Матричное наборное поле Советский патент 1981 года по МПК G06G7/06 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для построения автоматических наборных полей аналоговых вычислительных машин, блоков цифроуправляемых сопротивлений и т.п. Кроме того, оно может быть использовано в качестве матричных коммутаторов, многократных соединений и програг/1мируе1 щх реле, используемых в автоматике, информационно-измерительной технике и автоматической телефонии.

Известно матричное наборное поле на герконах, содержащее постоянный магнит, на котором установлен магнитный шунт с регулировочным винтом, две плоские полюсные пластины с матрцами сквозных отверстий, укрепленные параллельно друг другу на полюсах магнита, систему координатных и общих обмоток, уложенную между плоскими полюсными пластинами.Герконы установлены в сквозные отверстия полюсных пластин между обмотками. Устройство содержит регулировочные по.пые втулки из магнитомягкого материала с внешней резьбОй по числу герконов. Втулки надеты на баллоны герконов и ввинчены в соответствующи

резьбовые отверстия одной из полюсных пластин fl.

К недостаткам этого устройства относятся жесткие ограничения на систему его управления, технологические трудности при подборе герконов и неэффективность примененных в устройстве средств индивидуальной подстройки поля подмагничивания гер0конов .

Наиболее близким по технической сущности является матричное наборное поле, содержащее постоянный магнит из двух частей, на полюсах которого установлены параллельно друг другу полюсные магнитопроводы до сквозными отверстиями, в которых размещены герконы, дополнительные магнитопровод со сквозными отверсти.:

0 ми, установленный параллельно полюсным магнитопроводам в зазоре между двумя частями постоянного магнита, системукоординатных обмоток, выполненную в виде двух частей, включенных встречно и расположенных на герконах в промежутках между плоскостями полюсных и дополнительного магнитопроводов, подстроечные магнитные шунты с регулировочными

0 винтами, включенные между полюсными и дополнительным магнитопроводами пареишельно частям постоянного магнита 2 . . Недостатками известного изобретения является то, что в нем отсутствует возможность скачкообразного измененияполя подмагничивания в обе стороны от номинального вплот до величин, обуславливающих одновременное замыкание (или размыкание) всех или группы герконов, что снижает надежность и функциональные возможности наборного поля. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения управляемого запомкнани состояния герконов и повышение на-, дежности. Указанная цель достигается тем, что в матричное наборное поле,содер жащее два постоянных магнита, распо ложенные согласно, на внешнем полюсе кг1ждого из которых установлены параллельно друг другу полюсные магнитопроводы с матрицами сквозных отверстий, в которых размещены герконы, систему координатных обмоток, каждая из которых состоит из двух частей обмоток, включенных встречно и размещенных на разных язычках герконов, и полые втулки из ферромагнитного материала, установленные на корпусах герконов, введены электромагнит и шунтирующие магнитопроводы, выполненные в виде пластин КЗ ферромагнитного материала с матрицей сквозных отверстий, причем в зазоре между постоянными магнитами установлен электромагнит, к полю сам которого прикреплены параллельно полюсным магнитопроводом шунтирующи магнитопроводы, установленные по об стороны контактных зазоров герконов а полые втулки из ферромагнитного материала расположены между наносны ми и шунтируквдими магнитопроводами. На фиг. 1 изображено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - то ке, вид сверху; на фиг. 3 упрощенно показано распределение магнитных потоков поля подмагничивания, причем сплошными линиями изображены составляющие потоков подмагничивания, обусловлен ные МДС Fj, верхнего электромагнита а прерывистыми - f. нижнего электро магнита; на фиг. 4 изображено разме щение координатных обмоток относительно элементов магнитной системы и вариант параллельного соединения частей координатных обмоток, а также распределение магнитных потоков управления, обусловленных возбуждением обеих частей одной координатной обмотки, причем буквой а обозначе ны выводы частей с большей создавае мой МДС обмоток координатной группы X, буквой с - выводы меньших частей тех же обмоток, а буквой в выводы параллельно соединенных частей обмоток координатной группы Y, индексом i обозначен номер строки , а индексом j - номер столбца матрицы. Матричное наборное поле состоит из двух согласно включенных магнитов 1,2, выполненных в виде электромагнитов с ферромагнитными сердечниками 3,4; двух полюсных магнитовпроводов 5,6, прикрепленных к внешним полюсам магнитов 1,2 и расположенных параллельно друг другу;электромагнита 7 с ферромагнитным сердечником 8; двух шунтирукяцих магнитопроводов 9,10, выполненных в виде пластин из ферромагнитного материала и прикрепленных к полюсам электромагнита 7 параллельно полюсным магнитопроводам 5,6. Герконы 11 установлены в матричном порядке в отверстиях, выполненных в полюсных 5,6 и шунтирукндих 9,10 магнитопроводах таким образом, что их контактные зазоры рас положены в промежутке между плоскостями шунтирующих магнитопроводов 9,10. Система координатных обмоток состоит из двух ортогонсшьно пересекающихся групп 12, 13 (координатные группы X и Y соответственно) , из которых разделена на две неравные по со:&даваемой МДС части 14, 15 и 16, 17, включенные встречно друг другу и расположенные в различных промежутках мезаду полюсными 5,6 и шунтирующими 9,10 магнитопроводами.При этом части обмоток 14 одной координатной группы 12 и части обмоток 17 другой координатной группы 13 с большей МДС включены согласно электромагнитам 1,2 и расположены совместно с частями обмоток с меньшей МДС 16 и 15 соответственно. Число обмоток группы 12 соответствуют числу строк, а число обмоток группы 13 - числу столбцов матрично расположенных герконов 11. Обе части каждой координатной обмотки групп 12 и 13 электрически соединены, причем для обмоток одной координатной группы, например 12, обеспечивается при этом возможность возбуждения только частей с меньшей МДС 15, для чего точки соединения обеих част.ей 14, 15 обмоток группы 12 имеют выводы (вывод с на фиг.4). Полые ферромагнитные втулки 18 из ферромагнитного материала, высотой меньшей расстояния между полюсным 5(6) и шунтируквдим 9(10) магнитопроводами,одеты на баллоны герконов и установлены с возможностью регулирования их положения в промежутке между указанными магнитопроводами. Управление матричньом наборным полем осуществляется однополярными импульсами тока длительностью не менее длительности времени пере ключения герконов 11. Полярность импульсов такова, что МДС больших частей координатных обмоток 14 и 17 направлены согласно МДС магнитов 1 и 2. Магнитами 1,2 через посредство полюсных Магнитопроводов 5, 6 и шунтирующих Магнитопроводов 9,10 создается постоянное поле подмагничивания, воздействующее на все 1герконы 11 устройства (фиг.3).Beличина МДС поля подмагничивания выбирается в интервале между МДС срабатывания и МДС отпускания герко нов 11, т.е. о п пс , где F - МДС поля подмагничивания - МДС отпускания герконов 11; F МДС срабатывания герког1ОНОВ 11; чем обеспечивается запоминание состояния герконов 11 после выполнения коммутации. В элементах магнитной системы и герконах протекают потоки подмагнич вания, каждый из которых может быть представлен составленным из двух ча тей, обусловленных воздействием вер него 1 и нижнего 2 электромагнитов Составляющие и Ф (обусловле ные воздействием верхнего 1 и нижне го 2 электромагнитов соответственно потока Фц, , протекающего в шунтирую щем магнитопроводе 9, направлены встречно, частично компенсируя дру друга. Степень компенсации зависит от ряда факторов: взаимного располо жения элементов магнитной системы, их толщины, диаметра отверстий и т.д. В силу симметрии системы скаванное в равной мере относится и к шунтирующему магнитопроводу 10.Поэтому поток в контактном зазоре ге кона 11 составляет Лишь часть пото в его язычках и может быть определ из соотношения ,- Фыч- 92 wi где: Ф-, -. поток в контактном зазо ре геркона 11; Фл - поток в верхнем язычке геркона 11; Фл- - поток в нижнем язычке г кона 11; Фц, - поток в шунтирующем маг нитопроводе 9; Ф,, - поток в шунтируницем маг нитопроводе 10, причем .Используя полученное соотношени (2), можно ввести элементы индивидуальной подстройки поля подмагничивания для каждого геркона 11 - п лые ферромагнитные втулки 18. Вари соотношения потоков Ф и Фц достиг ется путем регулирования положения втулок 18 в пространствах между полюсными 5, 6 и шунтирующими 9,10 магнитопроводами. Если подстроечные втулки 18 входят в соприкосновение с пластинс(ми шунтирукщих Магнитопроводов 9, 10 (фиг.З), то проводимость воздушных промежутков между пластинами шунтирующих магнитопровоов 9,10 и язычками геркона 11 достигает максимума, и в то же время проводимость между полюсными магнитопроводами 5,6 и язычками геркона ll достигает максимума и минимума. Этим достигается одновременное увеличение Фц,, ul уменьшение Ф;, т.е. минимальная величина ф что соответствует максимальным значениям МДС РПС и Ff,g при вариации тока в обмотк-ах электромагнитов 1,2. При введении подстроечных втулок 18 в полюсные магнитопроводы 5,6 (на фиг. 3 изображено пунктирной линией) получаем обратные приращения Ф , Ф. « iuv -ua ui-i т.е. минимальные значения МДС Г„„ и ПС Для включения геркона 1-1 с координатами i, j (фиг.4) необходимо на выводы , с , Ь- подать импульсы тока возбуждения длительностью не менее времени срабатывания геркона 11, т.е. возбудить обе координатные обмотки 12, 13, охватывакхцие его. Для выключения геркона 11 с теми же координатами - подать импульсы на выводы с и на все выводы, обозначенные буквой в, кроме bjj , т.е. возбудить только часть 15 с меньшей создаваемой МДС обмотки 12 координатной группы X, охватывающую его. При этом на невыбираемые герконы будут воздействовать либо одна из координатных обмоток 12 или 13, либо совместно с обмоткой координатной группы 13 часть 15 с меньшей создаваемой МДС обмотки другой координатной группы 12, которые не приводят к коммутации этих герконов. При возбуждении координатной обмотки 13 (фиг.4) магнитный поток в нижнем язычке геркона 11, охватываемом ее частью с большей создаваемой МДС . , разделяется на два составляющих - поток через контактный зазор геркона и поток через шунтирующий магнитопровод 10. Поскольку другая часть 16 этой координатной обмотки с меньшей создаваемой МДС включена встречно первой, то величина приращения потока поля подмагничивания. в контактном зазоре геркона 11 определяется разностью его составляющих приращение потока поля где: Ф 3 подмагннчивания в контактном зазоре геркона 11;

Фц - поток, обусловленный воздействием большей МДС Гц„ Ф - поток, обусловленный воздействием меньшей МДС Выбором соотношения величин F и F| можно достичь такого соотношения величин рассматриваемых потоков, при котором поток Ф1 не сможет достичь величины срабатывания геркона 11 даже при достижении потоком в нижнем язычке геркона величины насыщения, т.е. при стабилизации составляющей Ф. Это является выражением условия

несрабатывания геркона 11 при возбуждении только одной координатной обмотки, охватывающей его.

Если дополнительно к возбуждению обмотки одной координатной группы 13 возбуждается часть 15 с меньшей создаваемой МДС обмотки другой координатной группы 12, то распределение магнитных потоков имеет аналогичный рассмотренному характер, так как сов дастно расположенные часть 17 с большей создаваемой МДС обмотки координатной группы 13 и часть 15 с меньшей создаваемой МДС обмотки координатной группы 13 и часть 15 с меньшей создаваемой МДС обмоТки координатной группы 12 образуют одну разностную МДС V(s .3Ta разностная МДС воздействует на геркон аналогично МДС F., но меньше ее по величине, что является более благоприятным для выполнения условия несрабатывания невыбираемого геркона.

При возбуждении обеих координатных обмоток на геркон 11 воздействую

НУ К две разностные МДС - Fp F и FP-I. FMX FK.VВвиду согласного включения этих адс постоянным магнитам 1 и 2 величина потока в контактном зазоре геркона 11 не имеет экстр мума, чем обеспечивается непрерывное срабатывание выбранного геркона.

При возбуждении только одной части 15 обмотки 12 зависимость потока в контактном зазоре геркона 11 от ее МДС также имеет монотонный характер, но с противоположным знаком ввиду встречного включения ее постоянным магнитам 1,2. Этим обеспечивется непременное выполнение условия выбираемого геркона.

Магниты 1 и 2 могут быть выполнены в виде электромагнитов. Наличие дополнительного электромагнита между пластинами шунтирующих магнитопроводов позволяет совмещать два режима работы групповой и выборочной коммутации с функцией запоминания. При этом возможно, например осуществлять за счет размагничивающего действия дополнительного электромагнита разовое размыкание

всех герконов с последующим восстановлением их состояния после снятия размагничивающего воздействия дополнительного электромагнита. С другой стороны в случае подачи на обе мотку дополнительного электромагнита импульсного воздействия, создающего магнитный поток согласный потоку основных электромагнитов, все герконы переходят в замкнутое состояние и остаются в нем после окончания импульса тока в обмотке дополнительного электромагнита за счет наличия поля подмагничива шя, создаваемого основными электромагнитами. Такой редким работы устройства

удобен Б тех случаях, когда число незамкнутых герконов относительно невелико. При этом время на размыкание незадействованных герконов может быть существенно меньше, чем 0 в случае,когда осуществляется обычный процесс коммутации герконов в предлагаемом устройстве.

Наличие подстроечных ферромагнитных втулок позволяет осуществлять индивидуальную подстройку характеристик чувствительности герконов. Это позволяет в свою очередь производить коммутацию герконов в заданной последовательности, используя лишь обмотку дополнительного электромагнита, подавая на нее ступенчато изменяюьчееся напряжение.

Формула изобретения

Матричное наборное поле, содержащее два постоянных магнита, расположенные согласно, на внешнем полюсе

0 каждого из которых установлены параллельно друг другу полюсные магнитопроводы с матрицами сквозных отверстий, в которых размещены герконы, систему координатных обмоток,

е каждая из которых состоит из двух частей обмоток, включенных встречно и размещенных на разных язычках герконов, и полые втулки из ферромагнитного материала,установленные на корпусах герконов, отличающееся тем, что, с целью расширения функционсшьных возможностей за счет обеспечения управляемого запоминания состояния герконов и повьооения надежности, в негр введены электромагнит и шунтирующие

магнитопроводы, выполнеч,ные в виде пластин из ферромагнитного материала с матрицей сквозных отверстий, причем в зазоре между постоянными

магнитами уставовпен электромагнит, к полюсам которого прикреплены параллельно полюсным магнитопроводам шунтирующие магнитопроводы,установленные по обе стороны контактных за5 зоров герконов, а полые втулки из

ферромагнитного материгша расположены мелзду полюсными и шунтирующими магнитопроводами.

Источники информгщии, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 424161, кл. G 06 G 7/06, 1972.

2.ABTOpci oe свидетельство СССР 519721, кл. G 06 G 7/06, 1974 (прототип),

г

5.8.9.1И