Koordinace strukturních logických obvodů s výkonovými obvody

Vývoj strukturních logických obvodů na bezkontaktních logických prvcích téměř vždy znamená, že spínání výkonových obvodů, které budou řízeny logickým obvodem, musí být provedeno také na bezkontaktních prvcích, kterými mohou být tyristory, triaky, optoelektronická zařízení .

Výjimkou z tohoto pravidla mohou být pouze relé pro sledování napětí, proudu, výkonu a dalších parametrů, které dosud nebyly přeneseny na bezkontaktní prvky. Rozdíl v parametrech výstupních signálů strukturních logických obvodů a parametrů spínacího zařízení vyžaduje řešení problému přizpůsobení těchto parametrů.

Úkolem přizpůsobení je převést výstupní signál logického obvodu na signál s takovými parametry, které by převyšovaly analogické parametry vstupních obvodů bezkontaktních spínacích zařízení.

Řešení tohoto problému závisí na parametrech zátěže silového obvodu.Pro zátěže s nízkým výkonem nebo spínací signální obvody nemusí být vůbec vyžadována žádná zvláštní koordinace. V tomto případě musí být zatěžovací proud výstupního logického prvku větší nebo v krajním případě roven vstupnímu proudu optočlenu, tzn. Proud LED nebo součet proudů LED, pokud výstupní funkce řídí více silových obvodů.

Při splnění této podmínky není nutná žádná dohoda. Stačí zvolit optotyristor s proudem LED menším, než je zatěžovací proud výstupního logického prvku, a proud fototyristoru je větší než jmenovitý proud zahrnutého elektrického obvodu.

V takových obvodech je výstupní signál z logického prvku přiváděn do LED optočlenu, který zase řídí spínání nízkoproudého výkonového obvodu zátěže nebo signálního prvku.

Pokud takový optočlen nelze vybrat, stačí v takových případech vybrat poslední prvek logického obvodu, který implementuje logickou funkci se zvýšeným větvením nebo s otevřeným kolektorem, pomocí kterého lze získat potřebné parametry obvodu. výstupní logický signál a přímo jej přiveďte na LED optočlenu. V tomto případě je nutné vybrat přídavný zdroj a vypočítat omezovací rezistor otevřeného kolektoru (viz obr. 1).

Rýže. 1. Schémata připojení optočlenů na výstup logických prvků: a — na logickém prvku s otevřeným kolektorem; b — zahrnutí optočlenu do emitoru tranzistoru; c – obvod se společným emitorem

Takže například rezistor Rk (obr. 1 a) lze vypočítat z následujících podmínek:

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

kde E je zdrojové napětí, které se může rovnat zdrojovému napětí pro logické čipy, ale musí být větší než 2,5K; K je počet LED zapojených do série k výstupu mikroobvodu, přičemž se má za to, že na každou LED připadá přibližně 2,5 V; Iin je vstupní proud optočlenu, tedy proud LED.

Pro tento spínací obvod by proud přes rezistor a LED neměl překročit proud čipu. Pokud plánujete připojit velké množství LED k výstupu mikroobvodu, doporučuje se jako logické prvky zvolit logiku s vysokým prahem.

Úroveň jediného signálu pro tuto logiku dosahuje 13,5 V. Výstup takové logiky lze tedy přivést na vstup tranzistorového spínače a k emitoru lze zapojit až šest LED v sérii (obr.1b) (schéma ukazuje jeden optočlen). V tomto případě se hodnota proud omezujícího rezistoru Rk určí stejným způsobem jako u obvodu na obr. 1a. S nízkoprahovou logikou lze LED spínat paralelně. V tomto případě lze hodnotu odporu rezistoru Rk vypočítat podle vzorce:

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

Tranzistor musí být zvolen s přípustným kolektorovým proudem převyšujícím celkový proud všech paralelně zapojených LED, přičemž výstupní proud logického prvku musí tranzistor spolehlivě otevřít.

Na Obr. 1c znázorňuje obvod se zahrnutím LED do kolektoru tranzistoru. LED diody v tomto obvodu mohou být zapojeny sériově a paralelně (nezobrazeno na schématu). Odpor Rk v tomto případě bude roven:

Rk = (E – K2,5) / (N * Iin),

kde — N je počet paralelních větví LED.

U všech vypočítaných rezistorů je nutné spočítat jejich výkon podle známého vzorce P = I2 R. Pro výkonnější uživatele je nutné použít tyristorové nebo triakové spínání. V tomto případě lze optočlen použít i pro galvanické oddělení konstrukčního logického obvodu a silového obvodu výkonné zátěže.

Ve spínacích obvodech asynchronních motorů nebo třífázových sinusových proudových zátěží se doporučuje použít triaky, které jsou spouštěny optickými tyristory a ve spínacích obvodech se stejnosměrnými motory nebo jinými stejnosměrnými zátěžemi se doporučuje použít tyristory... Příklady spínacích obvodů pro AC a DC obvody jsou na Obr. 2 a Obr. 3.

Rýže. 2. Komunikační schémata třífázového asynchronního motoru

Rýže. 3. Komutační obvod stejnosměrného motoru

Obrázek 2a ukazuje spínací schéma třífázového asynchronního motoru, jehož jmenovitý proud je menší nebo roven jmenovitému proudu optického tyristoru.

Na obrázku 2b je schéma spínání indukčního motoru, jehož jmenovitý proud nelze spínat optickými tyristory, ale je menší nebo roven jmenovitému proudu řízeného triaku. Jmenovitý proud optického tyristoru se volí podle řídicího proudu řízeného triaku.

Obrázek 3a ukazuje spínací obvod stejnosměrného motoru, jehož jmenovitý proud nepřekračuje maximální povolený proud optotyristoru.

Obrázek 3b ukazuje podobné spínací schéma stejnosměrného motoru, jehož jmenovitý proud nelze spínat optickými tyristory.