Koordinácia konštrukčných logických obvodov so silovými obvodmi

Vývoj štrukturálnych logických obvodov na bezkontaktných logických prvkoch takmer vždy znamená, že spínanie výkonových obvodov, ktoré budú riadené logickým obvodom, sa musí vykonávať aj na bezkontaktných prvkoch, ktorými môžu byť tyristory, triaky, optoelektronické zariadenia. .

Výnimkou z tohto pravidla môžu byť len relé na sledovanie napätia, prúdu, výkonu a iných parametrov, ktoré ešte neboli prenesené na bezkontaktné prvky. Rozdiel v parametroch výstupných signálov štrukturálnych logických obvodov a v parametroch spínacieho zariadenia si vyžaduje riešenie problému zosúladenia týchto parametrov.

Úlohou prispôsobenia je previesť výstupný signál logického obvodu na signál s takými parametrami, ktoré by presahovali analogické parametre vstupných obvodov bezkontaktných spínacích zariadení.

Riešenie tohto problému závisí od parametrov zaťaženia napájacieho obvodu.Pre záťaže s nízkym výkonom alebo spínacie signálne obvody nemusí byť potrebná žiadna špeciálna koordinácia. V tomto prípade musí byť zaťažovací prúd výstupného logického prvku väčší alebo v krajnom prípade rovný vstupnému prúdu optočlena, t.j. Prúd LED alebo súčet prúdov LED, ak výstupná funkcia riadi viacero napájacích obvodov.

Ak je táto podmienka splnená, nie je potrebná žiadna dohoda. Stačí zvoliť optotyristor s prúdom LED menším ako je zaťažovací prúd výstupného logického prvku a prúd fototyristora je väčší ako menovitý prúd zahrnutého elektrického obvodu.

V takýchto obvodoch je výstupný signál z logického prvku privádzaný do LED optočlena, ktorý následne riadi spínanie nízkoprúdového výkonového obvodu záťažového alebo signálneho prvku.

Ak takýto optočlen nie je možné zvoliť, v takýchto prípadoch stačí zvoliť posledný prvok logického obvodu, ktorý implementuje logickú funkciu so zvýšeným pomerom vetvenia alebo s otvoreným kolektorom, pomocou ktorého získate potrebné parametre obvodu. výstupný logický signál a priveďte ho priamo na LED optočlena. V tomto prípade je potrebné zvoliť prídavný zdroj a vypočítať obmedzovací odpor otvoreného kolektora (viď obr. 1).

Ryža. 1. Schémy pripojenia optočlenov na výstup logických prvkov: a — na logickom prvku s otvoreným kolektorom; b — zahrnutie optočlena do emitora tranzistora; c — obvod so spoločným emitorom

Takže napríklad rezistor Rk (obr. 1 a) možno vypočítať z nasledujúcich podmienok:

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

kde E je zdrojové napätie, ktoré sa môže rovnať zdrojovému napätiu pre logické čipy, ale musí byť väčšie ako 2,5 K; K je počet LED zapojených do série na výstup mikroobvodu, pričom sa predpokladá, že na každú LED pripadá približne 2,5 V; Iin je vstupný prúd optočlena, to znamená prúd LED.

Pre tento spínací obvod by prúd cez odpor a LED nemal prekročiť prúd čipu. Ak plánujete pripojiť veľké množstvo LED k výstupu mikroobvodu, potom sa odporúča zvoliť logiku s vysokým prahom ako logické prvky.

Úroveň jediného signálu pre túto logiku dosahuje 13,5 V. Výstup takejto logiky teda môže byť privedený na vstup tranzistorového spínača a až šesť LED môže byť zapojených do série k emitoru (obr.1b) (schéma ukazuje jeden optočlen). V tomto prípade sa hodnota odporu obmedzujúceho prúd Rk určí rovnakým spôsobom ako pre obvod na obr. 1a. S nízkoprahovou logikou je možné LED diódy zapínať paralelne. V tomto prípade možno hodnotu odporu odporu Rk vypočítať podľa vzorca:

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

Tranzistor musí byť zvolený s prípustným kolektorovým prúdom presahujúcim celkový prúd všetkých paralelne zapojených LED, pričom výstupný prúd logického prvku musí tranzistor spoľahlivo otvárať.

Na obr. 1c znázorňuje obvod so zahrnutím LED do kolektora tranzistora. LED diódy v tomto obvode môžu byť zapojené do série a paralelne (nie je znázornené na schéme). Odpor Rk sa v tomto prípade bude rovnať:

Rk = (E – K2,5) / (N * Iin),

kde — N je počet paralelných vetiev LED.

Pre všetky vypočítané odpory je potrebné vypočítať ich výkon podľa známeho vzorca P = I2 R. Pre výkonnejších používateľov je potrebné použiť tyristorové alebo triakové spínanie. V tomto prípade možno optočlen použiť aj na galvanické oddelenie konštrukčného logického obvodu a výkonového obvodu výkonnej záťaže.

V spínacích obvodoch asynchrónnych motorov alebo trojfázových sínusových prúdových záťaží sa odporúča použiť triaky, ktoré sú spúšťané optickými tyristormi a v spínacích obvodoch s jednosmernými motormi alebo inými jednosmernými záťažami sa odporúča použiť tyristory... Príklady spínacích obvodov pre AC a DC obvody sú na obr. 2 a obr. 3.

Ryža. 2. Komunikačné schémy trojfázového asynchrónneho motora

Ryža. 3. Komutačný obvod jednosmerného motora

Obrázok 2a znázorňuje spínací diagram trojfázového asynchrónneho motora, ktorého menovitý prúd je menší alebo rovný menovitému prúdu optického tyristora.

Obrázok 2b znázorňuje schému spínania indukčného motora, ktorého menovitý prúd nemožno spínať optickými tyristormi, ale je menší alebo rovný menovitému prúdu riadeného triaku. Menovitý prúd optického tyristora sa volí podľa riadiaceho prúdu riadeného triaku.

Obrázok 3a znázorňuje spínací obvod jednosmerného motora, ktorého menovitý prúd nepresahuje maximálny povolený prúd optotyristora.

Obrázok 3b znázorňuje podobnú schému spínania jednosmerného motora, ktorého menovitý prúd nemožno spínať optickými tyristormi.