การประสานงานของวงจรลอจิกโครงสร้างกับวงจรไฟฟ้า

การพัฒนาวงจรลอจิกเชิงโครงสร้างบนองค์ประกอบลอจิกแบบไม่สัมผัส มักจะบอกเป็นนัยว่าการสลับวงจรกำลังที่จะถูกควบคุมโดยวงจรลอจิกจะต้องดำเนินการกับองค์ประกอบที่ไม่สัมผัส ซึ่งอาจได้แก่ ไทริสเตอร์ ไตรแอก อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ .

ข้อยกเว้นสำหรับกฎนี้สามารถเป็นรีเลย์สำหรับการตรวจสอบแรงดัน กระแส กำลังไฟ และพารามิเตอร์อื่น ๆ ที่ยังไม่ได้ถ่ายโอนไปยังองค์ประกอบที่ไม่สัมผัสเท่านั้น ความแตกต่างในพารามิเตอร์ของสัญญาณเอาต์พุตของวงจรลอจิกโครงสร้างและพารามิเตอร์ของอุปกรณ์สวิตชิ่งทำให้จำเป็นต้องแก้ปัญหาการจับคู่พารามิเตอร์เหล่านี้

งานจับคู่คือการแปลงสัญญาณเอาต์พุตของวงจรลอจิกให้เป็นสัญญาณที่มีพารามิเตอร์ดังกล่าวซึ่งจะเกินพารามิเตอร์อะนาล็อกของวงจรอินพุตของอุปกรณ์สวิตชิ่งแบบไร้สัมผัส

วิธีแก้ปัญหานี้ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์โหลดของวงจรไฟฟ้าสำหรับโหลดพลังงานต่ำหรือวงจรสวิตชิ่งสัญญาณ อาจไม่จำเป็นต้องมีการประสานงานเป็นพิเศษเลย ในกรณีนี้ กระแสโหลดขององค์ประกอบลอจิกเอาท์พุตจะต้องมากกว่า หรือในกรณีที่รุนแรง เท่ากับกระแสอินพุตของออปโตคัปเปลอร์ นั่นคือ กระแสไฟ LED หรือผลรวมของกระแสไฟ LED หากฟังก์ชันเอาต์พุตควบคุมวงจรไฟฟ้าหลายวงจร

เมื่อตรงตามเงื่อนไขนี้ ไม่จำเป็นต้องมีข้อตกลงใดๆ ก็เพียงพอแล้วที่จะเลือกออปโตไทริสเตอร์ที่มีกระแส LED น้อยกว่ากระแสโหลดขององค์ประกอบลอจิกเอาต์พุต และกระแสโฟโตไทริสเตอร์จะมากกว่ากระแสที่กำหนดของวงจรไฟฟ้าที่ให้มา

ในวงจรดังกล่าว สัญญาณเอาท์พุตจากองค์ประกอบลอจิกจะถูกส่งไปยัง LED ของออปโตคัปเปลอร์ ซึ่งจะควบคุมการสลับวงจรพลังงานกระแสต่ำของโหลดหรือองค์ประกอบสัญญาณ

หากไม่สามารถเลือกออปโตคัปเปลอร์ดังกล่าวได้ ในกรณีเช่นนี้ ก็เพียงพอแล้วที่จะเลือกองค์ประกอบสุดท้ายของวงจรลอจิก ซึ่งใช้ฟังก์ชันลอจิกด้วยอัตราส่วนการแตกแขนงที่เพิ่มขึ้นหรือกับตัวสะสมแบบเปิด ซึ่งคุณสามารถรับพารามิเตอร์ที่จำเป็นของ สัญญาณลอจิกเอาท์พุตและนำไปใช้โดยตรงกับ LED ของออปโตคัปเปลอร์ ในกรณีนี้ จำเป็นต้องเลือกแหล่งข้อมูลเพิ่มเติมและคำนวณตัวต้านทานจำกัดของตัวต้านทานแบบเปิด (ดูรูปที่ 1)

ข้าว. 1. แบบแผนสำหรับการเชื่อมต่อออปโตคัปเปลอร์กับเอาต์พุตขององค์ประกอบลอจิก: a - บนองค์ประกอบลอจิกที่มีตัวสะสมแบบเปิด b — การรวมออปโตคัปเปลอร์ในตัวส่งสัญญาณของทรานซิสเตอร์ c - วงจรอิมิตเตอร์ทั่วไป

ตัวอย่างเช่น ตัวต้านทาน Rk (รูปที่ 1 a) สามารถคำนวณได้จากเงื่อนไขต่อไปนี้:

Rk = (E-2.5K) / ไอน์

โดยที่ E คือแรงดันแหล่งจ่าย ซึ่งสามารถเท่ากับแรงดันต้นทางสำหรับชิปลอจิก แต่ต้องมากกว่า 2.5K K คือจำนวน LED ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับเอาต์พุตของ microcircuit ในขณะที่พิจารณาว่า LED แต่ละดวงมีค่าประมาณ 2.5 V Iin คือกระแสอินพุตของออปโตคัปเปลอร์ นั่นคือกระแสของ LED

สำหรับวงจรสวิตชิ่งนี้ กระแสผ่านตัวต้านทานและ LED ไม่ควรเกินกระแสของชิป หากคุณวางแผนที่จะเชื่อมต่อ LED จำนวนมากเข้ากับเอาต์พุตของ microcircuit ขอแนะนำให้เลือกลอจิกที่มีเกณฑ์สูงเป็นองค์ประกอบลอจิก

ระดับสัญญาณเดี่ยวสำหรับลอจิกนี้สูงถึง 13.5 V ดังนั้น เอาต์พุตของลอจิกดังกล่าวสามารถนำไปใช้กับอินพุตของสวิตช์ทรานซิสเตอร์ และสามารถเชื่อมต่อ LED สูงสุดหกดวงเป็นอนุกรมกับอิมิตเตอร์ (รูปที่ 1 ข) (แผนภาพ แสดงหนึ่งออปโตคัปเปลอร์) ในกรณีนี้ ค่าของตัวต้านทานจำกัดกระแส Rk จะถูกกำหนดในลักษณะเดียวกับวงจรในรูปที่ 1 ก. ด้วยตรรกะเกณฑ์ต่ำ LED สามารถเปลี่ยนแบบขนานได้ ในกรณีนี้ ค่าความต้านทานของตัวต้านทาน Rk สามารถคำนวณได้จากสูตร:

Rk = (E — 2.5) / (K * ไอน์)

ต้องเลือกทรานซิสเตอร์ที่มีกระแสสะสมที่อนุญาตเกินกระแสรวมของ LED ทั้งหมดที่เชื่อมต่อแบบขนาน ในขณะที่กระแสเอาต์พุตขององค์ประกอบลอจิกต้องเปิดทรานซิสเตอร์อย่างน่าเชื่อถือ

ในรูป 1 c แสดงวงจรที่มีการรวม LED เข้ากับตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ ไฟ LED ในวงจรนี้สามารถต่อแบบอนุกรมและแบบขนานได้ (ไม่แสดงในแผนภาพ) ความต้านทาน Rk ในกรณีนี้จะเท่ากับ:

Rk = (E — K2.5) / (N * Iin),

โดยที่ — N คือจำนวนสาขาของ LED แบบขนาน

สำหรับตัวต้านทานที่คำนวณได้ทั้งหมดจำเป็นต้องคำนวณกำลังตามสูตรที่รู้จักกันดี P = I2 R สำหรับผู้ใช้ที่ทรงพลังกว่านั้นจำเป็นต้องใช้ไทริสเตอร์หรือสวิตช์ไตรแอก ในกรณีนี้ ยังสามารถใช้ออปโตคัปเปลอร์สำหรับการแยกไฟฟ้าของวงจรลอจิกโครงสร้างและวงจรไฟฟ้าของโหลดผู้บริหาร

ในวงจรสวิตชิ่งของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสหรือโหลดกระแสไซน์สามเฟส ขอแนะนำให้ใช้ไตรแอกที่กระตุ้นโดยไทริสเตอร์ออปติคอล และแนะนำให้ใช้ในวงจรสวิตชิ่งกับมอเตอร์กระแสตรงหรือโหลดกระแสตรงอื่นๆ ไทริสเตอร์... ตัวอย่างของวงจรสวิตชิ่งสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรงแสดงในรูปที่ 2 และมะเดื่อ 3.

ข้าว. 2. รูปแบบการสื่อสารของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟส

ข้าว. 3. วงจรสับเปลี่ยนของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

รูปที่ 2a แสดงไดอะแกรมการสลับของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟสซึ่งกระแสที่กำหนดน้อยกว่าหรือเท่ากับกระแสที่กำหนดของไทริสเตอร์ออปติก

รูปที่ 2b แสดงโครงร่างการสลับของมอเตอร์เหนี่ยวนำ กระแสไฟฟ้าที่กำหนดซึ่งไม่สามารถเปลี่ยนได้ด้วยไทริสเตอร์แบบออปติคัล แต่มีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับกระแสที่กำหนดของไตรแอกที่ควบคุม กระแสที่กำหนดของไทริสเตอร์ออปติคัลถูกเลือกตามกระแสควบคุมของไตรแอกที่ควบคุม

รูปที่ 3a แสดงวงจรสวิตชิ่งของมอเตอร์กระแสตรงซึ่งกระแสที่กำหนดไม่เกินกระแสสูงสุดของออปโตไทริสเตอร์ที่อนุญาต

รูปที่ 3b แสดงโครงร่างการสลับที่คล้ายกันของมอเตอร์กระแสตรงซึ่งไม่สามารถเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าที่กำหนดได้ด้วยออปติคัลไทริสเตอร์