КОММУТАТОР Российский патент 1997 года по МПК H04L13/12 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в коммутационных устройствах различного назначения для включения в любом произвольном порядке определенной электрической цепи с обязательным отключением ранее включенной цепи.

Известно устройство [1] содержащее дистанционные переключатели, кнопки управления, транзистор, диоды, резисторы и конденсаторы. Недостатком этого устройства является возможность перемыканий отключаемой и подключаемой цепей в процессе переключения из-за того, что прежде происходит перевод в рабочее состояние включаемой цепи, и лишь затем подача тока в обмотку отбоя дистанционного переключателя отключаемой цепи. Отмеченное обстоятельство снижает помехоустойчивость данного устройства и как следствие ограничивает область его применения.

Наиболее близкими по технической сущности является выбранное в качестве прототипа устройство [2] содержащее дистанционные переключатели, кнопки управления, тиристор, резисторы и диоды. Первые выводы (входы) обмоток записи дистанционных переключателей через кнопки управления соединены с положительной шиной питания, а вторые выводы (выходы) через разделительные диоды подключены к аноду тиристора. Первые выводы (входы) обмоток отбоя через другие разделительные диоды соединены с первыми выводами (входами) обмоток записи всех, кроме своего, дистанционных переключателей, а вторые выводы (выходы) обмоток отбоя подключены к минусовой шине источника питания, к которой также подключены катод тиристора и один из выводов первого резистора. Другой вывод первого резистора подключен к управляющему электроду тиристора и через последовательно соединенные второй резистор и размыкающие контакты дистанционных переключателей соединен с положительной шиной источника питания.

При нажатии на какую-либо кнопку управления образуются замкнутые цепи тока через обмотки отбоя всех дистанционных переключателей, кроме соответствующего нажатой кнопке. После того, как дистанционный переключатель, находившийся к этому времени в рабочем состоянии, перейдет в исходное, замкнется соответствующий ему контакт в цепи управляющего электрода тиристора. Тиристор откроется и создаст цепь для протекания тока через обмотку записи дистанционного переключателя, соответствующего нажатой кнопке, в результате чего этот дистанционный переключатель перейдет в рабочее состояние.

Одним из существенных недостатков устройства прототипа является значительная сложность его конструкции, обусловленная большим количеством используемых разделительных диодов, определяемым согласно выражению:
Q_n n•(n-1+1) n•n n², (1)
где Q_n -общее количество используемых разделительных диодов в устройстве прототипа;
n количество переключаемых цепей в составе устройства.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства путем уменьшения количества используемых диодов.

Указанная цель достигается тем, что в состав каждой кнопки управления введены дополнительно по одному нормально замкнутому контакту, при этом входы обмоток отбоя всех дистанционных переключателей соединены через нормально замкнутые контакты соответствующих кнопок управления друг с другом и через разделительные диоды со входами обмоток записи дистанционных переключателей.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит по числу коммутируемых цепей дистанционные переключатели 1, 2 и 3 с обмотками записи 7 и обмотками отбоя 8, соответствующие им кнопки управления 4, 5 и 6 с контактами на замыкание 9 и контактами на размыкание 10, разделительные диоды 11, 12 и 13, подключаемые ко входам обмоток записи, разделительные диоды 14, 15 и 16, подключаемые ко входам обмоток записи, размыкающие контакты 17, 18 и 19 дистанционных переключателей, тиристор 20, резисторы 21 и 22, положительную шину 23 источника питания и отрицательную шину 24 источника питания.

Входы обмоток записи 7 всех дистанционных переключателей через замыкающие контакты 9 соответствующих кнопок управления соединены с положительной шиной 23 источника питания, к ним же подключены аноды разделительных диодов 11 (12, 13), катоды которых объединены между собой и подключены через размыкающие контакты 10 кнопок управления 4 (5, 6) со входами обмоток отбоя 8 дистанционных переключателей 1 (2, 3). Выходы обмоток записи 7 дистанционных переключателей 1 (2, 3) подключены к анодам разделительных диодов 14 (15, 16), катоды которых соединены между собой и подключены к аноду тиристора 20. Управляющий электрод тиристора 20 через резистор 21 подключен к отрицательной шине 24 источника питания, а через последовательно соединенные резистор 22 и размыкающие контакты 17, 18 и 19 дистанционных переключателей подключен к положительной шине 23 источника питания. Выходы обмоток отбоя 8 всех дистанционных переключателей подключены к отрицательной шине 24 источника питания.

Работает предлагаемый коммутатор следующим образом.

Пусть в некоторый момент времени дистанционный переключатель 2 находится во включенном состоянии, а дистанционные переключатели 1 и 3 в отключенном.

Для установки какого-либо из находящихся в отключенном состоянии дистанционных переключателей во включенное состояние, например, дистанционного переключателя 1, нажимается кнопка управления 4. При этом в результате замыкания ее контактов 9 и размыкания контактов 10 потечет ток по обмоткам отбоя 8 всех остальных дистанционных переключателей 2 и 3, кроме дистанционного переключателя 1, соответствующего нажимаемой кнопке управления 4. Дистанционный переключатель 2 переходит в отключенное состояние, его контакт 16 замыкается и на управляющий электрод тиристора 20 подается напряжение положительной полярности. Тиристор 20 открывается и создает цепь тока через обмотку записи 7 дистанционного переключателя 1, что приводит к переходу последнего во включенное состояние. Требуемые переключения выполнены. При отпускании кнопки управления прекращаются токи в обмотке записи соответствующего дистанционного переключателя и в обмотках отбоя остальных дистанционных переключателей. Аналогичным образом устройство будет работать и при нажатии любой другой кнопки управления.

Коммутатор отличается тем, что развязка токов в обмотке записи переводимого во включенное состояние дистанционного переключателя и в обмотках отбоя остальных дистанционных переключателей осуществляется в расчете на один дистанционный переключатель посредством всего лишь двух развязывающих диодов и одного размыкающего контакта кнопки управления, а не количеством развязывающих диодов по количеству дистанционных переключателей в составе устройства.

Общее количество развязывающих диодов Q_з в устройстве определяется как:
Q_з 2•n (2)
С учетом (1) уменьшение требуемого количества развязывающих диодов в заявленном устройстве по сравнению с устройством-прототипом составляет

Таким образом, устройство отличается существенным уменьшением количества используемых разделительных диодов, а следовательно, и значительным упрощением конструкции. Следовательно, цель, поставленная перед изобретением упрощение конструкции путем уменьшения количества используемых диодов достигнута.

Технико-экономический эффект, обеспечиваемый устройством, заключается в возможности создания коммутируемых устройств, содержащих как угодно много коммутационных цепей (дистанционных переключателей), осуществляющих включение в произвольном порядке любой электрической цепи с обязательным отключением ранее включенной цепи, отличающихся исключительной простотой конструкции в сочетании с минимальным количеством используемых элементов.

Источники информации
1. А.с. СССР N 1338103, H 04 L 13/12, 1987, БИ N 34;
2. А.с. СССР N 645287, H 04 L 13/12, 1979, БИ N 4.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в коммутационных устройствах различного назначения для включения в любом произвольном порядке определенной электрической цепи с обязательным отключением ранее включенной цепи. Коммутатор содержит дистанционные переключатели, кнопки управления, диоды, тиристор и резисторы. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства путем уменьшения количества используемых диодов. Поставленная цель достигается введением в состав каждой кнопки управления дополнительно по одному нормально замкнутому контакту, при этом входы обмоток отбоя всех дистанционных переключателей через нормально замкнутые контакты соответствующих кнопок управления соединены друг с другом и через диоды со входами обмоток записи дистанционных переключателей. 1 ил.

Коммутатор, содержащий дистанционные переключатели, диоды, кнопки управления, резисторы и тиристор, при этом входы обмоток записи дистанционных переключателей через замыкающие контакты соответствующих кнопок управления соединены с положительной шиной источника питания, выходы обмоток записи через диоды подключены к аноду тиристора, выходы обмоток отбоя подключены к отрицательной шине источника питания, к которой подключены также катод тиристора и первый вывод первого резистора, управляющий электрод тиристора соединен с другим выводом первого резистора и через последовательно соединенные второй резистор и размыкающие контакты дистанционных переключателей соединен с положительной шиной источника питания, отличающийся тем, что в состав каждой кнопки управления введено по одному нормально замкнутому контакту, при этом входы обмоток отбоя всех дистанционных переключателей через нормально замкнутые контакты соответствующих кнопок управления соединены друг с другом и через диоды с входами обмоток записи дистанционных переключателей.