Koordinacija strukturnih logičkih sklopova s energetskim krugovima
Razvoj strukturnih logičkih sklopova na beskontaktnim logičkim elementima gotovo uvijek podrazumijeva da se preklapanje energetskih krugova kojima će upravljati logički sklop također mora provoditi na beskontaktnim elementima, a to mogu biti tiristori, trijaci, optoelektronički uređaji. .
Izuzetak od ovog pravila mogu biti samo releji za nadzor napona, struje, snage i drugih parametara koji još nisu preneseni na beskontaktne elemente. Razlika u parametrima izlaznih signala strukturnih logičkih sklopova i parametara sklopne opreme zahtijeva rješavanje problema usklađivanja ovih parametara.
Zadatak usklađivanja je pretvoriti izlazni signal logičkog sklopa u signal s takvim parametrima koji bi premašili analogne parametre ulaznih sklopova beskontaktne sklopne opreme.
Rješenje ovog problema ovisi o parametrima opterećenja strujnog kruga.Za opterećenja male snage ili krugove sklopnih signala možda uopće nije potrebna posebna koordinacija. U tom slučaju struja opterećenja izlaznog logičkog elementa mora biti veća ili, u krajnjem slučaju, jednaka ulaznoj struji optokaplera, tj. LED struja ili zbroj LED struja ako izlazna funkcija kontrolira više krugova napajanja.
Kada je ovaj uvjet ispunjen, dogovor nije potreban. Dovoljno je samo odabrati optotiristor s LED strujom manjom od struje opterećenja izlaznog logičkog elementa, a struja fototiristora veća od nazivne struje uključenog električnog kruga.
U takvim krugovima, izlazni signal iz logičkog elementa dovodi se do LED-a optokaplera, koji zauzvrat kontrolira prebacivanje strujnog kruga niske struje opterećenja ili signalnog elementa.
Ako se takav optokaparler ne može odabrati, u takvim slučajevima dovoljno je odabrati zadnji element logičkog sklopa, koji implementira logičku funkciju s povećanim omjerom grananja ili s otvorenim kolektorom, s kojim se mogu dobiti potrebni parametri izlazni logički signal i izravno ga primijeniti na LED diodu optokaplera. U tom slučaju potrebno je odabrati dodatni izvor i izračunati granični otpornik otvorenog kolektora (vidi sliku 1).
Riža. 1. Sheme za spajanje optokaplera na izlaz logičkih elemenata: a — na logičkom elementu s otvorenim kolektorom; b - uključivanje optokaplera u emiter tranzistora; c — krug zajedničkog emitera
Tako se, na primjer, otpornik Rk (slika 1 a) može izračunati iz sljedećih uvjeta:
Rk = (E-2,5K) / Iin,
gdje je E napon izvora, koji može biti jednak naponu izvora za logičke čipove, ali mora biti veći od 2,5K; K je broj LED dioda spojenih u seriju na izlaz mikro kruga, dok se smatra da približno 2,5 V pada na svaku LED diodu; Iin je ulazna struja optokaplera, odnosno struja LED diode.
Za ovaj prekidački krug, struja kroz otpornik i LED ne bi trebala premašiti struju čipa. Ako planirate spojiti veliki broj LED dioda na izlaz mikro kruga, preporuča se odabrati logiku s visokim pragom kao logičke elemente.
Razina pojedinačnog signala za ovu logiku doseže 13,5 V. Dakle, izlaz takve logike može se primijeniti na ulaz tranzistorske sklopke i do šest LED dioda može se spojiti u seriju na emiter (Sl. 1 b) (dijagram prikazuje jedan optocoupler). U ovom slučaju, vrijednost otpornika za ograničenje struje Rk određuje se na isti način kao za krug na sl. 1 a. S logikom niskog praga, LED diode se mogu uključivati paralelno. U ovom slučaju, vrijednost otpora otpornika Rk može se izračunati po formuli:
Rk = (E — 2,5) / (K * Iin).
Tranzistor mora biti odabran s dopuštenom kolektorskom strujom većom od ukupne struje svih paralelno spojenih LED dioda, dok izlazna struja logičkog elementa mora pouzdano otvoriti tranzistor.
Na sl. Slika 1c prikazuje krug s uključivanjem LED dioda na kolektor tranzistora. LED diode u ovom krugu mogu se spojiti serijski i paralelno (nije prikazano na dijagramu). Otpor Rk u ovom slučaju bit će jednak:
Rk = (E — K2,5) / (N * Iin),
gdje je — N broj paralelnih LED grana.
Za sve proračunate otpornike potrebno je izračunati njihovu snagu prema poznatoj formuli P = I2 R. Za jače korisnike potrebno je koristiti tiristorske ili triac sklopke. Optokapler se u ovom slučaju može koristiti i za galvansku izolaciju struktualnog logičkog kruga i strujnog kruga izvršnog opterećenja.
U rasklopnim krugovima asinkronih motora ili trofaznih sinusnih strujnih trošila preporuča se koristiti trijake koji se pokreću optičkim tiristorima, a u sklopnim krugovima s istosmjernim motorima ili drugim istosmjernim trošilima preporuča se koristiti tiristori... Primjeri sklopnih krugova za AC i DC krugove prikazani su na sl. 2 i sl. 3.
Riža. 2. Komunikacijske sheme trofaznog asinkronog motora
Riža. 3. Komutacijski krug istosmjernog motora
Na slici 2a prikazan je sklopni dijagram trofaznog asinkronog motora čija je nazivna struja manja ili jednaka nazivnoj struji optičkog tiristora.
Slika 2b prikazuje sklopnu shemu asinkronog motora čija se nazivna struja ne može uključiti optičkim tiristorima, ali je manja ili jednaka nazivnoj struji upravljanog triaka. Nazivna struja optičkog tiristora odabire se prema upravljačkoj struji upravljanog triaka.
Slika 3a prikazuje sklopni krug istosmjernog motora čija nazivna struja ne prelazi najveću dopuštenu struju optotiristora.
Slika 3b prikazuje sličnu sklopnu shemu istosmjernog motora čiju nazivnu struju nije moguće uključiti optičkim tiristorima.