N-МЕРНЫЙ КОММУТАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ С.А.БЕРЕЗОВСКОГО Российский патент 1994 года по МПК H03K17/00 G06F7/00 

Изобретение относится к автоматике и коммутационной технике и может быть использовано для построения N-мерных коммутационных структур, коммутирующих l-разрядные двоичные, аналоговые вектора в контрольно-измерительном оборудовании при адресном или обегающем контроле и диагностике электрических параметров электронных устройств-многополюсников, в вычислительных и эрготехнических устройствах.

Известна коммутационная матрица на реле [1], содержащая двухпроводные горизонтальные линии, соединенные с зондами контактирующего устройства через нормально разомкнутые контакты реле, двухпроводные вертикальные линии, первые шины которых через нормально разомкнутые контакты реле соединены с первыми, а вторые - с вторыми шинами горизонтальных линий, а также шины "земли" и питания.

Недостатком устройства является то, что оно выполняет малое число операций коммутаций и не обеспечивает возможность группирования коммутируемых сигналов как по входам, так и по выходам в N-мерном пространстве.

Известен коммутационный элемент Березовского [2], состоящий из N-1 плоских двумерных коммутационных элементов, каждый из которых имеет первый, второй, третий и четвертый релейные элементы с управляемой контактной группой, первый и второй диагональные релейные элементы с управляемой контактной группой, информационные выходы, а также первую, вторую, третью и четвертую внутренние информационные линии связи.

Недостатком устройства является то, что оно выполняет малое число операций коммутаций и не обеспечивает возможность соединения N-1 плоских двумерных коммутационных элементов в единые многомерные коммутационные элементы.

Предлагаемый N-мерный коммутационный элемент, содержащий объединенные в единый N-1 плоских двумерных коммутационных элементов С.А.Березовского, каждый из которых содержит первый, второй, третий и четвертый релейные элементы с управляемой контактной группой, первый и второй диагональные релейные элементы с управляемой контактной группой, причем выходы переключающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов соединены соответственно с первой, второй, третьей и четвертой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов соединены соответственно с первой, второй, четвертой и третьей внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы переключающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов соединены соответственно с первой и четвертой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов соединены соответственно с третьей и второй внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов не подключены, дополнительно содержит первый и второй релейные элементы подключения с управляемой контактной группой, причем выводы переключающих контактов первого и второго релейных элементов подключения соединены соответственно с второй и первой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого и второго релейных элементов подключения не подключены, выводы замыкающих контактов первого и второго релейных элементов подключения первого плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения являются дополнительными выводами подключения к соответствующим выводам других N-2 плоских двумерных коммутационных элементов с дополнительными элементами подключения.

На фиг.1 представлена принципиальная схема двумерной (N-2) составляющей многомерного коммутационного элемента - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения.

N-мерный коммутационный элемент С.А.Березовского состоит из N-1 плоских двумерных коммутационных элементов с дополнительными элементами подключения, каждый из которых имеет первый, второй, третий и четвертый релейные элементы 1 - 4 с управляемой контактной группой, первый и второй диагональные релейные элементы 5,6 с управляемой контактной группой, первый и второй дополнительные элементы подключения - релейные элементы 7,8 с управляемой контактной группой, а также внутренние первую и вторую информационные линии 9,10 связи и третью и четвертую внутренние информационные линии 11, 12 связи, причем выходы переключающих каналов контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов 1 - 4 соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов 1 - 4 соединены соответственно с первой, второй, третьей и четвертой внутренними информационными линиями 9 - 12 связи плоского двумеpного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов 1 - 4 соединены соответственно с первой, второй, четвертой и третьей внутренними информационными линиями 9 - 11 связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы переключающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов 5,6 соединены соответственно с первой 9 и четвертой 12 внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов 5,6 соединены соответственно с третьей и второй 10,11 внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов 5,6 не подключены, выводы переключающих контактов первого и второго релейных элементов 7,8 подключения соединены соответственно с второй 10 и первой 9 внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого и второго релейных элементов 7,8 подключения не подключены, выводы замыкающих контактов первого и второго релейных элементов 7,8 подключения первого плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения являются дополнительными выводами подключения к соответствующим выводам других N-2 плоских двумерных коммутационных элементов с дополнительными элементами подключения.

На фиг.2-4 представлено функциональное обозначение двумерной составляющей многомерного коммутационного элемента - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения.

На фиг.5-7 представлено стилизованное функциональное обозначение. Такое обозначение принято для удобства изображения многомерного коммутационного элемента С.А.Березовского.

На фиг.8-63 представлены виды состояния двумерной составляющей многомерного коммутационного элемента - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения.

На фиг. 64 представлено стилизованное функциональное представление 3-мерного коммутационного элемента, образованное плоскими двумерными составляющими С,Д и виды состояния.

На фиг.65 представлена схема подключения 3-мерного коммутационного элемента к другим 3-мерным коммутационным элементам.

На фиг.66 представлен пример реализации двумерной составляющей многомерного коммутационного элемента с цепями управления.

На фиг.67 представлен многомерный (N-4) коммутационный элемент С.А.Березовского (цепи управления не показаны).

Элемент работает следующим образом.

Рассмотрим работу двумеpной составляющей (N-2) многомерного коммутационного элемента С.А.Березовского - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения (фиг.1).

В исходном состоянии размыкающие контакты релейных элементов 1 - 4 замкнуты, замыкающие контакты диагональных релейных элементов подключения - релейных элементов 7,8 двумерной составляющей многомерного коммутационного элемента разомкнуты.

Информационные выводы 13 - 16, а также выводы подключения 17,18 двумерной составляющей многомерного коммутационного элемента С.А.Березовского - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения между собой не соединены, двумерная составляющая отключена от многомерного элемента, что соответствует первому состоянию (фиг.8-63).

Для управления l-й двумерной составляющей многомерного элемента - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения (l = -номера двумерных, составляющих, т.е. задания одного из возможных 56 состояний (см. фиг.8-63), подключения ее к другим двумерным составляющим, входящим в состав многомерного коммутационного элемента, необходимо подать на управляющие обмотки i-Х релейных элементов ( i = - номера релейных элементов с управляемой контактной группой) (см.фиг.1) управляющие сигналы в виде слов:
S_e {X_i}, где l = , i = .

Для состояния (см.фиг.8-63) составляющей многомерного коммутационного элемента - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения
S_l{A_k,l·B_j,e}, i = , k = , j = , где A₁= X₁X₂X₃X₄X₅X (1)
A₂= (2)
A₃= (3)
A₄= (4)
A₅= (5)
A₆= (6)
A₇= (7)
A₈= ()() = ( (8)
A₉= (9)
A₁₀= (10)
A₁₁= (11)
A₁₂= (12)
A₁₃= (13)
A₁₄= (14)
A₁₅= (15)
B_1l= (16)
B_2l= (17)
B_3l= (18)
B_4l= X₇·X₈,, (19) где X_i= 0; = 1..

Возможность выбора управляемого слова А_k, являющегося дизъюнкцией нескольких конъюнкций X_i, где i = , позволяет оптимизировать количество переключений релейных элементов, добиваясь минимального числа переключений, минуя команду "Сброс", при переводе плоского двумерного коммутационного элемента из одного состояния в другое, и тем самым снизить величину импульса тока, потребляемого обмотками релейных элементов, и уровень коммутационных помех переключения релейных элементов.

Используя в качестве устройства памяти плоского двумерного коммутационного элемента универсальный регистр, можно программировать определенные последовательности состояний. Для обеспечения простоты управления рассмотрим запись и сдвиг "1" в универсальном регистре, выходы которого подключены к управляющим клеммам релейных элементов непосредственно или через буферный элемент. Цепи управления режимами работы универсального регистра на фиг.7 не показаны. Имеем следующую последовательность состояний, при записи и сдвиге "1" в универсальном регистре (фиг.66):
при записи "1" в первый разряд регистра Q₁ = 1, к которому подключен релейный элемент i=1, плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения будет находиться в состоянии 14 (см.фиг.8-63) (см. дизъюнкцию (6,19));
при сдвиге "1" в следующий разряд регистра (сдвиг слева направо) Q₁= 0, Q₂ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения будет находиться в прежнем состоянии (см.дизъюнкцию (6.19));
при сдвиге "1" в третий разряд регистра Q₁ = Q₂ = 0, Q₃ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения переключается в состояние 17 (см.фиг.8-63) (см.дизъюнкцию (7,19));
при сдвиге "1" в четвертый разряд регистра Q₁ = Q₂ = Q₃ = 0, Q₄ = 1 состояние не меняется (см.дизъюнкцию (7,19));
при сдвиге "1" в пятый разряд регистра Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q₄ = 0, Q₅ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения переключится в состояние 2 (см.дизъюнкцию (2,19));
при сдвиге "1" в шестой разряд регистра Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q₄ = Q₅ = 0, Q₆ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения переключится в состояние 8 (см.дизъюнкцию (4,19));
при сдвиге "1" в седьмой разряд регистра Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q₄ = Q₅ = Q₆ = 0, Q₇ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения переключится в состояние 53 (см.дизъюнкцию (1,16)) и подключится через первый дополнительный элемент подключения - релейный элемент 7 к второй внутренней информационной линии связи;
при сдвиге "1" в восьмой разряд регистра Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q₄ = Q₅ = Q₆ = Q₇ = 0, Q₈ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения переключается в состояние 48 (см.дизъюнкцию (1,17)) и подключается через второй дополнительный элемент подключения - релейный элемент 8 к первой внутренней информационной линии 9 связи и вывод 13 соединяется с выводом 18 подключения и через него с другими плоскими составляющими многомерного элемента.

Аналогично можно исследовать чередование состояний при записи двух, трех и другого числа единиц; заполнение разрядов регистра последовательным кодом, состоящим из "1", комбинациями.

Такой подход может применяться для повышения быстродействия работы многомерного коммутационного элемента, так как в этом случае пропускается команда "Сброс" регистров перед записью каждых новых управляющих слов в регистры. Это позволяет осуществлять программное управление коммутационным элементом С. А. Березовского в соответствии с заданным алгоритмом работы и уменьшать число информационных линий связи с 8 (по числу используемых релейных элементов) при параллельном вводе информации в универсальный регистр до 1 при последовательном вводе. Предлагаемое техническое решение позволяет расширить область его применения за счет увеличения числа выполняемых коммутационных операций с 15^N-1 до 56^N-1 путем соединения в единый N-мерный коммутационный элемент N-1 плоских двумерных коммутационных элементов.

Изобретение относится к автоматике и коммутационной технике и может быть использовано для построения N-мерных коммутационных структур, коммутирующих l-разрядные двоичные, аналоговые вектора в контрольно-измерительном оборудовании при адресном или обегающем контроле и диагностике электрических параметров электронных устройств - многополюсников, в вычислительных и эрготехнических устройствах. N - мерный коммутационный элемент состоит из N - 1 плоских двумерных коммутационных элементов с дополнительными элементами подключения, каждый из которых имеет четыре релейных элемента с управляемой контактной группой, два диагональных релейных элемента с управляемой контактной группой, два дополнительных релейных элемента подключения с управляемой контактной группой, а также четыре внутренние информационные линии связи. Изобретение позволяет расширить область его применения за счет увеличения числа выполняемых коммутационных операций с 15^N-1 до 56^N-1 путем соединения в единый N - мерный коммутационный элемент N - 1 плоских двумерных коммутационных элементов. 67 ил.

N - мерный коммутационный элемент, содержащий объединенные в единый N - 1 плоских двумерных коммутационных элементов, каждый из которых содержит первый, второй, третий и четвертый релейные элементы с управляемой контактной группой, первый и второй диагональные релейные элементы с управляемой контактной группой, причем выводы переключающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов соединены соответственно с первой, второй, третьей и четвертой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов соединены соответственно с второй, первой, четвертой и третьей внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы переключающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов соединены соответственно с четвертой и первой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов соединены соответственно с второй и третьей внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, отличающийся тем, что в каждый плоский двумерный коммутационный элемент введены первый и второй релейные элементы подключения с управляемой контактной группой, причем выводы переключающих контактов первого и второго релейных элементов подключения соединены соответственно с второй и первой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого и второго релейных элементов подключения первого плоского двумерного коммутационного элемента объединены с соответствующими выводами первых и вторых релейных элементов подключения остальных N - 1 плоских двумерных коммутационных элементов и являются первой и второй внутренними информационными линиями N-мерного коммутационного элемента.