Koordinasi rangkaian logika struktural dengan rangkaian daya

Pengembangan rangkaian logika struktural pada elemen logika non-kontak hampir selalu menyiratkan bahwa peralihan rangkaian daya yang akan dikontrol oleh rangkaian logika juga harus dilakukan pada elemen non-kontak, yang dapat berupa thyristor, triac, perangkat optoelektronik .

Pengecualian untuk aturan ini hanya dapat berupa relai untuk memantau tegangan, arus, daya, dan parameter lain yang belum ditransfer ke elemen non-kontak. Perbedaan dalam parameter sinyal keluaran dari rangkaian logika struktural dan parameter peralatan switching memerlukan penyelesaian masalah pencocokan parameter ini.

Tugas pencocokan adalah mengubah sinyal keluaran dari rangkaian logika menjadi sinyal dengan parameter yang akan melebihi parameter analog dari rangkaian masukan peralatan switching nirkontak.

Solusi untuk masalah ini tergantung pada parameter beban rangkaian daya.Untuk beban daya rendah atau sirkuit sinyal switching, tidak diperlukan koordinasi khusus sama sekali. Dalam hal ini, arus beban elemen logika keluaran harus lebih besar atau, dalam kasus ekstrim, sama dengan arus masukan optocoupler, mis. Arus LED atau jumlah arus LED jika fungsi keluaran mengontrol beberapa sirkuit daya.

Ketika kondisi ini terpenuhi, tidak ada kesepakatan yang diperlukan. Cukup memilih optothyristor dengan arus LED kurang dari arus beban elemen logika keluaran, dan arus fotothyristor lebih besar dari arus pengenal rangkaian listrik yang disertakan.

Dalam rangkaian seperti itu, sinyal keluaran dari elemen logika diumpankan ke LED optocoupler, yang pada gilirannya mengontrol peralihan rangkaian daya arus rendah dari elemen beban atau sinyal.

Jika optocoupler seperti itu tidak dapat dipilih, dalam kasus seperti itu cukup untuk memilih elemen terakhir dari rangkaian logika, yang mengimplementasikan fungsi logika dengan rasio percabangan yang meningkat atau dengan kolektor terbuka, yang dengannya Anda dapat memperoleh parameter yang diperlukan dari mengeluarkan sinyal logika dan langsung menerapkannya ke LED optocoupler. Dalam hal ini, perlu untuk memilih sumber tambahan dan menghitung resistor pembatas kolektor terbuka (lihat Gambar 1).

Beras. 1. Skema untuk menghubungkan optocoupler ke keluaran elemen logika: a — pada elemen logika dengan kolektor terbuka; b — penyertaan optocoupler dalam emitor transistor; c — rangkaian emitor umum

Jadi, misalnya resistor Rk (Gbr. 1a) dapat dihitung dari kondisi berikut:

Rk = (E-2.5K) / Iin,

di mana E adalah tegangan sumber, yang dapat sama dengan tegangan sumber untuk chip logika, tetapi harus lebih besar dari 2,5K; K adalah jumlah LED yang terhubung secara seri ke output sirkuit mikro, sementara diperkirakan sekitar 2,5 V jatuh pada setiap LED; Iin adalah arus input optocoupler, yaitu arus LED.

Untuk rangkaian switching ini, arus yang melalui resistor dan LED tidak boleh melebihi arus chip. Jika Anda berencana untuk menghubungkan sejumlah besar LED ke output sirkuit mikro, disarankan untuk memilih logika dengan ambang tinggi sebagai elemen logika.

Level sinyal tunggal untuk logika ini mencapai 13,5 V. Dengan demikian, output dari logika tersebut dapat diterapkan ke input sakelar transistor dan hingga enam LED dapat dihubungkan secara seri ke emitor (Gbr.1 b) (diagram menunjukkan satu optocoupler). Dalam hal ini, nilai resistor pembatas arus Rk ditentukan dengan cara yang sama seperti untuk rangkaian pada gambar. 1 a. Dengan logika ambang rendah, LED dapat diaktifkan secara paralel. Dalam hal ini, nilai resistansi resistor Rk dapat dihitung dengan rumus:

Rk = (E — 2.5) / (K * Iin).

Transistor harus dipilih dengan arus kolektor yang diizinkan melebihi arus total semua LED yang terhubung secara paralel, sedangkan arus keluaran elemen logika harus membuka transistor dengan andal.

Dalam gambar. 1 c menunjukkan rangkaian dengan penyertaan LED ke kolektor transistor. LED di sirkuit ini dapat dihubungkan secara seri dan paralel (tidak ditunjukkan pada diagram). Resistansi Rk dalam hal ini akan sama dengan:

Rk = (E — K2.5) / (N * Iin),

di mana - N adalah jumlah cabang LED paralel.

Untuk semua resistor yang dihitung, dayanya perlu dihitung sesuai dengan rumus terkenal P = I2 R. Untuk pengguna yang lebih kuat, perlu menggunakan thyristor atau triac switching. Dalam hal ini, optocoupler juga dapat digunakan untuk isolasi galvanik dari rangkaian logika struktural dan rangkaian daya dari beban eksekutif.

Dalam sirkuit switching motor asinkron atau beban arus sinusoidal tiga fase, disarankan untuk menggunakan triac yang dipicu oleh thyristor optik, dan dalam sirkuit switching dengan motor DC atau beban DC lainnya, disarankan untuk menggunakan thyristor... Contoh rangkaian switching untuk rangkaian AC dan DC ditunjukkan pada Gambar. 2 dan gbr. 3.

Beras. 2. Skema komunikasi motor asinkron tiga fase

Beras. 3. Rangkaian pergantian motor DC

Gambar 2a menunjukkan diagram switching motor asinkron tiga fase yang arus pengenalnya kurang dari atau sama dengan arus pengenal thyristor optik.

Gambar 2b menunjukkan skema pengalihan motor induksi, arus pengenal yang tidak dapat dialihkan oleh thyristor optik, tetapi kurang dari atau sama dengan arus pengenal triac yang dikendalikan. Arus nominal thyristor optik dipilih sesuai dengan arus kontrol triac terkontrol.

Gambar 3a menunjukkan rangkaian switching motor DC yang arus pengenalnya tidak melebihi arus maksimum yang diijinkan dari optothyristor.

Gambar 3b menunjukkan skema pengalihan serupa dari motor DC yang arus pengenalnya tidak dapat dialihkan oleh thyristor optik.