Устройство для коммутации электрических сигналов Советский патент 1984 года по МПК H01H47/00 

Устройство относится к электротехнике и может использоваться для комму тации электрических сигналов малого уровня. Известны коммутирующие устройства аналогичного назначения, содержа1цие параллельно сходящиеся коммутаторы, каждый из которых коммутирует несколь ко входных цепей в один адрес l иС23. Эти устройства имеют низкое качест во контакта при мальпс уровнях сигналов. Известны также устройства для ком 4утации электрических сигналов малого уровня, содержащие коммутирующую матрицу с входными и выходными цепями, электроизмерительный прибор, блок управления, генератор переменного напря жения с трансформаторным выходом и конденсатор СзЗ. Однако эти устройства имеют ограниченную область применения и высокое сопротивление коммутирующих элементов коммутирующей матрицы, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для коммутации электрических сигналов, содержащее генератор сигналов, блок управления, источник вспомогательных сигналов, две матрицы ком мутации, при этом горизонтальные шины матриц коммутации подключены к выводам объекта контроля, вертикальные шины матриц коммутации попарно подключены к выходам источников вспомогательных сигналов, входы которых под к одному из выходов блока управления, вход которого соединен с вы ходом генератора сигналов. Другой выход блока управления связан с входами матриц коммутации, вертикальные шины которых подключены к входам конт рольно-измерительньк приборов . Однако это устройство характеризуется низким быстродействием, обусловленным необходимостью пропускания через измерительные цепи вспомогательных сигналов в течение времени, гарантирующего возникновение и развитие тепловых эффектов, обеспечивающих надежный и качественный контакт, а также недостаточной достоверностью измерений и контроля из-за хотя и маловероятных, но возможных некачественных контактов в измерительных цепях. Попытка повьппения быстродействия данного устройства за счет сокращения времени пропускания вспомогательных сигналов неизбежно ведет к учащению случаев плохого контактирования, а следовательно, к понижению достоверности измерений и контроля. Цель изобретения: - повышение достоверности измерений и контроля, а также увеличение быстродействия за счет адаптации устройства к качеству контактирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для коммутации электрических сигналов, содержащее блок управления, генератор сигналов, контрольно-измерительный прибор, две одинаковые коммутир ующие матрицы, по меньшей мере две катушки индуктивности, причем соответствующие входы коммутирующих матриц попарно объединены и подключены к входам устройства, выходы одной из коммутирукщих матриц соединены с входами контрольно-измерительного прибора, между соответствующими выходами коммутирующих матриц включены катушки индуктивности, управляющие входы коммутирующих матриц объединены и подключены к одному из входов блока управления, причем каждая из катушек индуктивности индуктивно связана с генератором сигналов, введены источник опорного напряжения, ключ, токовый датчик, компаратор, выпрямитель, инвертер, триггер, дифференцирующая цепь, элемент выдержки времени, элемент И, элемент ИЛИ, элемент сигнализации, причем ключ и токовый датчик включены последовательно в выходную цепь генератора сигналов, выход токового датчика через выпрямитель подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом контрольно-измерительного прибора, входом инвертора и одним из входов элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам элемента выдержки времени, триггера и блока управления, второй выход последнего соединен с вторым входом триггера, выход которого подключен к входу ключа и через дифференцирующую цепь соединен с вторым входом элемента выдержки времени, выходы инвертора и элемента выдержки времени подключены к входам элемента И, выход которого соединен с входом элемента сигнализации, вторым-входом элемента цлИ и вторым входом блока управления. Кроме того, с целью расширения области применения в устройство дополнительно введен блок задания вспомогательных сигналов, а источник опорного напряжения вьшолнен в виде делителя напряжения и второго вьшрямителя, при этом делитель напряжения подключен параллельно выходам генератора сигналов, вход второго выпрямителя соединен с выходом делителя на пряжения, а выход - с вторым входом компаратора, а выход блока задания вспомогательньк сигналов соединен с входом генератора сигналов. На чертеже приведена структурная схема устройства для коммутации электрических сигналов. К каждому из выводов 1.1-1. К контролируемого объекта 2 посредством потенциальных зондов 3.1-3. К подключены входы первой коммутирующей матрицы 4, включающей коммутирующие элементы 5. К тем же выводам 1.1-1.К Посредством токовых зондов 6.1-6.К . подключены соответствующие входы вто рой коммутирующей матрицы 7 на комму тирующих элементах 8. Обе матрицы 4 и 7 имеют одинаковую структуру и их коммутирующие элементы 5 и 8 имеют общие управляющие цепи, подключенные к одному из выходов блока управления 9. Соответствующие выходы обеих коммутирующих матриц 4 и 7 подключены к катушкам индуктивности 10.1-10.М, а выходы первой коммутирующей матрицы 4 подключены также и к входам контрольно-измерительного прибора 11. Вс катуц|ки индуктивности 10.1-10.М магнитно связаны с катушкой индуктивнос ти 12 генератора сигналов 13. В цепь катушки индуктивности 12 последовательно включены ключ 14 и токовый датчик 15, выход последнего через вы прямитель 16 подключен к одному из входов компаратора 17, другой вход которого подключен к выходу источник опорного напряжения 18, а выход подключен к входу запуска контрольно-из мерительного прибора 11, к одному из входов элемента ИЛИ 19 и через инвер тор 20 связан с одним из входов элемента И 21. Один из выходов блока уп равления 9 подключен к установочному входу триггера 22, единичный выход которого подключен к управляющему входу ключа 14 и через дифференциру1084 ющую цепочку 23 связан с одним из входов элемента вьщержки времени 24, выход которого соединен с другим входом элемента И 21, выход которого подключен к одному из входов блока управления 9, к входу элемента сигнализации 25 и к другому входу алемента ИЛИ 19, выход которого подключен к другому входу блока управления 9 и к входам сброса триггера 22 и элемента выдержки времени 24. Источник опорного напряжения выполнен в виде подключенного к выходам генератора сигналов 13 делителя 26, выход которого подключен к второму выпрямителю 27. Вход генератора сигналов 13 подключен к выходу блока задания вспомогательного сигнала 28. Устройство работает следующим образом. После подключения токовых зондов 6.1-6.К и потенциальных зондов 3.13. К к выводам 1.1-1. К контролируемого объекта 2 и выбора коммутирующими матрицами 4 и 7 необходимых цепей блок управления 9 устанавливает в единичное состояние триггер 22, который включает ключ 14 и через дифференцирукмцую цепочку 23 выдает импульс на элемент выдержки времени 24. При включении ключа 14 переменный сигнал с выхода генератора сигналов 13 проходит через катушку индуктивности 12, наводит ЭДС в катушках индуктивности 10.1-10.М. В результате возникают токи через элементы коммутации 5 и 8 каждой коммутирующей матрицы 4 и 7, через зонды 6.1-3.1, 6.2-6.К-3. и выводы 1.1-1 К контролируемого объекта 2. Если в течение времени, определяемого элементом выдержки времени 24, ток через каждую из катушек индуктивности 10.1-10.М достигает установленной величины, то сигнал с выхода токового датчика 15, вьшрямленный выпрямителем 16, превышает; сигнал с выхода источника опорного напряжения 18. На выходе компаратора 17 появляется сигнал логической единицы, который разрешает измерение параметров контрольно-измерительным прибором 11 и через элемент ИЛИ 19 сбрасывает элемент выдержки времени 24 и триггер 22, а .также разрешает блоку управления 9 через время, необходимое для замера параметров, произвести переключение всего устройства на измерение следующего параметра. Этот процесс будет продолжаться до окончания измерения и контроля всех параметров, если не произойдет некачественного контактирования зондов 6.1-6.К и 3.1-3.К с выводами 1.1-1.К контролируемого объ акта 2 или не возникнет некачественное контактирование в элементах 5 или 8 коммутирующих матриц 4 и 7. При возникновении некачественного контакта в любой точке измерительного тракта суммарный ток через токовый датчик 15 будет меньше установленной нормы, в результате сигнал логической единицы на выходе компаратора 17 не появится, контрольно-из мерительный прибор 11 не запустится и через некоторое время импульс с Выхода .элемента выдержки времени 24 поступит на вход элемента И 21, на другом входе которого присутствует сигнал логической единицы с выхода инвертора 20, Импульс с выхода элемента И 21 через элемент ИЛИ 19 сбра сывает триггер 22 и включает элемент сигнализации 25. При этом на оба вхо да блока управления 9 поступают сигНсшы, свидетельствующие о плохом кон такте. Дальнейшая работа устройства опре деляется алгоритмом, заложенным в блок управления 9. Устройство может либо прекратить дальнейшую работу, либо осуществить несколько повторных подключений и опросов и прекратить работу, либо после одной или несколь ких попыток перейти к замеру следующего параметра, предварительно запом нив ситуацию, при которой возник некачественный, контакт. В данном устройстве источник опор ного напряжения 18 включает делитель 26 и вьшрямитель 27, благодаря при изменениях величины сигнала с вы хода генератора сигналов 13 напряжекие с выхода источника опорного напряжения следует за этими изменениями, чем исключаются ошибки, которые могли бы возникнуть при наличии пост янного напряжения с выхода источника опорного напряжения 18. Блок задания вспомогательного сигнала 28 позволяет в зависимости от применяемых зондов 6.1-6.К, 3,1-3.К, от применяемых коммутирующих матриц 4 и 7, от величины измеряемых параметров, от типа применяемых выводов 1.1-1.К контролируемого объекта 2 устанавливать необходимый уровень вспомогательного сигнала с выхода генератора сигналов 13. Токовый ;цатчик, выпрямители, делитель и компаратор позволяют анализировать состояние контактов и выносить решение о возможности измерения. Триггер и ключ служат для включения устройства в режим повышения качества контактирования и контроля качества контактирования. Отключение ключа в момент измерения позволяет исключить ошибку от переходных напряжений на зондах и в коммутирующих элементах сдвоенных матриц коммутации. Дифференцирующая цепочка, элемент вьздержки времени, инвертор, элемент И, элемент ИЛИ необходимы для выработки устройством сигнала о наличии плохого контактирования, который за.поминается элементом сигнализации, информирующим обслуживающий персонал о некачественном контакте. Предлагаемое устройство адаптивно к качеству контактирования. Чем быстрее вспомогательный сигнал обеспечит надежный контакт, тем быстрее произойдет измерение параметра. Таким образом отпадает необходимость пропускать вспомогательный сигнал в течение избыточного времени,гарантирующего качественный контакт перед каждым измерением. За счет этого повьш1ается быстродействие устройства. Кроме этого, благодаря контролю качества контактирования посредством токового датчика, источника опорного напряжения, вьшрямителя и компаратора повьщ1ается достоверность измерений и контроля параметров измеряемого сигнала.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее блок управления, генератор сигналов, контрольно-измерительный прибор, две одинаковые коммутирующие матрицы, по меньшей мере две катушки индуктивности, причем соответствующие входы коммутирующих матриц попарно объединены и подключены к входам устройства, выходы одной из коммутирующих матриц соединены с входами контрольно-измерительного прибора, между соответствующими выходами коммутирующих матриц включены катушки индуктивности, управляющие входы коммутирующих матриц объединены и подключены к одному из входов блока управления, причем каждая из катушек индуктивности индуктивно связана с генератором сигналов, отличающееся тем, что., с целью повышения достоверности и быстродействия, в него введены источник опорного напряжения, ключ, токовый датчик, компаратор, выпрямитель, инвертор, триггер, дифференцирующая цепь, элемент выдержки времени, элемент И, элемент ИЛИ, элемент сигнализации, причем ключ и токовый датчик включены последовательно в выходную цепь генератора сигналов, выход токового через выпрямитель подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом контрольно-измерительного прибора, входом инвертора и одним из входов элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам элемента выдержки времени, триггера и блока управления, второй выход последнего соединен с вторьм входом I триггера, выход которого подключен к входу ключа и через дифференцирующую цепь соединен с вторым входом элемента вьщержки времени, выходы инвертора и элемента выдержки времени подключены к входам элемента И, выход которого соединен с входом элемента сигнализации, вторьм входом элеменО со та ИЛИ и вторым входом блока управ.ления. 2. Устройство по П.1, отлича00 о ющееся тем, что, с целью расширения области применения, в него 4 дополнительно введен блок задания оо вспомогательных сигналов, а источник опорного напряжения вьшолнен в виде делителя напряжения и второго выпрямителя, при этом делитель напряжения подключен параллельно выходам генератора сигналов, вход второго вьшрямителя соединен с выходом делителя напряжения, выход - с вторым входом компаратора, а выход блока задания вспомогательных сигналов соединен с входом генератора сигналов.