Коммутатор Советский патент 1981 года по МПК H01H47/00 H01H63/36 

(54) КОММУТАТОР

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности к измерител ньм коммутаторам, и предназначено для использования в автоматизированн информационно-измерительных системах. Известен матричный коммутатор на герконах, который содержит матрицу, образованную двумя группами управляющих обмоток, в местах пересечения которых расположены герконы. Каждая группа обмоток управляется выходами дешифраторов через ключевые элементы 1 . Недостаток такого коммутатора заключается в использовании двух управ ляющих обмоток, что требует специального подбора герконов с большим коэффициентом возврата. Известен также коммутатор, который содержит коммутирующую матрицу, образованную из реле на герконах, дешифратор, управляющий горизонтальными шинами, и блок управления. Блок управления состоит из двух двоичных счетчиков, один из которых управляет дешифратором горизонтальных шин, другой - дешифратором вертикальных шин Недостаток такого коммутатора заключается в невозможности наращивать число каналов. Наиболее близким по технической сущности является коммутатор, который содержит коммутирующую релейную матрицу, дешифратор горизонтальных шин, дешифратор вертикальных шин, разделенный на -секции, блок управления, выполненный на двоичнодесятичных регистрах, логические элементы И, причем один дешифратор управляет горизонтальными шинаки коммутирующей релейной матрицы, другие дешифраторы управляют второй ступенью дешифрации, представляющие собой сборки по схеме И выходы которых соединены с вертикальными шинами коммутирующей релейной матрицы З.

3

Применение вторичной ступени дешифрации -при большом числе каналов требует большое число схем И, Каждая схема И на выноде имеет мощный ключевой элемент для .управления вер кальнымн шинами релейной матрицы.

Наличие большого чиола логически элементов И и мощных ключевых элементов, находящихся под напряжением всей работы устройства, существе но снижает надежность коммутатора, что ограничивает его применение в информационно-измерительной технике.

Цель изобретения - повьшение надежности коммутатора при сохранении

его функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что вводятся управляющие релейные матрицы и группа дополнительных реле. Группа дополнительных реле подключена к выходам старшей декады дешифратора вертикальных шин, каждая из остальных: декад которого соединена с горизонтальными шинами управляющей релейной матрицы через контакты указанных дополнительных реле. Вертикальные шины каждой последующей управляющей релейной матрицы соединены с источником напряжения через контакты предыдущей управляющей релейной матрицы, контакты последней управляющей матрицы соединены с вертикальными шинами коммутирующей релейной матрицы,

На чертеже изображена функциональ ная схема коммутатора.

Коммутатор состоит из коммутирующей релейной матрицы 1, дешифратора горизонтальных шин 2, дешиф;ратора вертикальных шин 2, разделенного на декады, блока управления вьтолненного на двоично-десятичных регистрах 3 и 3, управляющих релейных-; матриц 4 и 4 , дополнительных реле 5 и источника напряжения питания 6,

Коммутатор работает следующим образом.

Двоично-десятичный код номерации канала поступает на двоично-десятичные резисторы блока управления 3 и З, с выходов которого поступает на двоично-десятичные дешифраторы горизонтальных шин и вертикальных шин 2 и 2, С выхода старшей дека- ды дешифратора вертикальных шин 2 сигнал по выбранной шине поступает

5А.

на соответствующее дополнительное реле 5, которое срабатьшает и своими контактами соединяет соответствующую вертикальную шину первой управляющей релейной матрицы 4 с источником напряжения питания 6, На соответствующие горизонтальные тты всех релейных матриц поступают сигналы, соответствующие коду номера канала, с выходов последующих декад дешифратора 2 и 2, Реле, включенное на пересечении двух шин в управляющей релейной матрице срабатывает, и своими контактами подключает источник напряжения к вертикальной шине последующей управляющей релейной матрицы. Реле, включенное на пересечение двух шин в последней управляющей релейной . матрице, своими контактами подк.гаочает источник напряжения питания к соответствующей вертикальной шине коммутирующей релейной матрищя I, где также срабатьюает реле и замыкается измерительная цепь.

Использование в коммутаторе управляющих матриц и дополнительных реле позволяет при сохранении функциональных возможностей повысить надежность устройства.

Так, например, при подаче на двоично-десятичный регистр блока управления кода номера канала возбуждается только одна горизонтальная и одна вертикальная шина в каждой управляющей релейной матрице и срабатьшает поодному реле. Таким образом, под током находится одно из допо.пнительных реле и по одному реле в каждой матрице,

В известном коммутаторе (3) применень сборки по схеме И, на выходе которых присутствуют мощные кгаочевые элементы для включения реле. Сборки по схеме И и мощные ключевые элементы, которые выполняются на транзисторах, находятся постоянно под напряжением при работе коммутатора. При увеличении числа каналов коммутатора увеличивается число схем И и мощных ключей, это ведет к снижению надежности всего устройства, что можно показать на примере.

Рассмотрим коммутатор на 1000 каналов. Надежность предлагаемого устройства и известного устройства, описанного в (3), определяется надежностью общей и отличающей части. Надежность общих частей в обоих устройствах одинакова и если -принять вероятность безотказной работы этих частей равной единице, то надежность всего устройства будет определяться только надежностью отличающихся частей.

В известном коммутатореСЗ) на 1000 каналов во-второй ступени деформации будет 100 схем И и 100 транзисторных ключей. Вероятность безотказной работы второй ступени дешифрации определяется

Ч

Р-Е

где Xg - суммарная интенсивность отказов всех элементов.

Интенсивность отказов элементов зависит от коэффициента нагрузки. Коэффициент нагрузки транзисторных ключей близок к единице, так как в закрытом состояиии на нем падает, все напряжение питания и коэффициент нагрузки по напряжению близок к едиг нице, в открытом состоянии через ключ течет номинальный ток и при этом коэффициент нагрузки по току близок к единице. Считаем, что схемы И вьтолнены на ИМС серии 133 иключи на транзисторах 2Т603. При этом Л 100, + 100, 0,015 0,32 10 33,5 10 где - интенсивность отказов ИМС; Я.2- интенсивность отказов транзисторов. При ч ,9665.

В предлагаемом устройстве вместо второй ступени дешифрации на схемах И применена управляющая матрица и десять дополнительных реле. При этом в каждый момент времени включенными будут только два реле. В связи с этим

,

где X - интенсивность отказов реле. Считаем, что применены реле РЭС-60,

тогда получаем вероятность безотказной работы ,

g 2 0,3 ,6 10 При ч ,9994.

Формугагизобретения

Коммутатор, содержа1ций коммутирующую релейную матрицу, дешифратор горизонтальных шин, дешифратор вертикальных шин, разделенный на декады, блок управления, выполненный на двоично-десятичных регистрах, выходы KOToiMiOc соедатены со входами дешифраторов, я источник напряжения питания, отличающийся тем, что, с целыо повышения надежности, в него введены управляющие релейные матрицы и группа дополнительных реле, которая пoдкJЖ чeнa к выходам старшей декада дешифратора вертикальных пин, каждая из остальных декад которого соединена с горизонтальными шинами соответствующей релейной мат1жш 1 через контакты указанных реле, источник напряжеиия питания подключен к вертикапьньм шинам первой управляющей релейной матрицы, а вертикальные шины каждой последующей управляющей релейной маттрицы соединены с источником напряжения питани)|- через контакты предыдущей управляющей релейной матрицы, контакты последней из motoptac. соединены с вертикальньми винами коммутирующей релейной матрицы.

Источники информации, принятые во внимание экспертизе

J

2

IFII