Двухступенчатый коммутатор Советский патент 1992 года по МПК H03K17/00 

Изобретение относится к электронной коммутационной технике и может быть использовано для коммутации сигналов датчиков в измерительных системах.

Известен двухступенчатый коммутатор измерительной системы, содержащий k коммутаторов первой ступени с матричным управлением в каждом на m строк и п столбцов, релейный коммутатор второй ступени, блок управления коммутаторами, состоящий из двоичного счетчика, дешифраторов и усилителей сигналов на строках и столбцах. В устройстве столбцы являются общими во всех матрицах управления коммутаторов первой ступени, их общее количество равно п, количество усилителей сигналов на столбцах равно также п. Строки являются отдельными в матрице управления каждого коммутатора первой ступени.

Недостаток известного устройства заключается в том, что из-за необходимости формировать сигналы управления на каждой из строк, общее количество которых равно km, требуется km усилителей сигналов на строках, что приводит к усложнению устройства и снижению его надежности.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее k коммутаторов первой ступени с матричным управлением в каждом на m строк и п столбцов, релейный коммутатор второй ступени, блок управления коммутаторами, состоящий из двоичного счетчика, дешифраторов и усилителей сигналов на строках и столбцах, дополнительно введены контактные реле, обмотки дополнительных реле соединены с выходами усилителей сигналов коммутатора второй ступени, контакты дополнительных реле с одной стороны соединены со строками матриц управления коммутаторов первой ступени, а с другой стороны группами соединены с выходами m усилителей сигналов на строках блока управления коммутаторами.

На чертеже представлена структурная схема устройства

Устройство состоит из коммутаторов первой ступени 1-3, релейного коммутатора второй ступени 4 и блока управления комму(Л

С

х| О Ю N О Ь.

таторами (БУК) 5. Коммутаторы первой ступени 1-3 могут быть релейными и бесконтактными (на чертеже представлены релейные коммутаторы первой ступени).

Каждый коммутатор первой ступени 1-3 содержит матричную схему управления, состоящую из п столбцов и m строк, реле, обмотки которых 6-13, 14-21, 22-29 с одной стороны соединены с соответствующими строками матриц управления коммутаторов первой ступени 1-3, а с другой стороны через диоды 30-37, 38-45, 46-53 - с соответствующими столбцами матриц управления, Контакты 54-61, 62-69, 70-77 реле с одной стороны соединены с входами коммутаторов 1-3, а с другой стороны объединены по группам и соединены с информационными выходами коммутаторов 1-3. На чертеже показаны контакты первого и последнего реле в каждом из коммутаторов 1-3.

Коммутатор второй ступени 4 содержит усилители сигналов 78-80 и реле, Входы усилителей 78-80 соединены с первыми управляющими входами коммутатора второй ступени 4. Выходы усилителей 70-80 соединены соответственно с обмотками реле 81, 82; 83, 84 и 85, 86. Усилители 78-80 выполнены, например, на трсэнзисторах, работающих в ключевом режиме, в коллекторную цепь последнего каскада которых включены обмотки реле 81, 82; 83, 84 и 85, 86. Вместо реле с обмотками 81, 83 т 85 в устройстве могут быть применены бесконтактные электронные ключи. Снязь выходов усилителей 78-80 с обмотками реле 81, 82: 83, 84 и 85. 86 условно показана стрелками. Реле с обмотками 81 имеет контакты 87-88, 82 - 89- 92, 83 - 93-94, 84 - 95-98, 85 - 99-100, 86 - 101-10-4 соответственно. Контакты 87-88. 93-94, 99-100 с одной стороны соединены через кабели со строками матриц управления соответствующих коммутаторов 1-3, а с другой стороны контакты 87, 93, 99 и 88, 94, ЮОзапзраллелены и соединены со вторыми управляющими входами коммутатора второй ступени 4. Контакты 89-92, 95-98, 101- 104 с одной стороны соединены через кабели с информационными выводами коммутаторов 1-3, а с другой стороны по группам соединены с информационными выходами коммутатора второй ступени 4, который соединяют с измерительным устройством системы.

Блок управления коммутаторами 5 содержит двоичный счетчик 105. дешифраторы 106. 107 м 108, усилители 109-112 сигналов на столбцах матриц управления коммутаторов 1-3 и усилители 113-114 сигналов на строках матриц управления коммутаторов 1-3. Количество усилителей 113- 114 равно т. Счетный вход счетчика 105 соединен с линией Пуск БУК, а вход установки счетчика в исходное состояние - с

линией Уст. О. Выходы счетчика 105, по которым формируются сигналы младших разрядов, соединены со входами дешифратора 106, последующие выходы счетчика соединены с входами дешифратора 107 и

дешифратора 108. Счетчик 105 и дешифраторы 106, 107, 108 представляют собой распределители импульсов. Выходы дешифраторов 106 соединены с входами усилителей 109-112, выходы дешифратора

107 - с входами усилителей 113-114. Выходы дешифратора 108 соединены с первыми управляющими входами коммутатора второй ступени 4. Кроме того, для формирования номера опрашиваемого в процессе

работы коммутатора первой ступени 1-3 выходы дешифратора 108 при необходимости могут бы гь соединены со входами регистратора номера коммутатора первой ступени.

Выходы усилителей 109-112 соединены

со столбцами матриц управления коммутаторов 1-3. Выходы усилителей 113-114 соединены со вторыми управляющими входами коммутатора второй ступени 4.

В качестве примера на чертеже показано подключение тензорезисторов 115-120, которые не входят в состав двухступенчатого коммутатора системы, по кодам 54-77

коммутаторов 1-3.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы по линии Уст,О выдается сигнал, например от кнопки,

по которому все выходы счетчика 105 устанавливаются в нулевое состояние (нулевой потенциал). На первых выходах дешиф- раторов 106-108 формируется положительный потенциал, а на остальных

5 выходах дешифраторов - нулевой потенциал, На выходах усилителей 79, 80, 109, 114 формируется положительный потенциал, на выходах усилителей 78, 110-112, 113 - нулевой потенциал. В результате этого сработэ0 ют реле, номера обмоток которых 6. 81 и 82, замкнутся контакты 54-57. 87, 88, 89-92 и датчик 15 будет подсоединен через контакты 54-57 коммутатора первой ступени 1 и контакты 89-92 коммутатора второй ступе5 ни 4 к входу измерительного устройства (на фиг. 1 не изображено). После этого будет измерен сигнал датчика и измерительное устройство выдает сигнал Пуск БУК, по которому счетчик 105 установит на своем первом выходе положительный потенциал, что приведет к формированию положительного потенциала на втором выходе дешифратора 106 и нулевого потенциала - на первом выходе 106 На выходе усилителя 110 сформируется положительный потенциал, а на выходах усилителей 109, 111, 112- нулевой потенциал Потенциалы усилителей 78-80, 113-114 не изменяются В результате замкнет свои контакты реле, номер обмотки которого 7, одновременно разомкнет свои контакты 54-57 реле номер обмотки которого 6, от входа измерительного устройства отключится первый датчик 115, и подключится второй датчик, коюоые подсоединены к коммутатору 1 После измерения сигнала второго датчика измерительное устройство выдаст сигнал Пуск БУК, по которому к его входу подсоединится третий датчик и т.д , пока последовательно будут замыкать свои контакты реле, номера обмотки которых 8-9, с одновременным размыканием контактов предыдущего реле После измерения сигнала датчика, подключенного через контакты реле, номер обмотки которого 9, счетчик 105 по сигналу Пуск БУК выдаст сигнал на дешифратор 107, по которому на выходе усилителя 113 сформируется положительный потенциал, а на выходе усилителя П4 нулевой В результате поступления на вход счетчика сигналов Пуск БУК оудут замыкаться контакты реле, номера обмоток которых 10-13 (при одновременном отключении контактов реле, имеющих номер на единицу меньше) После того, как через контакты 58-61 подсоединится последний датчик 116 к входам коммутатора 1 и будет завершено измерение его сигнала, измерительное устоойство выдаст сигнал Пуск БУК по которому счетчик 105 изменит состояние дешифратора 108 В результате на входе усилителя 79 сформируется нулевой потенциал ,-ia выходах усилителей 78, 80 положительный потенциал Сработают реле с номером обмоток 83, 84 и замкнутся контакты 93-94 95-98 Реле, номера обмоток которых 81 и 82, разомкнут свои контакты и отсоединят строки матрицы коммутатора 1 от выходов усилителей 113- 114, а измерительные выходы коммутатора 1 - от выходов коммутатора второй ступени 4. Одновременно потенциалы выходов усилителей 109-112 и 113-114 установятся в исходное состояние Таким образом, ко входу измерительного устройства будет подсоединен первый датчик 117, который соединен с коммутатором 2 При появлении сигналов Пуск БУК будут последовательно подсоединены ко входу измерительного устройства датчики, соединенные с коммутатором 2, а затем - с коммутатором 3.

По завершении цикла опроса датчиков счетчик 105 будет установлен в исходное состояние и опять ко входу измерительного устройств будет подключен первый датчик,

5 соединенный с. первым коммутатором первой ступени Далее цикл опроса повторяет ся как описано выше.

Применение устройства сокращает количество усилителей сигналов на строках в

10 k раз и повышает надежность Например, при п 16, m 4, k - 16 интенсивностях отказов одного усилителя 4 -10 5 1/час, реле - 10 5 1/час, микросхемы 10 б 1/час. сред- НРЯ наработка на отказ устройства (без уче15 та надежности коммутаторов первой си/пени) увеличивается в 2,25 раза

Формула изобретения Двухступенчатый коммутатор, содержа0 щий матричные коммутаторы первой ступени, входы которых соединены с информационными шинами, а выходы соединены с соответствующими информационными шинами коммутатора второй ступени,

5 которые через замыкающие контакты реле, количество которых пропорционально количеству коммутаторов первой ступени, сое- диченч с выходами двухступенчатого коммутатора, обмотки реле коммутатора

0 второй ступени соединены с выходами соответствующих усилителей, входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления, который состоит из двоичного счетчика, соответствующие выходы

5 которого соединены с входами дешифратора вертикальных шин дешифратора горизонтальных шин и дешифратора номера коммутатора первой ступени, а выходы дешифратора вертикальных шин соединены с

0 входами усилителей первой группы, подключенных к вертикальным шинам, выходы которых соединены с вертикальными шинами управления коммутаторов первой ступени, выходы дешифратора горизонтальных

5 шин соединены с входами усилителей второй группы, выходы которых являются выходами блока управления а выходы дешифратора номера коммутатора первой ступени являются управляющими выходами

0 блока управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности работы, в коммутатор второй ступени введены дополнительные реле по числу коммутаторов первой ступени, при

5 этом горизонтальные шины каждого коммутатора первой-ступени через соответствующиезамыкающиеконтактыдополнительных реле соединены с соответствующими выходами усилителей второй группы

Изобретение относится к электронной коммутационной технике Двухступенчатый коммутатор содержит k коммутаторов первой ступени, коммутатор второй ступени, блок управления. Выполнение коммутатора и второй ступени на реле и введение дополнительного реле позволило упростить в целом двухступенчатый коммутатор 1 ил.