εξόδου και το ρεύμα φωτοθυρίστορ είναι μεγαλύτερο από το ονομαστικό ρεύμα του ηλεκτρικού κυκλώματος που περιλαμβάνεται.

Σε τέτοια κυκλώματα, το σήμα εξόδου από το λογικό στοιχείο τροφοδοτείται στο LED ενός οπτικού συζεύκτη, ο οποίος με τη σειρά του ελέγχει τη μεταγωγή του κυκλώματος ισχύος χαμηλού ρεύματος του φορτίου ή του στοιχείου σήματος.

Εάν δεν μπορεί να επιλεγεί ένας τέτοιος οπτοζεύκτης, σε τέτοιες περιπτώσεις αρκεί να επιλέξετε το τελευταίο στοιχείο του λογικού κυκλώματος, το οποίο υλοποιεί τη λογική συνάρτηση με αυξημένο λόγο διακλάδωσης ή με ανοιχτό συλλέκτη, με τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε τις απαραίτητες παραμέτρους του εξόδου λογικό σήμα και εφαρμόστε το απευθείας στο LED του οπτικού συζεύκτη. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι απαραίτητο να επιλέξετε μια πρόσθετη πηγή και να υπολογίσετε την περιοριστική αντίσταση του ανοιχτού συλλέκτη (βλ. Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Σχέδια σύνδεσης οπτικών συζεύξεων στην έξοδο λογικών στοιχείων: α — σε λογικό στοιχείο με ανοιχτό συλλέκτη. β — συμπερίληψη ενός οπτικού συζεύκτη στον πομπό του τρανζίστορ. γ — κύκλωμα κοινού εκπομπού

Έτσι, για παράδειγμα, η αντίσταση Rk (Εικ. 1 α) μπορεί να υπολογιστεί από τις ακόλουθες συνθήκες:

Rk = (E-2,5K) / Iin,

όπου E είναι μια τάση πηγής, η οποία μπορεί να είναι ίση με την τάση πηγής για λογικά τσιπ, αλλά πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 2,5K. K είναι ο αριθμός των LED που συνδέονται σε σειρά στην έξοδο του μικροκυκλώματος, ενώ θεωρείται ότι πέφτουν περίπου 2,5 V σε κάθε LED. Το Iin είναι το ρεύμα εισόδου του οπτικού συζεύκτη, δηλαδή το ρεύμα του LED.

Για αυτό το κύκλωμα μεταγωγής, το ρεύμα μέσω της αντίστασης και του LED δεν πρέπει να υπερβαίνει το ρεύμα του τσιπ. Εάν σκοπεύετε να συνδέσετε μεγάλο αριθμό LED στην έξοδο του μικροκυκλώματος, τότε συνιστάται να επιλέξετε λογική με υψηλό κατώφλι ως λογικά στοιχεία.

Η στάθμη ενός σήματος για αυτή τη λογική φτάνει τα 13,5 V. Έτσι, η έξοδος αυτής της λογικής μπορεί να εφαρμοστεί στην είσοδο ενός διακόπτη τρανζίστορ και έως έξι LED μπορούν να συνδεθούν σε σειρά σε έναν πομπό (Εικ. 1 β) (το διάγραμμα δείχνει έναν οπτικό συζεύκτη). Σε αυτή την περίπτωση, η τιμή της αντίστασης περιορισμού ρεύματος Rk προσδιορίζεται με τον ίδιο τρόπο όπως για το κύκλωμα στο σχ. 1 α. Με τη λογική χαμηλού κατωφλίου, τα LED μπορούν να αλλάξουν παράλληλα. Σε αυτή την περίπτωση, η τιμή αντίστασης της αντίστασης Rk μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο:

Rk = (E — 2,5) / (K * Iin).

Το τρανζίστορ πρέπει να επιλέγεται με επιτρεπόμενο ρεύμα συλλέκτη που υπερβαίνει το συνολικό ρεύμα όλων των LED που συνδέονται παράλληλα, ενώ το ρεύμα εξόδου του λογικού στοιχείου πρέπει να ανοίγει αξιόπιστα το τρανζίστορ.

Στο σχ. Το 1 c δείχνει ένα κύκλωμα με τη συμπερίληψη LED στον συλλέκτη του τρανζίστορ. Τα LED σε αυτό το κύκλωμα μπορούν να συνδεθούν σε σειρά και παράλληλα (δεν φαίνεται στο διάγραμμα). Η αντίσταση Rk σε αυτή την περίπτωση θα είναι ίση με:

Rk = (E — K2,5) / (N * Iin),

όπου — N είναι ο αριθμός των παράλληλων διακλαδώσεων LED.

Για όλες τις υπολογιζόμενες αντιστάσεις, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η ισχύς τους σύμφωνα με τον γνωστό τύπο P = I2 R. Για πιο ισχυρούς χρήστες, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε διακόπτη θυρίστορ ή τριάκ. Σε αυτή την περίπτωση, ο οπτικός συζευκτήρας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για γαλβανική απομόνωση του δομικού λογικού κυκλώματος και του κυκλώματος ισχύος του εκτελεστικού φορτίου.

Σε κυκλώματα μεταγωγής ασύγχρονων κινητήρων ή τριφασικών ημιτονοειδών φορτίων ρεύματος, συνιστάται η χρήση triac που ενεργοποιούνται από οπτικά θυρίστορ και σε κυκλώματα μεταγωγής με κινητήρες DC ή άλλα φορτία συνεχούς ρεύματος, συνιστάται η χρήση θυρίστορ... Παραδείγματα κυκλωμάτων μεταγωγής για κυκλώματα AC και DC φαίνονται στο Σχ. 2 και εικ. 3.

Ρύζι. 2. Σχήματα επικοινωνίας τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα

Ρύζι. 3. Κύκλωμα μεταγωγής κινητήρα συνεχούς ρεύματος

Το σχήμα 2α δείχνει το διάγραμμα μεταγωγής ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα του οποίου το ονομαστικό ρεύμα είναι μικρότερο ή ίσο με το ονομαστικό ρεύμα του οπτικού θυρίστορ.

Το Σχήμα 2β δείχνει το σχήμα μεταγωγής ενός κινητήρα επαγωγής, το ονομαστικό ρεύμα του οποίου δεν μπορεί να αλλάξει από οπτικά θυρίστορ, αλλά είναι μικρότερο ή ίσο με το ονομαστικό ρεύμα του ελεγχόμενου τριάκ. Το ονομαστικό ρεύμα του οπτικού θυρίστορ επιλέγεται σύμφωνα με το ρεύμα ελέγχου του ελεγχόμενου τριάκ.

Το σχήμα 3α δείχνει το κύκλωμα μεταγωγής ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος του οποίου το ονομαστικό ρεύμα δεν υπερβαίνει το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα του οπτοθυρίστορ.

Το Σχήμα 3β δείχνει ένα παρόμοιο σχήμα μεταγωγής ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος του οποίου το ονομαστικό ρεύμα δεν μπορεί να αλλάξει με οπτικά θυρίστορ.