Матричное наборное поле Советский патент 1982 года по МПК G06G7/06 

(5) МАТРИЧНОЕ НАБОРНОЕ ПОЛЕ

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 соединителей и программируемых реле, используемых в автоматике, информационно-измерительной технике и автоматической телефонии.

По основному авт. св. W 809214 известно матричное наборное поле, которое может быть использовано в вычислительной технике для построения автоматических наборных полей аналоговых вычислительных машин, блоков, цифроуправляемых сопротивлений, а также В качестве матричных коммутаторов, многократных соединителей и программируемых реле, используемых в автоматике, информационно-измерительной технике и автоматической телефонии. Матричное наборное поле содержит два постоянных магнита, расположенные согласно, на внешнем полюсе каждого из которых установлены параллельно друг другу полюсные маг нитопроводы с матрицами сквозных отверстий, в которых размещены герконы, систему координатных обмоток, каждая из которых состоит из двух часJQ тей, вк/ж)ченных встречно и размещенных на разных язычках герконов, и полые втулки из ферромагнитного материала, установленные на корпусах герконов. В зазоре между постоянны,5 ми магнитами установлен электромагнит, к полюсам которого прикреплены параллельно полюсным магнитопроводом шунтирующие магнитопроводы, выполненные в виде пластин из ферромагнитного материала с матрицей сквозных отверстий, установленные по обе стороны контактных зазоров герконов, а полые втулки из ферромагнитного материала расположёны между полюсными и шунтирующими магнито- проводами LuНедостатком устройства является то, что в нем отсутствует возможность контроля срабатывания и отпускания инициируемых герконов без разрыва коммутируемых герконами цепей или подсоединения к этим цепям. Целью изобретения является повышение надежности работы матричного наборного поля за счет контроля срабатывания и отпускания инициируемых герконов. Цель достигается тем, что матричное наборное поле дополнительно содержит расположенную в зазоре между шунтирующими магнитопроводами обмотку, охватывающую по периметру матрицу герконов, и выполненную в виде прямоугольной рамки. На фиг. 1 изображен вид матричного наборного поля сбоку, на фиг. 2 то же, вид сверху , на фиг. 3 распределение магнитных потоков поля подмагничивания, причем сплошными линиями изображены составляющие потоков подмагничивания, обусловленные НДС F, верхнего электромагни- Fy. элек та, а прерывистыми тромагнита; на фиг. 4 - размещение координатных обмоток и обмотки контроля отнсх;ительно элементов магнитной системы и вариант параллельного соединения частей координатных обмоток, а также распределение магнитных потоков управления, обусловленнь1х возбуждением обеих часУей одной косчэдинатной обмотки, причем буквой 0обозначены выводы частей с большей создаваемой МДС обмоток координатной группы X, буквой С - выводы мень ших частей тех же обмоток, а буквдй b - выводы параллельно соединенных частей обмоток координатной группы У, индексом i обозначен номер строки а индексом j-номер столбца матрицы. Матричное наборное поле состоит из двух согласно включенных магнитов 1и 2, выполненных в виде электромагнитов с ферромагнитными сердечниками 3 и , двух полюсных магнитопроводов 5 и 6, прикрепленных к внеш ним полюсам магнитов 1 и 2, расположенных параллельно друг к другу, электромагнита 7 с ферромагнитным сердечником 8, двух шунтирующих магнитопроводов 9 и 10, выполненных а виде пластин из ферромагнитного мате риала и прикрепленных к полюсам элек тромагнита 7 параллельно полюсным магнитопроводам 5 и 6. Герконы 11 установлены в матричном порядке в отверстиях, выполненных в полюсных 5 и 6 и шунтирующих 9 и 10 магнитопроводах, таким образом, что их контактные зазоры расположены в промежутке между плоскостями шунтирующих магнитопроводов 9 и 10. Система координатных обмоток состоит из двух ортогонально пересекающихся групп 12 и 13 (координатные группы X и У соответственно), каждая из которых разделена на две неравные по создаваемой МДС части 1, 15 и 16, 17, включенные встречно друг к другу и расположенные в различных промежутках между полюсными 5, 6 и шунтирующими 9f 10 магнитопроводами. При этом части обмоток 1 одной координатной группы 12 и части обмоток V7 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 соответствует 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 мастей с меньшей НДС 15, дяя чего точки соединения обеих частей 1, 15 обмоток группы 12 имеют выводы (вывод С на фкг. ). Полые ферромагнитные втулки 18 из ферромагнитного материала высотой, меньшей расстояния между полюсным 5 (6) и шунтирующим 9 (10 магнитопроводами, одеты на баллоны герконов и установлены с возможностью регулирования их положения в промежутке между указанными магйитопроврдами. В зазоре между шунтирукйдими магнитопроводами 9 и 10 расположена обмотка 19, охватывающая по периметру матрицу герконов 11. Управление матричным наборным полем осуществляется однополярными импульсами тока длительностью не менее времени переключения герконоо 11. Полярность импульсов такова, что МДС больших частей координатных обмоток И и 17 направлены согласно МДС магнитов 1 и 2. Магнитами 1 и 2 через посредство полюсных магнитопроводов 5, 6 и шунтирующих магнитопроводов 9, Ю создается постоянное поле подма - ничивания, воздействующее на все герконы 11 устройства (см. фиг. З). Величина МДС поля подмагиичивания выбирается в интервале между МДС ср батывания и МДС отпускания герконов 11, т.е. , где РП -МДС поля подмагничивания; -МДС отпускания герконов 11; НДС срабатывания герконов 11 чем гчэК a-TLi о rauij а r- irMX/ u ra 1 t обеспечивается запоминание состояния герконов 11 после выполнения коммутации. В элементах магнитной системы и герконах протекают потоки подмагничивания, каждый из которых может быть.представлен составленным из дву частей, обусловленных воздействием верхнего 1 и нижнего 2 электромагни тов. СоставляющиеФ и Фщ Собусловленные воздействием верхнего 1 и ниж него 2 электромагнитов соответственно) потокаФщ , npoteKaKwjero в шун тирующем магнитопроводе 9, направлены встречно, частично компенсируя Друг друга. Степень компенсации зависит от ряда факторов: взаимного расположения элементов магнитной си темы, их толщины, диаметра отверстий т.д. В силу симметрии системы, ска занное в равной мере относится и к шунтирующему магнитопроводу 10. Поэт му поток в контактном зазоре геркона 11 составляет лишь часть потока в ег языках и может быть определен из соотношения (Зэ Ф -Ф ф Ь 2 Я1 Ш2 7 гдеФ - поток в контактном зазоре геркона 11; Ф,, поток в верхнем язычке геркона гюток в нижнем язычке геркона 11, поток в шyнtиpyющeм магнитопроводе 9;Фщ2 поток в шунтирующем магнитопроводе 1Q, причемФ с| 2 Используя полученное соотношение (2) можно ввести элементы индивидуальной подстройки поля подмагничивания для каждого геркона 11 - полые ферромагнитные втулки 18. Вариация соотношения потоков Фл иФщ достигается путем регулирования положения втулок 18 в пространствах между полюсными 5, 6 и шунтирующими 9, 10 магнитопроводами. Если подстроечные втулки 18 входят в соприкосновение с пластинами шунтирующих магнитопроводов 9 и 10, как это изображено на фиг. 3, то проводимость воздушных промежутков между пластинами шунтирующих магнитопроводов Э, Ю и язычками геркона 11 достигает максимума и в то же время проводимость менаду полюсными магнитопроводами 5, 6 и язычками геркона 11 - минимума. Этим достигается одновременное увеличениеФ) ,ФШ2И уменьшениеФ, т.е. минимальная величина Ф , что соответствует максимальным значениям МДС Р,(..и вариации тока в обмотках электромагнитов 1, 2. При введении подстроечных втулок 18 в полюсные магнитопроводы 5, 6, (на фиг. 3изображено пунктирной линией) получаем обратные приращения Ф , Ф,2 и Ф|м..1 f т.е. минимальные значения МДС РПС и Р, Для включения геркона I1 с координатами i, j (см. фиг. k) необходимо на выводы а, ci, b подать импульсы тока возбуждения длительностью не менее времени срабатывания геркона 11, т.е возбудить обе координатные обмотки 12, 13, охватывающие его. Для выключения геркона 11 с теми же координатами - подать импульсы на :выводы С и на все выводы. обозначенные буквой b , кроме Ъj , . возбудить только часть 15 с меньшей создаваемой МДС обмотки 12 координатной группы X, охватывающую его. При этом на невыбираемые герконы воздействуют либо одна из координатных обмоток 12 или 13, либо совместно с обмоткой координатной группы 13 часть 15 с меньшей создаваемой МДС обмотки другой координат- . ной группы 12, которые не приводят к коммутации этих герконов. Согласно фиг, k при возбуждении координатной обмотки 13 магнитный поток в нижнем язычке геркона 11, охватываемом ее мастью с большей создаваемой МДС Pfiu 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 Рщ. включена встречно первой, то величина приращения потока поля подмагничивания в контактном зазоре геркона 11 7 определяется разностью его составляф -ф ф 3 ну ку где Ф, приращение потока поля подмагничивания в контактном зазоре гер кона 11;ф - поток, обусловленный воздействием большем НДС ;Фки поток, обусловленный воздействием меньшей МДС Fi Выбором соотношения величины f и F можно достичь такого соотношения величин рассматриваемых потоков, при котором поток Фа не,сможет достич величины срабатывания геркона 11 даже при достижении потоком в нижнем язычке герконо величины насыщения, т.е. при стабилизации составляю щей Ф. Это является выражением условия несрабатывания геркона 11 при возбуждении только одной координатно 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 paccNWTpeHHOMy характер, так как сов местно расположенные часть 17 с боль шей создаваемой МДС обмотки координатной группы 13 и часть 15 с меньше создаваемой НДС обмотки координатной группы 12 образуют одну разностную МДС Fp разностная МДС воздействует на геркон аналогично МДС Рцд, но меньше ее по величине, что является более благоприятным для выполнения условия несрабатывания невыбираемого геркона. При возбуждении обоих координатных обмоток на геркон 11 воздейству ют две разностные МДС - и Рр2 .y Ввиду согласного вклю чения этих МДС постоянным магнитом 1 и 2 величина потока в контактном зазоре геркона11 не имеет экстремум 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 вьслючения ее постоянным магнитом 1 и 2. Этим обеспечивается непрерывное выполнение усилия отпускания выбираемого геркона. 9 Магниты 1 и 2 могут быть выполнены в виде электромагнитов. Наличие дополнительного электромагнита между пластинами шунтирующих магнитопроводов позволяет совместить 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 обмотку 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 подмагничивания, создаваемого, основными электромагнитами Такой режим работы устройства удобен в тех случаях, когда число незамкнутых герконов относительно невеликоо При этом время на размыкание незадействованных герконов может быть существенно меньше, чем в случае, когда осуществляется обычный процесс коммутации герконов в данном устройстве. Наличие подстроечных ферромагнитных втулок позволяет ocyщectвлять 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 изменяющееся напряжение„ При срабатывании геркона 11 в его контактном зазоре происходит изменение магнитного потока из-за изменения магнитного сопротивления геркона При изменении магнитного потока в обмотке 19 наводится ЭДС, равная где Е - ЭДС, наводимая вюбмотке 19; V - количество витков обмотки 19, Ф - магнитный поток, охватываемый обмоткой 19; t - время изменения потока при изменении состояния геркона 1 1 . При замыкании язычков геркона 11 происходит увеличение магнитного потока, а при размыкании - уменьшение. Следовательно, наводимые в обмотке ЭДС при замыкании и размыкании имеют противоположный знак. По наличию ЭДС в обмотке можно установить факт изме нения состояния геркона, а по знаку ЭДС - замыкание или размыкание герконов. Таким образом, предложенное матри ное наборное поле по сравнению с известным обладает повышенной надежностью за счет контроля срабатывания и отпускания инициируемых герконов без разрыва коммутируемых герконами цепей или подсоединения к ним; чем обеспечивается гальваническая развязка коммутируемых герконами цепей от цепей контроляо 9 910 Формула изобретения 1.Матричное наборное поле по авт. св. W 80921, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет контроля срабатывания и отпускания инициируемых герконов, оно дополнительно содержит расположенную в зазоре между шунтирующими магнитопроводами обмотку, охватывающую по периметру матрицу герконов. 2.Поле по п. 1, отличающееся тем, что обмотка выполнена в виде прямоугольной рамки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 80921, кл. G 06 G 7/06, 1980 (прототип).