Координатный коммутатор Советский патент 1978 года по МПК H04M5/08 G06G7/06 

Настоящее изобретение относится к коммутационной технике и может быть использовано в вычислительной технике для построения автоматических наборных полей аналоговых вычислительных машин, блоков цифроуправляемых сопротивлений и т. н. Кроме того, оно может быть использовано в качестве матричных коммутаторов и многократных координатных соединителей, используемых в автоматике, информационно-измеритйпьной технике и автоматической телефонии.

Известное устройство но авт. св. N° 299984 содержит объемный .магнитопровод из магннтомягкого материала, обмотки, рамки, размещенные по ее периметру, сердечники с обмотками на KOTOpbix закреплены две координатные группы планок, скрещивающихся во взаимно перпендикулярных направлениях на разных высотах, образуя матрицу, а в местах пересечения (скрендивания) планок установлены герконы.

Для изготовления такого устройства с требуемыми надежностными характеристиками необходима предварительная разбраковка герконов н установление допустимых отклонений величины тока возбуждения координатных обмоток от номинальной величины, что следует отнести к недостаткам устройства.

Одним из путей повынюния надежности коммутатора является примене1Н1е принципа дифференциального управления, осуществляющсгс нелинейную зависимость между током в координатных обмотках и потоками в контактных зазорах герконов, т. к. лри этом могут быть существенно расщирены поля допчсков этих токов и практически устранены огриничония на величину .МДС срабатывания герконо ;.

Целью предлагаемого изобретения являотся новыщение }1адежностн коммутатора и рпсщирение его функциональных возможносто.

В соответствии с изобретением хказанная цель достигается тем, что ко.ммутатор дон(1:1нительно содержит два магннтонровода е отверстиями д.чя размещения герконов, магнитопроводящую. вставку из магнитомягкого материала, две группы дополнительных обмот(). которые расиоложены по обе стороны рамкн объелнного магьн1топровода, подк.чючены к BIRMII ним выводам коммутатора н соединен iioHa iно и встречно с соответствуюпщми основными обмотками магнитонроводы установлены iраллельно друг другу но обе стороны от обьсмного магнитогфовода и прикреплены к магии тоироводящей вставке, которая выполнена либо в виде ностоянного электромагни п, магнитное действие которого совпадает с м.-и нитным действием основных обмоток, а дополнительные обмотки имеют индивидуальные выводы, либо в виде ностоянного магнита. На фиг. 1 изображен координатный коммутатор, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - координатный коммутатор (вырыв) часть, прилегающая к геркону, расположенному в углах магнитопроводов, удаленных от магнитопроводящей вставки. Координатный коммутатор содержит магнитопроводы 1 и 2, установленные нараллельно друг другу и соединенные магнитонроводяН1ей вставкой 3. В промежутке между магнитопроводами 1, 2 расположена рамка 4, имеющая форму пластины и крепящаяся к ним посредством немагнитных кронштейнов 5 и 6. Вдоль двух смежных сторон рамки 4 установлены две группы сердечников 7 и 8, расположенных по разные стороны ее плоскости. К сердечникам 7, 8 прикреплены две координатные группы планок 9 и 10, скрещивающ.ихся во взаимно перпендикулярных направлениях параллельно плоскости рамки 4,образуя в местав скрещивания матриц. В рамке 4, магнитопроводах 1, 2 и планках 9, 10 выполнены отверстия для размещениягерконов 11. На сердечниках 7, 8 установлены две группы обмоток 12 и 13, а в промежутках между магнитопроводами 1, 2 и рамкой 4 размещены две скрещивающиеся координатные группы дополнительных обмоток 14 и 15, охватывающих столбцы матрично расположенных герконов 11. При этом дополнительные обмотки 15, схватывающие столбцы герконов 11, расположены сов местно с планками 10, установленными по строкам матрицы, а дополнительные обмотки 14, охватывающие строки герконов 11 -- совместно с планками 9, установленными по столбцам матрицы. Обмотки 12 и 13 и дополнительные обмотки 15 и 14 не равны по создаваемой. МДС (магнитнодвижущей силе) - больщую создают обмотки 12 и 13. Кроме того, обмотки 12 и 13 включены согласно друг другу, а дополнительные об.мотки 14 и 15 включены встречно им. Свободные концы обмоток 12, 13 имеют выводы в, и йц, а свободные концы дополнительных обмоток 14, 15 объединены и имеют общий вывод (фиг. 3). Для расщирения функциональных возможностей коммутатора - придания ему функции запоминания состояния герконов - магнитопроводящая вставка 3 является источником постоянного магнитного поля и выполнена в виде постоянного магнита или электромагнита. При этом для обеспечения возможности выключения произвольно выбранного геркона в данном примере объединения обмоток дополнительные обмотки 14 имеют индивидуальные выводы CL (i - одна группа координат, j - другая. При перенесении принятых обозначений на все выводы системы обмоток индексы i и j обозначают координаты, номера строк и столбцов .матрицы). Дополнительные обмртки 14 и 15 на фиг. 3 показаны упрощенно в виде отдельных обмоток, охватывающих один рассматриваемый герохватьн ают все герконы 11, стоящие в столбце или строке матрицы. Управление коммутатором осуп ествляется однополярными импульсами токов длительностью не менее времени переключения герконов 11. Для включения геркона 11, и.меющего координаты i, j, подаются управляющие импульсы тока на выводы, обозначенные буквами а(и Ьсли в координатном коммутаторе производится запоминание состояния герконов, то для выключения геркона 1 1 имеющего те же координаты, импульсы возбуждения подаются на выводы С и все выводы, обозначенные буквой 0, кроме е; Л агнитопроводы 1, 2 и магнитопроводян1ая вставка 3 предназначены для создания дополнительных путей распространения магнитного потока, обусловленного возбуждением координатных обмоток. Кроме того, при выпблнении магнитопроводящей вставки 3 в виде постоянного магнита или электромагнита указанные элементы играют роль источника постоянного однородного магнитного поля, наложенного на все герконы 11. При этом герконы 11 имеют одинаковые МДС срабатывания и отпускания ., а величина МДС подмагничивания F, магнитопроводящей вставки удовлетворяет соотношению: F3,., (1) чем обеспечивается запоминание состояния герконов 11.. Ввиду того, что описание процессов, происходящих в коммутаторе с запоминанием состояния герконов 11 и без него отличается на величину постоянной составляющей поля подмагничивания, не влияя на сущность принципа дифференциального управления, реализованно о в устройстве, ограничимся, для общности, рассмотрением координатного ком.мутатора с запоминанием. Сущность принципа дифференциального управления может быть раскрыта при рассмотрении распределения потоков в контактном зазоре и частях язычков геркона, заключенных между планками 9, 10 и рамкой 4, при различных комбинациях возбуждения обмоток 12, 13, 14, 15, воздействующих на него. Для простоты проведения анализа потокораспределения в рассматриваемых элементах геркона 11 условимся, в дальнейщем, при составлении уравнений считать магнитную систему линейной и воспользуемся принципом суперпозиции, а в тех случаях, когда такое допущение будет не правомерным - при индукции в каком-либо элементе коммутатора близкой к величине насыщения - проводить качественный анализ соотношений, полученных в прежде составленных уравнениях. В исходном состоянии, когда все обмотки обесточены, в рассматриваемых элементах геркона протекает поток под.магничивания Ф, обусловленный действием МДС магнитопроводящей вставки 3. При этом имеет место соотнонаениеФб Фг Фи Фп. (2) где Ф - поток в верхнем язычке геркона; Ф - поток в коптактном зазоре; Фн - поток в нижпем язычке геркона. При подаче тока возбуждения через вывод а, на обмоткн 13 п 14 потокораспределение в элементах герконов И, имеющих одну общую координату i., может быть описано следующей системой уравнений Ф, , +KoJWo; Фз Фn-KзJ V +K4JWo; Фп (3) где МДС дополнительной обмотки (обмотки 14); 3Wo - МДС обмотки, установленной на сердечнике объемного магнитопровода; КьКгДзДй.КбДе - коэффициенты связи, между соответствующими источниками МДС и обусловленными ими потоками в рассматриваемых элементах герконов 11. Выбором соотнощения числа витков Wo и Wg- можно легко добиться выполнения неравенстваХс,, K4:JWo K3W (4) Тогда поток Ф, при постепенном увеличении тока возбуждения сначала будет нарастать, а затем, когда поток Ф. достигает величины насыщения, т. е. стабилизируется составляюп ая , достигнет максимального значения и при дальнейшем увеличении тока возбуждения начнет падать. Таким образом, при определенном соотношении МДС . и 3Wo и коэффициентов К|,К2,Кз,К4,К5,Кс становится возможным выполнение условия несрабатывания герконов 11, при любых сколь угодно больших значениях тока возбуждения в обмотках 13 и 14 (или 12 и 15), относящихся к одной группе координат. При одновременной подаче возбуждения через выводы а и ejjT. е. при возбуждении всех обмотков 12, 13, 14, 15, воздействующих на геркон 11 с координатами i, j, происходит уменьшение МДС обмоток 12, 13, на величину МДС дополнительных об.моток 14, 15. Таким образом, на этот геркон воздействуют две равные разностные МДС, включенные согласно с МДС поля подмагничивания магнитопроводящей вставки 3. Поэтому при постепенном увеличении тока возбуждения величина потока в контактно.м зазоре 1еркона 11 будет также возрастать, т. с. срабатывание геркина происходит при достижении некоторой минимальной величинь тока возбуждения. При возбуждении только одной допо.чнительной обмотки 14 через вывод С происхо.лит ослабление поля подмагпичивания и при достижении некоторой величины тока возбуждения происходит отпускание ранее сраб(1тавн1его геркона 11, установленного в i- ой строке матрицы. Если одновременно с дополнительной об.моткой 14 будут возбуждены обмотки 13, 15 через вывод fij, то потокораспределенпе в язычках геркона 11 с координатами i, j может быть описано системой уравнение (3), где вместо 3Wo при этом, модно подставить разность (tlWojWo-) что очевидно. Формула изобретения 1. Координатный коммутатор по авт. св. .V 299984, огл///аюиа;йся тем, что, с целью расширения области применения и новьпненпя надежности коммутатора, он содержит два магнитопровода с отверстиями для размещения герконов магнитопроводящую вставку из магнитомягкого материала, две грунпы дополнительных обмоток, которые расположены по обе стороны рамки объемного магнитопровода, подключены к внешним выводам коммутатора и соединены попарно и встречно с соответствующими основными обмотками, магнитопроводы установлены |араллельно друг другу но обе стороны от объемного магнитопровода и прикреплены к магнитопроводящей вставке. 2.Коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что в нем .магнитопроводящая вставка выполнена в виде постоянного электромагнпта, магпитное действие которого совпадает с магпитны.м действием основных обмоток, а дополнительные обмотки имеют индивидуальные выводы. 3.Ко.ммутатор но п. 1, от.тчаюишис.ч тем, что в нем магнитопроводящая вставка вьпю/iиена в виде иостоянного магнита.

5Ф

ai 8 to