Yapısal mantık devrelerinin güç devreleriyle koordinasyonu

Temassız mantık elemanları üzerinde yapısal mantık devrelerinin geliştirilmesi, neredeyse her zaman, mantık devresi tarafından kontrol edilecek güç devrelerinin anahtarlanmasının, tristörler, triyaklar, optoelektronik cihazlar olabilen temassız elemanlar üzerinde de gerçekleştirilmesi gerektiğini ima eder. .

Bu kuralın bir istisnası, yalnızca temassız elemanlara henüz aktarılmamış gerilim, akım, güç ve diğer parametrelerin izlenmesi için röleler olabilir. Yapısal mantık devrelerinin çıkış sinyallerinin parametreleri ile anahtarlama ekipmanının parametreleri arasındaki fark, bu parametrelerin eşleştirilmesi probleminin çözülmesini gerektirmektedir.

Eşleştirme görevi, mantık devresinin çıkış sinyalini, temassız anahtarlama ekipmanının giriş devrelerinin analog parametrelerini aşacak parametrelerle bir sinyale dönüştürmektir.

Bu sorunun çözümü, güç devresinin yük parametrelerine bağlıdır.Düşük güçlü yükler veya anahtarlama sinyali devreleri için hiçbir özel koordinasyon gerekli olmayabilir. Bu durumda, çıkış mantık elemanının yük akımı daha büyük olmalı veya aşırı durumda optokuplörün giriş akımına eşit olmalıdır, örn. Çıkış işlevi birden fazla güç devresini kontrol ediyorsa LED akımı veya LED akımlarının toplamı.

Bu koşul karşılandığında, herhangi bir anlaşma gerekmez. Çıkış mantık elemanının yük akımından daha düşük bir LED akımına sahip bir optotiristör seçmek yeterlidir ve fototiristör akımı, dahil edilen elektrik devresinin nominal akımından daha büyüktür.

Bu tür devrelerde, mantık elemanından gelen çıkış sinyali, yükün veya sinyal elemanının düşük akımlı güç devresinin anahtarlanmasını kontrol eden bir optokuplörün LED'ine beslenir.

Böyle bir optokuplör seçilemezse, bu gibi durumlarda, mantık fonksiyonunu artan dallanma oranıyla veya açık kollektörle uygulayan mantık devresinin son elemanını seçmek yeterlidir, bununla gerekli parametreleri elde edebilirsiniz. çıkış mantık sinyali ve doğrudan optokuplörün LED'ine uygulayın. Bu durumda, ek bir kaynak seçmek ve açık kollektörün sınırlayıcı direncini hesaplamak gerekir (bkz. Şekil 1).

Pirinç. 1. Optokuplörleri mantık elemanlarının çıkışına bağlama şemaları: a — açık toplayıcılı bir mantık elemanında; b - transistörün vericisine bir optokuplörün dahil edilmesi; c - ortak emitör devresi

Örneğin, direnç Rk (Şekil 1 a) aşağıdaki koşullardan hesaplanabilir:

Rk = (E-2.5K) / Iin,

burada E, mantık çipleri için kaynak voltajına eşit olabilen ancak 2,5K'dan büyük olması gereken bir kaynak voltajıdır; K, mikro devrenin çıkışına seri bağlanan LED sayısıdır, her LED'e yaklaşık 2,5 V düştüğü kabul edilirken; Iin, optokuplörün giriş akımı, yani LED'in akımıdır.

Bu anahtarlama devresi için dirençten ve LED'den geçen akım çipin akımını geçmemelidir. Mikro devrenin çıkışına çok sayıda LED bağlamayı planlıyorsanız, mantık öğeleri olarak yüksek eşikli mantığı seçmeniz önerilir.

Bu mantık için tek sinyal seviyesi 13,5 V'a ulaşır. Böylece, bu tür bir mantığın çıkışı bir transistör anahtarının girişine uygulanabilir ve bir yayıcıya altı adede kadar LED seri olarak bağlanabilir (Şekil 1 b) (şema bir optokuplörü gösterir). Bu durumda, akım sınırlayıcı direnç Rk'nin değeri, şekil 2'deki devre ile aynı şekilde belirlenir. 1 A. Düşük eşikli mantık ile LED'ler paralel olarak anahtarlanabilir. Bu durumda, direnç Rk'nin direnç değeri aşağıdaki formülle hesaplanabilir:

Rk = (E — 2.5) / (K * Iin).

Transistör, paralel bağlı tüm LED'lerin toplam akımını aşan izin verilen bir kollektör akımı ile seçilmelidir, mantık elemanının çıkış akımı ise transistörü güvenilir bir şekilde açmalıdır.

İncirde. 1 c, transistörün toplayıcısına LED'lerin dahil edildiği bir devreyi göstermektedir. Bu devredeki LED'ler seri ve paralel olarak bağlanabilir (şemada gösterilmemiştir). Bu durumda direnç Rk şuna eşit olacaktır:

Rk = (E — K2.5) / (N * Iin),

burada - N, paralel LED dallarının sayısıdır.

Hesaplanan tüm dirençler için, güçlerini iyi bilinen P = I2 R formülüne göre hesaplamak gerekir. Daha güçlü kullanıcılar için tristör veya triyak anahtarlama kullanmak gerekir. Bu durumda, optokuplör, yapısal mantık devresinin ve yürütme yükünün güç devresinin galvanik izolasyonu için de kullanılabilir.

Asenkron motorların veya üç fazlı sinüzoidal akım yüklerinin anahtarlama devrelerinde optik tristörler tarafından tetiklenen triyakların, DC motorların veya diğer DC yüklerin olduğu anahtarlama devrelerinde ise kullanılması önerilir. tristörler... AC ve DC devreleri için anahtarlama devresi örnekleri Şekil 1'de gösterilmektedir. 2 ve şek. 3.

Pirinç. 2. Üç fazlı asenkron motorun iletişim şemaları

Pirinç. 3. Bir DC motorun komütasyon devresi

Şekil 2a, anma akımı optik tristörün anma akımına eşit veya ondan küçük olan üç fazlı bir asenkron motorun anahtarlama diyagramını göstermektedir.

Şekil 2b, anma akımı optik tristörler tarafından anahtarlanamayan ancak kontrollü triyakın anma akımına eşit veya daha düşük olan bir endüksiyon motorunun anahtarlama şemasını göstermektedir. Optik tristörün nominal akımı, kontrollü triyakın kontrol akımına göre seçilir.

Şekil 3a, nominal akımı optotiristörün izin verilen maksimum akımını aşmayan bir DC motorun anahtarlama devresini göstermektedir.

Şekil 3b, anma akımı optik tristörler tarafından anahtarlanamayan bir DC motorun benzer bir anahtarlama şemasını göstermektedir.