Coördinatie van structurele logische circuits met stroomcircuits

De ontwikkeling van structurele logische circuits op contactloze logische elementen houdt bijna altijd in dat het schakelen van de stroomcircuits die door het logische circuit worden bestuurd, ook moet worden uitgevoerd op contactloze elementen, zoals thyristors, triacs, opto-elektronische apparaten .

Een uitzondering op deze regel kunnen alleen relais zijn voor het bewaken van spanning, stroom, vermogen en andere parameters die nog niet zijn overgedragen aan contactloze elementen. Het verschil in de parameters van de uitgangssignalen van de structurele logische schakelingen en de parameters van de schakelapparatuur noopt tot het oplossen van het probleem van het afstemmen van deze parameters.

De afstemmingstaak is om het uitgangssignaal van het logische circuit om te zetten in een signaal met parameters die de analoge parameters van de ingangscircuits van contactloze schakelapparatuur zouden overschrijden.

De oplossing voor dit probleem hangt af van de belastingsparameters van het stroomcircuit.Voor laagvermogenbelastingen of schakelende signaalcircuits is mogelijk helemaal geen speciale coördinatie vereist. In dit geval moet de belastingsstroom van het uitgangslogica-element groter zijn of, in het extreme geval, gelijk zijn aan de ingangsstroom van de optocoupler, d.w.z. LED-stroom of de som van LED-stromen als de uitgangsfunctie meerdere stroomcircuits aanstuurt.

Wanneer aan deze voorwaarde is voldaan, is geen overeenkomst vereist. Het volstaat om een ​​optothyristor te kiezen met een LED-stroom die lager is dan de belastingsstroom van het logische uitgangselement, en de fotothyristorstroom is groter dan de nominale stroom van het meegeleverde elektrische circuit.

In dergelijke circuits wordt het uitgangssignaal van het logische element naar de LED van een optocoupler geleid, die op zijn beurt het schakelen van het laagstroomcircuit van het belastings- of signaalelement regelt.

Als een dergelijke optocoupler niet kan worden geselecteerd, volstaat het in dergelijke gevallen om het laatste element van de logische schakeling te selecteren, dat de logische functie implementeert met een verhoogde vertakkingsverhouding of met een open collector, waarmee u de noodzakelijke parameters van de output logisch signaal en direct toe te passen op de LED van de optocoupler. In dit geval is het noodzakelijk om een ​​extra bron te selecteren en de beperkende weerstand van de open collector te berekenen (zie Fig. 1).

Rijst. 1. Schema's voor het aansluiten van optocouplers op de uitgang van logische elementen: a - op een logisch element met een open collector; b — opname van een optocoupler in de emitter van de transistor; c - gemeenschappelijk emittercircuit

Dus de weerstand Rk (Fig. 1 a) kan bijvoorbeeld worden berekend op basis van de volgende voorwaarden:

Rk = (E-2.5K) / Iin,

waarbij E een bronspanning is, die gelijk kan zijn aan de bronspanning voor logische chips, maar groter moet zijn dan 2,5K; K is het aantal LED's dat in serie is aangesloten op de uitgang van de microschakeling, terwijl wordt aangenomen dat er ongeveer 2,5 V op elke LED valt; Iin is de ingangsstroom van de optocoupler, dat wil zeggen de stroom van de LED.

Voor dit schakelcircuit mag de stroom door de weerstand en de led niet hoger zijn dan de stroom van de chip. Als u van plan bent een groot aantal LED's op de uitgang van de microschakeling aan te sluiten, is het raadzaam om als logische elementen logica met een hoge drempel te kiezen.

Het enkele signaalniveau voor deze logica bereikt 13,5 V. De uitvoer van dergelijke logica kan dus worden toegepast op de ingang van een transistorschakelaar en er kunnen maximaal zes LED's in serie worden aangesloten op een emitter (Fig. 1 b) (het diagram toont een optocoupler). In dit geval wordt de waarde van de stroombegrenzingsweerstand Rk op dezelfde manier bepaald als voor de schakeling in afb. 1 een. Met laagdrempelige logica kunnen LED's parallel worden geschakeld. In dit geval kan de weerstandswaarde van de weerstand Rk worden berekend met de formule:

Rk = (E — 2,5) / (K * Iin).

De transistor moet worden geselecteerd met een toegestane collectorstroom die groter is dan de totale stroom van alle parallel geschakelde LED's, terwijl de uitgangsstroom van het logische element de transistor betrouwbaar moet openen.

In afb. 1 c toont een schakeling met de opname van LED's naar de collector van de transistor. De LED's in deze schakeling kunnen in serie en parallel worden geschakeld (niet weergegeven in het schema). De weerstand Rk is in dit geval gelijk aan:

Rk = (E — K2.5) / (N * Iin),

waarbij - N het aantal parallelle LED-takken is.

Voor alle berekende weerstanden is het noodzakelijk om hun vermogen te berekenen volgens de bekende formule P = I2 R. Voor krachtigere gebruikers is het noodzakelijk om thyristor- of triac-schakeling te gebruiken. In dit geval kan de optocoupler ook worden gebruikt voor galvanische scheiding van het structurele logische circuit en het vermogenscircuit van de uitvoerende belasting.

In schakelcircuits van asynchrone motoren of driefasige sinusvormige stroombelastingen wordt aanbevolen om triacs te gebruiken die worden geactiveerd door optische thyristors, en in schakelcircuits met DC-motoren of andere DC-belastingen wordt aanbevolen om thyristoren... Voorbeelden van schakelcircuits voor AC- en DC-circuits worden getoond in Fig. 2 en afb. 3.

Rijst. 2. Communicatieschema's van een driefasige asynchrone motor

Rijst. 3. Commutatiecircuit van een gelijkstroommotor

Figuur 2a toont het schakelschema van een driefasige asynchrone motor waarvan de nominale stroom kleiner is dan of gelijk is aan de nominale stroom van de optische thyristor.

Figuur 2b toont het schakelschema van een inductiemotor, waarvan de nominale stroom niet kan worden geschakeld door optische thyristors, maar kleiner is dan of gelijk is aan de nominale stroom van de gestuurde triac. De nominale stroom van de optische thyristor wordt geselecteerd op basis van de stuurstroom van de gestuurde triac.

Figuur 3a toont het schakelcircuit van een gelijkstroommotor waarvan de nominale stroom de maximaal toegestane stroom van de optothyristor niet overschrijdt.

Figuur 3b toont een soortgelijk schakelschema van een gelijkstroommotor waarvan de nominale stroom niet kan worden geschakeld door optische thyristors.