Матричный коммутатор Советский патент 1981 года по МПК H03K17/00 

(54) МАТРИЧНЫЙ КОММУТАТОР

1

Изобретение относится к автоматик вычислительной и измерительной технике, и может быть использовано, например, для задания схем экспериментов для входов и для выходов объекта в системах автоматизации научных исследовний САНИ или в автоматических испытательных системах АИС.

Известен матричный коммутатор, содержащий группы ключей, выполненных на магнитоуправляемых контактах, включенных между выходами и входными ши-, нами l}.

Недостаток известного устройства сложность.

Известен матричный коммутатор, содержаший первые группы из М входных и К выходных шин, двухпозиционных магнитоуправляемых контактов, подвижные контакты которых соединены с М входными шинами, а замыкающие контакты - с К выходными шинами, К усилителей-формирователей, блок управления М К трехобмоточных импульсных трансформаторов, входные обмотки которых соединены в М первых последовательных цепей по К входных обмоток в каждой последовательной цепи, подсоединенных одним выводом к соответствую1цим входам блока управления, М выходных обмоток импульсных трансформаторов из разных первых последовательных цепей -соединены во вторые последовательные цепи, своими выводами подключенные ко входам соответствующих усилителей-формирователей, выводы вспомогательных обмоток каждого импульсного трансформатора соединены с подвижным и размыкающим контактом соответствующего двухпозиционного магнитоуправляемого контакта, выводы усилителей-формирователей соединены с первой группой входов блока управления 21.

Однако это известное устройство имеет ограниченные возможности функционирования, так как не позволяет одновременно коммутировать схемы для вхоов и выходов исследуемого объекта и роводить сложные испытания.

Цель изобретения - расширение возожностей функционирования.

Поставленная цель достигается тем, что в матричный коммутатор, содержащий первые группы из М входных и К выходных шин, МхК двухпозиционных магнитоуправляемых контактов, подвижные контакты которых соединены с М ю входными шинами, а замыкающие контакты - с К выходными шинами, К усилителей-формирователей, блок управления МХК трехобмоточных импульсов трансформаторов, входные обмотки которых соеди-5 иены в М первых последовательных цепей по К входных обмоток в каждой последовательной цепи, подсоединенных одним выводом к соответствующим выходам блока управления. М выходных об- 20 моток импульсных трансформаторов из разных первых последовательных цепей соединены во.вторые последовательные цепи своими выводами подключенные ко входам соответствующих усилителей- 25 формирователей, выводы вспомогательных обмоток каждого импульсного трансформатора/соединены с подвижным и размыкающим контактами соответствующего двухпозиционного магнитоуправляемого контак-зо та, выводы усилителей-формирователей соединены с первой группой входов блока управления, введены вторая и третья группы из М входных шин, вторая из L и третья из N группы выходных шин, 35 (L+N+2)xM двухпозиционных магнитоуправляемых контактов и импульсных трансформаторов , (L+N+2)усилителей-формирователей, причем подвижные контакты первых Lx М и вторых N х М магнитоуправ) ляемых контактов соединены соответс твенно с М входными шинами второй и третьей группы, а замыкающие контакты с L и N выходными шинами второй и третьей групп, М входных шин первой груп-45 пы соедиенны с соответствующими подвижными контактами первой группы из М дополнительных магнитоуправляемых контактов, замыкающие контакты которых соедиенны. с соответствующими шинами 50 из второй группы входных шин, М входных шин второй группы соединены с подвижными контактами второй группы М дополнительных магнитоуправляемых контактов, замыкающие контакты котй- 55 рых соединены с соответствующими шинами из третьей группы входных шин, входные обмотки импульсных трансформаторов соединены в М последовательных цепей по (L+N+2)обмотки в каждой цепи, одйим выводом подключенные к соответствующим выходам первых последовательных цепей, а вторым - к общей шине, М выходных обмоток импульсных трансформаторов из разных последовательных соединены в (L+N+2)четырех последовательных цепей, своими выводами подключенными ко входам соответствующих дополнительных усилителей-формирователей , выводы вспомогательшзк обмоток каждого дополнительного импульсного трансформатора соединены с подвижными и размыкающими контактами соответствующего дополнительного двухпозиционного магнитоуправляемого контакта, а выводы дополнительных усилителей-формирователей соединены со второй группой входов блока управления.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Щзедлагаемый коммутатор содержит блок 1 управления, (K+L+N+2)xM импульсных трансформаторов 2 и двухпозиционных магнитоуправляемых контактов (МУК) 3; входные шины 4 первой группы соединены с подвижными контактами 5 первых МХК ключей, с каждой шиной по К штук и с подвижными контактами 6 первой группы из М дополнительных МУК 7; входные шины 8 второй группы соединены с замыкающими контактами 9 первой группы дополнительных МУК 7, с подвижными контактами 5 вторых MxL МУК (с каждой шиной по L штук) и с подвижными контактами 10 второй группы из М дополнительных МУК 11, третья группа входных шин 12 соединена с замыкающими контактами 13 второй группы из М дополнительных МУК 1I и с подвижными контактами 5 третьих MxN МУК по N штук с каждой шиной. Замыкающие контакты 13 первых МхК Ключей чсоединены с первой группой выходных шин I4, вторых MxL ключей - со второй группой выходных шин 15, третьих MxN ключей с третьей группой выходных шин 16 по М штук с каждой шиной, так что из ключей образуются матрицы МхК, MtL и . Входные обмотки 17 импульсных трансформаторов 2, относящиеся к первой, второй и т.д. до М строкам первой матрицы, соединены в первые последовательные цепи и подсоединены к выходам блока 1 управления. Входные обмотки 17 импульсных трансформаторов 2, отно :ящиеся к первой, второй и до М строкам первой и второй дополнительных матриц и первой и второй групп из М дополнительных магнитоуправляемых ко тактов, соединены в третьи последова льные uenHj одним выводом подключенные к выводам первых дополнительных цепей, а вторым - к цбшему проводу. Выходные обмотки 18 трансформаторов, относящиеся к первому, второму и до К строкам первой матрицы, соединены во вторые последовательные цепи и присоединены ко входам усилителейформирователей 19. Выходные обмотки трансформаторов 2, относящиеся к пер вому и до (N+L+2) столбцам первой и второй дополнительных матриц и первой и второй дополнительных групп ключей, соединены в четвертые последовательные цепи и присоединены ко входам дополнительных усилителейформирователей 20, Вспомогательные обмотки 21 всех импульсных трансформ торов 2 соединены с размыкающими кон тактами 22 МУК 3. Выходы усилителейформирователей 19 соединены с первой группой входов 23 блока 1 управления выходы дополнительных усилителей-фор мирователей 20 соединены со второй группой входов 23 блока 1 управления Третья группа входов 24 блока 1 упра ления соединены с магистралью системы или блоком ручного управления, В исходном состоянии все замыкающие контакты 9.и 13 разомкнуты, а размыкающие контакты 22 замкнуты. Ко входным шинам первой группы подклю чены источники эталонных сигналов, а к входным шинам 12 - измерительные приборы, К первой группе выходных Ш1-ш 14 присоединяются входы испытуемогообъекта, а к третьей группе выходных шин 16 - выходы испытуемого объекта. Если число выходов испытуемого объек велико, то часть из них может быть присединена ко второй группе выходных шин 15, Если испытуемьй объект имеет много входов и мало выходов, то часть его входов соединяется с выходными шинами 15, в этом случае вы-, ходы к шинам 15 не присоединяются, Если у испытуемого объекта больше, че (K+L) входов и мало выходов, или наоборот, больше, чем (к+L) выходов и мало входов, то входы (или выходы соответственно) подключаются ко всем

выходным шинам 14, 15 и 16,

По входам 24 в блок 1 управления поступает команда на включение треуправления формирует импульс тока по последовательной цепи выбранной строки входных обмоток 17 матрицы импульсных 276 буемых магнитоуправляемых контактов одной строки матрицы. Включение контактов производится построчно, т,е, за один цикл может включаться любое сочетание МУК, сгруппированных в одну строку и ни одного МУК из других строк. Блок 1 управления дешифрует команду, включает требуемые МУК 3. При этом цодвижньй контакт 5 отходит от контакта 22 и они размыкаются, а затем притягивается к контакту 13 и они замыкаются. Аналогично для заданных МУК подвижные контакты 6 притягиваются к контактам 9 и подвижные контакты 10 к соответствующим замыкающим контактам. Блок 1 управления удерживает МУК во включенном состоянии. Включенные МУК замыкают требуемые цепи, создавая тем самым электрическую схему эксперимента, и размыкают вспомогательные обмотки 21 соответствующих импульсных трансформаторов. Требуемые шины первой группы 4, к которым подключаются, например, выходы стимулирующих устройств, оказываются соединенными с шинами 14, к которым подключаются входы испытуемого объекта, а требуемые шины 12, к которым подключаются, например входы измерительных и регистрирующих приборов, оказываются соединенными с шинами 16, В зависимости от того, как в данном эксперименте замыкаются контакты 6 первой группы из М дополнительных МУК 7, что определяется воздействием блока управления, шины 15 в случае расширения входов оказываются соединёнными через входные шины 8 второй группы с шинами 4 первой группы, а при расширении выходов через вторую группу дополнительных ключей МУК 11 с шинами 12, При наличии у испытуемого объекта только одноименных клемм контакты 13 могут быть соединены и с шинами 4 и с шинами 12, При этом из трех матриц образуется одна . с суммарным числом столбцов K+ti+2.-, В зависимости от конкретного эксперимента шины I5 оказываются соединенными или со входами измерительных или регистрирующих устройств или с выходами стимулирующих устройств. Шины 15 соединяются с клеммами испытуемого объекта. Через промежуток времени, необходимый для успокоения дребезга контактов, блок 1 трансформаторов 2. Проходя через вход ные обмотки I7 импульсных трансформаторов 2 выбранной строки, импульс тока опроса индуцирует в выходных обмотках 18 во всех столбцах ЭДС, велич на которой зависит от того, замкнут ил разом1чнут соответствующий МУК. Если ЮК не срабатывает, то вспомогательна обмотка 21 соответствующего ему импульсного трансформатора замкнута, лри этом амплитуда напряжения в выход ной обмотке 13 не достаточна для срабатывания усилителей-формирователей 19 и 20. Если МУК срабатывает, то обмотка 21 разомкнута, и амплитуда напряжения в выходной обмотке 18 достаточна для срабатывания усилителя фор мирователея. Импульсы напряжения с , выходных обмоток 18 поступают на входы усилителей-формирователей 19 и 20 соответственно. Так как в остальных строках в это время не действует им- пульс опроса, то этот импульс является единственным на входе усилителяформирователя. В качестве усилителяформирователя может быть использован триггер Шмитта или транзисторный ключ со смещением, порог срабатывания кото рого превышает ЭДС в выходной обмотке 18 при замкнутом МУК. Таким образом, после подачи блоком 1 управления импульса опроса по шине соответствующей строки на выходах усилителей-формирователей 19 и 20, подключенных к последовательным цепям тех столбцов всех матриц, МУК в которых срабатывают формируются импульсы, а во всех остальных - нет. Эти импульсы с выходов усилителей-формирователей 19 и 20 по входам 23 поступаю- в блок 1 управления, который в зависимости о от конкретной реализации сравнивает полученный результат с исходным и, в случае несовпадения, вьщает сигнал сбоя или пе редает этот результат в магистраль системы для дальнейшей обработки. Как и в известном устройстве в ком мутаторе осуществляется контроль отказов типа незамыкание и неразмыкание всех МУК, что повьшает надежность АИС и САНИ. Предлагаемый коммутатор позволяет задавать схему одновременно для входов и выходов объекта, а также благодаря изменению размеров матриц, увеличивать число входов или выходов и совмещать при испытаниях методы эталонных приборов и эталонных сигналов за счет подключения входов измеритель ных приборов непосредственно к выходам стимулирующих устройств. Использование устройства в АИС и САНИ увеличивает гибкость этих систем за счет более полного программного управления всем процессом задания и изменения схем исследований, а также упрощает программирование этих систем. Формула изобретения Матричный коммутатор, содержащий Первые группы из М входных и К выходных шин, МхК двухпозиционных магнитоуправляемых контактов, подвижные контакты которых соединены с М входными шинами,- а замыкающие контакты - с К выходными шинами, К усилителей-формирователей, блок управления МхК трехобмоточных импульсных трансформаторов, входные обмотки которых соединены в М первых последовательных цепей по К входных обмоток в каждой последовательной цепи, подсоединенных одним выводом к соответствующим выходам блока управления, М выходных обмоток импульсных трансформаторов из разных первых последовательных цепей соединены во вторые последовательные цепи, своими выводами подключенные ко входам соответствующих усилителей-формирователей, выводы вспомогательных обмоток каждого импульсного трансформатора соединены с подвижным .и размы-. кающим контактами соответствующего двухпозиционного магнитоуправляемого контакта, выводы усилителей-формирователей соединены с первой группой входов блока управления, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью расширения возможностей функционирования, введены вторая и третья группы из М входных шин, вторая из L и третьея из N группы выходных шин, (L +N+2)xM двухпозиционных магнитоуправляемых контактов и импульсных трансформаторов. (L + N +2 ) усилителей-формирователей, причем подвижные контакты первых LxM и вторых NxM магнитоуправляемых контактов соединены соответственно с М входными шинами второй и третьей групп, а замыкающие контакты с L и N выходными шинами второй и третьей групп, М входных шин первой группы соединены с соответствующими

подвижными контактами первой группы из М дополнительных магнитоуправляемых контактов, замыкающие контакты которых соединены с соответствующими шинами из второй группы входных шин, М входных шин второй группы соединены с подЧ вижными контактами второй группы из М дополнительных магнитоуправляемых контактов, замыкающие контакты которых соединены с соответствующими шинами из третьей группы входных шин, входные обмотки импульсных трансформаторов соединены в М третьих последовательных цепей по (L+N+2) обмотки в каждой цепи одним выводом подключенные к соответствующим выходам первых последователь ных цепей, а вторым - к общей шине, М выходных обмоток импульсных трансформаторов из разных третьих последовательных цепей соединены в (L+N+2) четвертых последовательных цепей, своим выводами подключенными ко входам соответствующих дополнительных усилителей-формирователей, выводы вспомогательных обмоток каждого дополнительного импульсного трансформатора соединены с подвижным и размыкаккцим кон тактами соответствующего дополнительного двухпозиционного магнитоуправляемого контакта, а выводы дополнительных усилителей-формирователей соединены со второй группой входов блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР по заявке № 2522161 кл. Н 03 К 13/02 31.08.78 (прототип).

У

il

оp-r

I

Ч