Жидкометаллическое коммутационное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01H1/66 H01H11/02 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при конструировании аппаратуры технологической электродиагностики, например, топологии печатных плат.

Известны жидкометаллйческиё коммутационные устройства, содержащие сферический подвижный контактный электрод и по обеим его сторонам расположенные штифтовые (стержневые) неподвижные кон- тактные электроды, смоченные электропроводной жидкостью 1.

Недостатком известных коммутационных устройств является их непригодность для коммутационных матриц с высокой плотностью интеграции.

Известны также миниатюрные групповые переключающие жидкостные коммутационные устройства, содержащие плоскослоистый многополостной баллон на двух уровнях расположенными ленточными неподвижными контактными электродами и сферические магнитоуправляемые подвижные контактные электроды, образующие сдвиговый мостиковый жидкостной контакт с двойным разрывом цепи 2.

Недостатком известных устройств является их непригодность для использования в диагностических коммутационных матриц (из-за отсутствия устойчивого разомкнутого для всех цепей состояния) и недостаточной технологичности конструкции при повышенной степени интеграции коммутирующих контактов.

Целью изобретения является расшире- ние эксплуатационных возможностей путем обеспечения двунаправленной коммутации и за счет создания линейки для матрицы.

Указанная цель достигается тем, что жидкометаллическое коммутационное уст- ройство енабжено выходными жидкометал- лическими контактными электродами и двумя общими шинами, причем шины являются стенками герметизированного баллона, каждый входной неподвижный контактный электрод выполнен в виде пластины с выемкой для подвижного контактного электрода, выходные неподвижные контактные электроды расположены симметрично относительно продольной оси герметизированного баллона с постоянным шагом и установлены попарно на противоположных шинах герметизиробанного баллона так, что образуют с подвижном контактным электродом разомкнутые кон- тактные пары.

На фиг.1 показан единичный жидкост- ный коммутационный элемент устройства, поперечный разрез; на фиг.2 - линейка, вид

сверху, разрез; на фиг.З - входной контактный электрод.

Жидкометаллическое коммутационное устройство содержит общий для всех единичных переключающих на два направления жидкостных коммутационных элементов, расположенных в ряд (линейку), диэлектрический баллон 1 с неподвижными входными контактными электродами 2 по числу единичных жидкостных коммутационных элементов и с ВЫХОДНЫМИ ЖИДКОСТНЫМИ

полукапельными контактными электродами 3 и 4, размещенными с тем же шагом относительно подвижного контактного электрода 5 в каждой полости 6 герметизированного баллона 1. Подвижный контактный электрод 5 магнитоуправляемый и смоченный электропроводной жидкостью 7 (жидким металлом или другим составом).. Выходные контактные электроды 3 и 4 расположены симметрично относительно оси герметизированного баллона 1 и подвижного контактного электрода бис зазорами 8 и 9 к нему соответственно. При этом выходные контактные электроды 3 и 4 расположены с постоянным шагом и объединены в две группы посредством общих выходных шин 10 и 11 соответственно, которые одновременно являются стенками полостей б герметизированного баллона 1, расположенными вдоль линейки жидкостных коммутационных элементов устройства. Рабочий конец входного неподвижного контактного электрода 2 выполнен пластинчатым с выемкой, по крайней мере частично охватывающим подвижный контактный электрод 5, и расположен плоскопараллельно относительно шин 10 и 11. Рабочий конец (кромка выемки) неподвижного входного контактного электрода 2 смочен электропроводной жидкостью 7, поэтому он с подвижным контактным электродом 5 образует неразрывный сдвиговой жидкостной контакт. Выходные неподвижные контактные электроды 3 и 4 с подвижным контактным электродом 5 образуют разрывные исходно разомкнутые стыковые жидкостные контакты. Полости б баллона 1 вакуумированы или наполнены инертным, или редуцирующим газом и герметизированы посредством общей для линейки диэлектрической крышки 12.

Устройство работает следующим образом.

Разомкнутое состояние неподвижных контактных электродов 3 и 4 обеспечивается силами поверхностного натяжения электропроводной жидкости 7, содержащейся между контактными электродами 2 и 5. При смещении магнитоуправляемого подвижного контактного электрода 5 управляющим воздействием от органолептического (ручного) или двигательного (электромагнитного) привода (не показано) в сторону выходной шины 10 или 11 им замыкается зазор 8 или 9 соответствующего стыкового жидкостного контакта и подключается к выбранной шине входной контактный электрод 2. Одновременно деформируется поверхность электропроводной жидкости 7 в сдвиговом жидкойтном контакте. При этом увеличивается площадь ее свободной поверхности и образуется противодействующая смещению подвижного контактного электрода возвратная сила, т.е. электропро- водная жидкость 7 используется в качестве возвратной пружины для подвижного электрода 5. При одновременном попарном смещении двух подвижных контактных электродов 5 в различных единичных жид- костных коммутационных элементах линейки жидкостного коммутационного устройства (или разных линеек матрицы) к разным выходным шинам 10 и 11 обеспечивается подключение к ним соответствую- щих входных неподвижных контактных электродов 2 различных единичных жидкостных коммутационных элементов - обеспечивается поочередное подсоединение по заданной программе к выходным шинам 10 и 11 в нужной последовательности и в нужной полярности отдельных диагностируемых участков электрических цепей или устройств, соединенных с входными неподвижными контактными электродами 2. Воз- врат в исходное состояние любого подвижного контактного электрода 5 после снятия управляющего воздействия осуществляется за счет энергии возвратной силы, накопленной в соответствующей жидкост- ной пружине растяжения (сдвиговом жидкостном контакте). При этом разрываются соответствующие стыковые жидкостные контакты и восстанавливаются соответствующие зазоры 8 и 9.

Жидкостное коммутационное устройство может иметь любую длину и количество единичных коммутационных элементов в линейке. Оно является основной сборочной единицей при наборе из них малогабарит- ных матричных коммутаторов. Степень интеграции жидкостных коммутационных элементов в таких матрицах ограничивается в основном возможностью миниатюризации этих элементов и приводов к ним, а также значениями тока и мощности, необходимыми коммутировать или пропускать напряжения. Матрицу выполняют с шагом между входными контактными электродами 2,5 мм, пригодной для диагностики топологии печатных плат. Qpn этом до 10 раз экономится масса и объем адаптеров, отпадает необходимость в специальных программирующих платах, до 4 раз уменьшается количество переходных паянных соединений (повышается надежность), а также эксплуатацион- ные затраты диагностической установки, до 16 раз увеличивается количество диагностируемых точек печатной платы.

Формула изобретения Жидкометаллическое коммутационное устройство, содержащее герметизированный баллон со стенками, выполненными из диэлектрического материала, установленные в нем неподвижные контактные электроды и подвижные контактные электроды, смоченные жидким металлом, ,причем каждый подвижный контактный электрод выполнен в виде сферы, выполненной из ферромагнитного материала/ отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения двунаправленной коммутации и за счет создания линейки для матрицы, оно снабжено выходными жидкометаллическими контактными электродами и двумя общими шинами, причем указанные шины являются стенками герметизированного баллона, выходные жидкометаллические контактные электроды расположены симметрично относительно продольной оси герметизированного баллона с постоянным шагом и установлены попарно на противоположных шинах герметизированного баллона так, что образуют с подвижным контактным электродом замыкающие контактные пары, каждый неподвижный контактный электрод выполнен в виде пластины с выемкой для подвижного контактного электрода, является входными и образует с подвижным контактным электродом неразрывный жидкостной контакт,.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение пои конструРШ&ЖШ:. 10 6 ировании аппаратуры технологической электродиагностики, например топологии печатных плат. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения двунаправленной коммутации и за счет создания линейки для матрицы. Разомкнутое состояние неподвижных контактных электродов (КЭ) 3 и 4 обеспечивается силами поверхностного натяжения электропроводной жидкости 7, содержащейся между КЭ 2 и 5. При смещении подвижного КЭ 5 в сторону выходной шины 10 или 11 замыкается зазор 8 или 9 и к выбранной шине подключается входной КЭ 2. Возврат в исходное состояние любого подвижного КЭ 5 после снятия управляющего воздействия осуществляется за счет энергии возвратной силы, накопленной в соответствующей жидкостной пружине растяжения. При этом разрываются соответствующие жидкостные контакты и восстанавливаются зазоры 8 и 9. 3 ил. со С 12 к ел Фаг.1

Редактор Н.Рогулич

Составитель В.Зарецкас Техред М.Моргентал

fer. 2

Выг.з

Корректор Л.Патай