Mạch cách li và công suất

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

4.3.2 Mạch cách li và công suất

Hình 4.6: Mạch cách li và công suất

Ở đây ta tính toán cho mạch điều khiển 1 van, các van còn lại cũng điều khiển tương tự.

Nguyên lý: Tín hiệu điều khiển là “1.0” (1.1, 1.2,…) do VĐK đưa ra, tín hiệu này ở mức thấp (mức 0) kích dẫn opto, do tín hiệu sau khi qua opto có dòng bé (yếu) và cũng ở mức thấp nên ta dùng IC ULN2803 để đảo mức logic và đệm dòng, tín hiệu lúc này (“V.1”) ở mức cao (mức 1), kích dẫn cặp BJT Q2 và Q3 để tạo ra điện áp kích dẫn FET, khi FET dẫn thì dòng điện sẽ chạy từ VCC  van (động cơ)  FET  mass. Van điện sẽ được điều khiển đóng mở cửa van. Ngược lại, khi tín hiệu “1.0” ở mức cao thì lập tức tại “V.1” sẽ ở mức thấp, làm cho cặp BJT Q2 và Q3 tắt. Lúc nầy FET cũng ngưng dẫn.

Cặp BJT D468 và B562 mắc kiểu đẩy – kéo có tác dụng tăng đáp ứng thời gian cho FET.

Tính toán mạch cách ly, sử dụng bộ cách quang PC817. Vled đỏ = 1,7 V; Vled xanh = 2,3 V

ULN2803 gồm 8 BJT ghép Darlington có sẵn các điện trở và Diode bảo vệ, cung cấp dòng đến 500mA, điện áp làm việc lên đến 50V. Ở điều kiện làm việc bình thường của ULN2803: IC =100mA, IB=250μA, VCE=2V ⇒ điện trở ghép với ngõ ra

của PC817 điện trở khá lớn: chọn 4,7 KΩ . IB_D468/B562(SAT) ≥1.43mA RC_ULN2803 = 100Ω 100 2 12 I V 12 CSAT CESAT = − = −

Dòng yêu cầu kích cho BJT nhỏ hơn nên lấy RC_ULN2803 = 330 Ω

Diode D11 để thông dòng ngược sinh ra do cuộn dây của van điện, bảo về cho cuộn dây của van điện. Chọn D11 có dòng ≥ 1A.

Điện trở R7 có tác dụng loại bỏ hiện tượng tự dẫn của FET (vì sau khi đã dẫn, nếu không đặt vào chân G của FET một điện áp ≤ 0V thì FET vẫn tiếp tục dẫn, hiện tượng nầy gọi là tự dẫn). Điện trở R7 được chọn phải đảm bảo 2 điều kiện sau:

+ Nếu chọn lớn quá sẽ gây hồi tiếp âm trên tiếp giáp B-E của BJT D468

(Vbe = V.1 - Sụp áp trên trở ), làm nó không thể dẫn bảo hòa, làm cho sụp áp trên CE lớn, dẫn đến không đủ áp để kích dẫn FET (VG = VCC – VCE) khiến FET không thể mở.

+ Nếu chọn quá nhỏ, dòng chạy qua nó là dòng cực phát của D468 mà khi D468

dẫn bảo hòa thì toàn bộ VCC sẽ đặt lên trở, khiến cho cháy trở.

0,236KΩ 50 0,2 12 50 V 12 R CESAT CS = − = − = Lấy RCS = 330 Ω

+ Công suất tiêu thụ trên điện trở.

ICESAT =50mA

Pcs = I .RCS 502.300 0,75W 2

CESAT = =

Diod D6 mắc ở cực B của BJT D468 dùng để khử nhiễu lập lờ near-zero do tín hiệu “1.0” tạo ra, tín hiệu “1.0” này không ở mức 0 lý tưởng mà chỉ đạt mức 0,5~0,9V, như vậy dù “V.1” ở mức 0 hay 1 thì D468 luôn dẫn và B562 chỉ dẫn khi tín hiệu “V.1” ở mức 0, như thế sẽ gây ra hiện tượng trùng dẫn ở mức lập lờ và cả hai sẽ bị hỏng, vì thế cần mắc thêm diod để khắc phục.