תיאום מעגלי לוגיקה מבניים עם מעגלי כוח

הפיתוח של מעגלים לוגיים מבניים על אלמנטים לוגיים ללא מגע מרמז כמעט תמיד שהמיתוג של מעגלי הכוח שיישלטו על ידי המעגל הלוגי חייב להתבצע גם על אלמנטים ללא מגע, שיכולים להיות תיריסטורים, טריאקים, מכשירים אופטואלקטרוניים .

חריג לכלל זה יכול להיות רק ממסרים לניטור מתח, זרם, הספק ופרמטרים אחרים שטרם הועברו לאלמנטים ללא מגע. ההבדל בפרמטרים של אותות המוצא של מעגלי הלוגיקה המבניים והפרמטרים של ציוד המיתוג מחייב לפתור את בעיית התאמת הפרמטרים הללו.

משימת ההתאמה היא להמיר את אות הפלט של המעגל הלוגי לאות עם פרמטרים כאלה שיעלו על הפרמטרים האנלוגיים של מעגלי הכניסה של ציוד מיתוג ללא מגע.

הפתרון לבעיה זו תלוי בפרמטרי העומס של מעגל החשמל.עבור עומסים בעלי הספק נמוך או מעגלי מיתוג, ייתכן שלא יידרש תיאום מיוחד כלל. במקרה זה, זרם העומס של האלמנט הלוגי המוצא חייב להיות גדול יותר או, במקרה הקיצוני, שווה לזרם הכניסה של המצמד האופטו, כלומר. זרם LED או סכום זרמי LED אם פונקציית הפלט שולטת במספר מעגלי חשמל.

כאשר תנאי זה מתקיים, אין צורך בהסכמה. זה מספיק רק לבחור אופטו-תיריסטור עם זרם LED הנמוך מזרם העומס של האלמנט הלוגי של הפלט, וזרם הפוטוטיריסטור גדול מהזרם המדורג של המעגל החשמלי הכלול.

במעגלים כאלה, אות הפלט מהאלמנט הלוגי מוזן לנורת ה-LED של מצמד אופטו, אשר בתורו שולט במיתוג של מעגל הכוח הזרם הנמוך של העומס או אלמנט האות.

אם לא ניתן לבחור מצמד אופטי כזה, במקרים כאלה די לבחור את האלמנט האחרון של המעגל הלוגי, המיישם את הפונקציה הלוגית עם יחס הסתעפות מוגבר או עם אספן פתוח, שבאמצעותו ניתן להשיג את הפרמטרים הדרושים של פלט אות לוגי והחל אותו ישירות על הנורית של המצמד האופטו. במקרה זה, יש צורך לבחור מקור נוסף ולחשב את הנגד המגביל של האספן הפתוח (ראה איור 1).

אורז. 1. סכמות לחיבור מצמדים אופטו לפלט של אלמנטים לוגיים: א - על אלמנט לוגי עם אספן פתוח; ב - הכללת מצמד אופטו בפולט של הטרנזיסטור; ג - מעגל פולט משותף

כך, למשל, ניתן לחשב את הנגד Rk (איור 1 א) מהתנאים הבאים:

Rk = (E-2.5K) / Iin,

כאשר E הוא מתח מקור, שיכול להיות שווה למתח המקור עבור שבבים לוגיים, אך חייב להיות גדול מ-2.5K; K הוא מספר הנוריות המחוברות בסדרה לפלט של המיקרו-מעגל, בעוד שנחשב כי כ-2.5 וולט נופל על כל LED; Iin הוא זרם הכניסה של המצמד האופטו, כלומר, הזרם של הנורית.

עבור מעגל מיתוג זה, הזרם דרך הנגד וה-LED לא יעלה על הזרם של השבב. אם אתם מתכננים לחבר מספר גדול של נוריות לפלט של המיקרו-מעגל, אז מומלץ לבחור לוגיקה עם סף גבוה כאלמנטים לוגיים.

רמת האות הבודד עבור לוגיקה זו מגיעה ל-13.5 V. לפיכך, ניתן להחיל את הפלט של לוגיקה כזו לכניסה של מתג טרנזיסטור ועד שישה נוריות LED יכולות להיות מחוברות בסדרה לפולט (איור 1 ב) (התרשים מציג מצמד אופטו אחד). במקרה זה, הערך של הנגד מגביל הזרם Rk נקבע באותו אופן כמו עבור המעגל באיור. 1 א. עם לוגיקה עם סף נמוך, ניתן להחליף נוריות במקביל. במקרה זה, ניתן לחשב את ערך ההתנגדות של הנגד Rk על ידי הנוסחה:

Rk = (E — 2.5) / (K * Iin).

יש לבחור את הטרנזיסטור עם זרם אספן מותר העולה על הזרם הכולל של כל הנוריות המחוברות במקביל, בעוד שזרם המוצא של האלמנט הלוגי חייב לפתוח את הטרנזיסטור בצורה מהימנה.

באיור. 1 c מציג מעגל עם הכללת נוריות לאספן של הטרנזיסטור. ניתן לחבר את הנוריות במעגל זה בסדרה ובמקביל (לא מוצג בתרשים). ההתנגדות Rk במקרה זה תהיה שווה ל:

Rk = (E — K2.5) / (N * Iin),

כאשר - N הוא מספר ענפי LED מקבילים.

עבור כל הנגדים המחושבים, יש צורך לחשב את הכוח שלהם לפי הנוסחה הידועה P = I2 R. עבור משתמשים חזקים יותר, יש צורך להשתמש במיתוג תיריסטור או טריאק. במקרה זה, ניתן להשתמש במצמד האופטי גם לבידוד גלווני של המעגל הלוגי המבני ומעגל הכוח של העומס המנהלי.

במעגלי מיתוג של מנועים אסינכרוניים או עומסי זרם סינוסואידיים תלת פאזיים, מומלץ להשתמש בטריאקים המופעלים על ידי תיריסטורים אופטיים, ובמעגלי מיתוג עם מנועי DC או עומסי DC אחרים, מומלץ להשתמש תיריסטורים... דוגמאות למעגלי מיתוג עבור מעגלי AC ו-DC מוצגות באיור. 2 ואיור. 3.

אורז. 2. סכימות תקשורת של מנוע אסינכרוני תלת פאזי

אורז. 3. מעגל התמורה של מנוע DC

איור 2a מציג את דיאגרמת המיתוג של מנוע אסינכרוני תלת פאזי שהזרם הנקוב שלו קטן או שווה לזרם הנקוב של התיריסטור האופטי.

איור 2b מציג את סכימת המיתוג של מנוע אינדוקציה, שהזרם המדורג שלו אינו ניתן למתג על ידי תיריסטורים אופטיים, אך הוא קטן או שווה לזרם המדורג של הטריאק המבוקר. הזרם הנומינלי של התיריסטור האופטי נבחר בהתאם לזרם הבקרה של הטריאק המבוקר.

איור 3a מציג את מעגל המיתוג של מנוע DC שהזרם המדורג שלו אינו חורג מהזרם המרבי המותר של האופטוטיריסטור.

איור 3b מציג סכימת מיתוג דומה של מנוע DC שלא ניתן להחליף את הזרם המדורג שלו על ידי תיריסטורים אופטיים.