Koordination struktureller Logikschaltungen mit Leistungsschaltungen

Die Entwicklung struktureller Logikschaltungen auf kontaktlosen Logikelementen impliziert fast immer, dass das Schalten der Stromkreise, die von der Logikschaltung gesteuert werden, auch auf kontaktlosen Elementen durchgeführt werden muss, bei denen es sich um Thyristoren, Triacs oder optoelektronische Geräte handeln kann .

Eine Ausnahme von dieser Regel können nur Relais zur Überwachung von Spannung, Strom, Leistung und anderen Parametern sein, die noch nicht auf berührungslose Elemente übertragen wurden. Der Unterschied in den Parametern der Ausgangssignale der strukturellen Logikschaltungen und den Parametern der Schaltausrüstung erfordert die Lösung des Problems der Anpassung dieser Parameter.

Die Anpassungsaufgabe besteht darin, das Ausgangssignal der Logikschaltung in ein Signal mit solchen Parametern umzuwandeln, dass die analogen Parameter der Eingangsschaltungen kontaktloser Schaltgeräte übertreffen würden.

Die Lösung dieses Problems hängt von den Lastparametern des Stromkreises ab.Für Lasten mit geringer Leistung oder das Schalten von Signalkreisen ist möglicherweise überhaupt keine besondere Koordination erforderlich. In diesem Fall muss der Laststrom des Ausgangslogikelements größer oder im Extremfall gleich dem Eingangsstrom des Optokopplers sein, also LED-Strom oder die Summe der LED-Ströme, wenn die Ausgangsfunktion mehrere Stromkreise steuert.

Wenn diese Bedingung erfüllt ist, ist keine Vereinbarung erforderlich. Es genügt, einen Optothyristor zu wählen, dessen LED-Strom geringer ist als der Laststrom des Ausgangslogikelements und dessen Photothyristorstrom größer ist als der Nennstrom des enthaltenen Stromkreises.

In solchen Schaltungen wird das Ausgangssignal des Logikelements der LED eines Optokopplers zugeführt, der wiederum das Schalten des Niederstrom-Leistungskreises der Last oder des Signalelements steuert.

Wenn ein solcher Optokoppler nicht ausgewählt werden kann, reicht es in solchen Fällen aus, das letzte Element der Logikschaltung auszuwählen, das die Logikfunktion mit einem erhöhten Verzweigungsverhältnis oder mit einem offenen Kollektor implementiert, mit dem Sie die erforderlichen Parameter des erhalten können Logiksignal ausgeben und direkt an die LED des Optokopplers anlegen. In diesem Fall ist es notwendig, eine zusätzliche Quelle auszuwählen und den Begrenzungswiderstand des offenen Kollektors zu berechnen (siehe Abb. 1).

Reis. 1. Schemata zum Anschluss von Optokopplern an den Ausgang von Logikelementen: a – an einem Logikelement mit offenem Kollektor; b – Einbau eines Optokopplers in den Emitter des Transistors; c – gemeinsame Emitterschaltung

So kann beispielsweise der Widerstand Rk (Abb. 1 a) aus folgenden Bedingungen berechnet werden:

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

wobei E eine Quellenspannung ist, die gleich der Quellenspannung für Logikchips sein kann, aber größer als 2,5 K sein muss; K ist die Anzahl der LEDs, die in Reihe mit dem Ausgang der Mikroschaltung verbunden sind, wobei davon ausgegangen wird, dass an jeder LED etwa 2,5 V anfallen; Iin ist der Eingangsstrom des Optokopplers, also der Strom der LED.

Bei diesem Schaltkreis sollte der Strom durch den Widerstand und die LED den Strom des Chips nicht überschreiten. Wenn Sie planen, eine große Anzahl von LEDs an den Ausgang der Mikroschaltung anzuschließen, empfiehlt es sich, als Logikelemente Logik mit einem hohen Schwellenwert zu wählen.

Der einzelne Signalpegel für diese Logik erreicht 13,5 V. Somit kann der Ausgang einer solchen Logik an den Eingang eines Transistorschalters angelegt werden und bis zu sechs LEDs können in Reihe an einen Emitter angeschlossen werden (Abb. 1 b) (das Diagramm). zeigt einen Optokoppler). In diesem Fall wird der Wert des Strombegrenzungswiderstands Rk auf die gleiche Weise wie für die Schaltung in Abb. bestimmt. 1 a. Mit niederschwelliger Logik können LEDs parallel geschaltet werden. In diesem Fall kann der Widerstandswert des Widerstands Rk nach folgender Formel berechnet werden:

Rk = (E — 2,5) / (K * Iin).

Der Transistor muss mit einem zulässigen Kollektorstrom ausgewählt werden, der den Gesamtstrom aller parallel geschalteten LEDs übersteigt, während der Ausgangsstrom des Logikelements den Transistor zuverlässig öffnen muss.

In Abb. In Abb. 1 c zeigt eine Schaltung mit der Einbeziehung von LEDs an den Kollektor des Transistors. Die LEDs in dieser Schaltung können in Reihe und parallel geschaltet werden (im Diagramm nicht dargestellt). Der Widerstand Rk ist in diesem Fall gleich:

Rk = (E — K2,5) / (N * Iin),

wobei N die Anzahl der parallelen LED-Zweige ist.

Für alle berechneten Widerstände ist es notwendig, ihre Leistung nach der bekannten Formel P = I2 R zu berechnen. Für leistungsstärkere Benutzer ist es notwendig, Thyristor- oder Triac-Schaltung zu verwenden. In diesem Fall kann der Optokoppler auch zur galvanischen Trennung der strukturellen Logikschaltung und des Leistungskreises der ausführenden Last verwendet werden.

In Schaltkreisen von Asynchronmotoren oder dreiphasigen Sinusstromlasten empfiehlt sich der Einsatz von Triacs, die durch optische Thyristoren angesteuert werden, in Schaltkreisen mit Gleichstrommotoren oder anderen Gleichstromlasten empfiehlt sich der Einsatz Thyristoren... Beispiele für Schaltkreise für Wechsel- und Gleichstromkreise sind in Abb. dargestellt. 2 und Abb. 3.

Reis. 2. Kommunikationsschemata eines dreiphasigen Asynchronmotors

Reis. 3. Kommutierungsschaltung eines Gleichstrommotors

Abbildung 2a zeigt das Schaltdiagramm eines Drehstrom-Asynchronmotors, dessen Nennstrom kleiner oder gleich dem Nennstrom des optischen Thyristors ist.

Abbildung 2b zeigt das Schaltschema eines Induktionsmotors, dessen Nennstrom nicht durch optische Thyristoren geschaltet werden kann, sondern kleiner oder gleich dem Nennstrom des gesteuerten Triacs ist. Der Nennstrom des optischen Thyristors wird entsprechend dem Steuerstrom des gesteuerten Triacs gewählt.

Abbildung 3a zeigt den Schaltkreis eines Gleichstrommotors, dessen Nennstrom den maximal zulässigen Strom des Optothyristors nicht überschreitet.

Abbildung 3b zeigt ein ähnliches Schaltschema eines Gleichstrommotors, dessen Nennstrom nicht durch optische Thyristoren geschaltet werden kann.