Матричное наборное поле

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ИТВЛЬСТВУ(51)М. Кл с присоединением заявки Мо 6 06 6 7/06 Государственный комитет СССР о деяаи изобретений н открытий(23) Приоритет Опубликовано 28.0281, Бюллетемь М 9 8 Дата опубликования оетмсамия 28, 02. 81(72) Авторы изобретения В.Н. Гугнин и В.И. Ковалев Харьковский ордена Ленина политехнический "(54) МАТРИЧНОЕ НАБОРНОЕ ПОЛЕ 10 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 программируемых реле, используемых в автоматике, информационно-измерительной технике и автоматической телефонии. Известно матричное наборное поле на герконах, содержащее постоянный 15 магнит, на котором установлен магнитный шунт с регулировочным винтом, две плоские полюсные пластины с матрицами сквозных отверстий, укрепленные параллельно друг другу на полю сах магнита, систему координатных и общих обмоток, уложенную между плоскими полюсными пластинами.Герконы установлены в сквозные отверстия полюсных пластин между обмотками. Устройство содержит регулировочные полые втулки из магнитомягкого материала с внешней резьбой по числу герконоз, Втулки надеты на баллоны герконов и ввинчены в соответствующие 30 резьбовые отверстия одной иэ полюсных пластин 11,К недостаткам этого устройстваотносятся жесткие ограничения насистему его управления, технологические трудности при подборе герконов и неэффективность примененныхв устройстве средств индивидуальнойподстройки поля подмагничнвания герконов.Наиболее близким по техническойсущности является матричное наборное поле, содержащее постоянный магнит иэ двух частей, на полюсах которого установлены параллельно другдругу полюсные магнитопроводы Сосквозными отверстиями, в которыхразмещены герконы, дополнительныемагнитопровод со сквозными отверстикми, установленный параллельно полюсным магнитопроводам в зазоре междудвумя частямй постоянного магнита,систему координатных обмоток, выполненную в виде двух частей, включенных встречно и расположенныхна герконах в промежутках междуплоскостями полюсных и дополнительного магнитопроводов, подстроечныемагнитные шунты с регулировочнымивинтами, включенные между полюсны 809214ми и дополнительным магнитопроводами параллельно частям постоянногомагнита 2.Недостатками известного изобретения является то, что в нем отсутствует возможность скачкообразного измененияполя подмагничиванияв обе стороны от номинального вплотьдо величин, обуславливающих одновременное замыкание (или размыка"ние) всех или группы герконов, чтоснижает надежность и Функциональныевозможности наборного поля.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей за счетобеспечения управляемого запоминаниясостояния герконов и повышение наде.жности,Указанная цель достигается тем,что в матричное наборное поле,содержащее два постоянных магнита, расположенные согласно, на внешнем полюсе каждого из которых установленыпараллельно друг другу полюсныемагнитопроводы с матрицами сквозныхотверстий, в которых размещены герконы, систему координатных обмоток,каждая из которых состоит из двухчастей обмоток, включенных встречнои размещенных на разных язычкахгерконов, и полые втулки из ферромагнитного материала, установленныена корпусах герконов, введены электромагнит и шунтирующие магнитопроводы, выполненные в виде пластинкз Ферромагнитного материала с мат-рицей сквозных отверстий, причемв зазоре между постоянными магнита"ми установлен электромагнит, к полюсам которого прикреплены параллельнополюсным магнитопроводом шунтирующиемагнитопроводы, установленные по обестороны контактных зазоров герконов,а полые втулки из ферромагнитногоматериала расположены между наносными и шунтирующими магнитопроводами,На фиг, 1 изображено устройство,вид сбоку; на Фиг. 2 - то же, видсверху; на Фиг. 3 упрощенно показано распределение магнитных потоковполя подмагничивания, причем сплошными линиями изображены составляющиепотоков подмагничивания, обусловлен"ные МДС Е верхнего электромагнита,а прерывистыми - Г, нижнего электромагнита; на фиг. 4 изображено размещение координатных обмоток относительно элементов магнитной системыи вариант параллельного соединениячастей координатных обмоток, а такжераспределение магнитных потоков управления, обусловленных возбуждениемобеих частей одной координатнойобмотки, причем буквой "а" обозначены выводы частей с большей создаваемой МДС обмоток координатной группыХ, буквой "с" - выводы меньших частей тех же обмоток, а буквой "в"выводы параллельно соединенных частей обмоток координатной группыУ, индексомобозначен номер строки, а индексом ) - номер столбцаматрицы.Матричное наборное поле состоит5 из двух согласно включенных магнитов 1,2, выполненных в виде электромагнитов с ферромагнитными сердечниками 3,4; двух полюсных магнито-.проводов 5,6, прикрепленных к внешним полюсам магнитов 1,2 и расположенных параллельно друг другу;электро"магнита 7 с Ферромагнитным сердечником 8; двух шунтирующих магнитопроводов 9,10, выполненных в видепластин из ферромагнитного материа 15 ла и прикрепленных к полюсам электромагнита 7 параллельно полюсныммагнитопроводам 5,6. Герконы 11установлены в матричном порядке вотверстиях, выполненных в полюсныхЮ 5,6 и шунтирующих 9,10 магнитопроводах таким образом, что их контактные зазоры расположены в промежуткемежду плоскостями шунтирующих магнитопроводов 9,10. Система координатных обмоток состоит из двухортогонально пересекающихся групп12, 13 (координатные группы Х и Усоответственно), каждая из которыхразделена на две неравные по создаваемой МДС части 14, 15 и 16, 17,включенные встречно друг другу ирасположенные в различных промежутках между полюсными 5,6 и шунтирующими 9,10 магнитопроводами.Приэтом части обмоток 14 одной координатной группы 12 и части обмоток17 другой координатной группы 13с большей МДС включены согласноэлектромагнитам 1,2 и расположенысовмеСтно с частями обмоток с мень 4 О шей МДС 16 и 15 соответственно.Число обмоток группы 12 соответствуют числу строк, а число обмотокгруппы 13 - числу столбцов матричнорасположенных герконов 11. Обечасти каждой координатной обмоткигрупп 12 и 13 электрически соединены, причем для обмоток одной координатной группы, например 12,обеспечивается при этом возможностьвозбуждения только частей с мень шей МДС 15, для чего точки соединения обеих частей 14, 15 обмотокгруппы 12 имеют выводы (вывод "с"на Фиг.4), Полые ферромагнитныевтулки 18 из ферромагнитного мате 55 риала, высотой меньшей расстояниямежду нолюсным 5(6) и шунтирующим9(10) магнитопроводами,одеты набаллоны герконов и установлены свозможностью регулирования их положения в промежутке между указанными магнитопроводами.Управление матричным наборнымполем 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 сОэдается постоянное поле подмагничивания, воздействующее на все герконы 11 устройства (фиг.З).Ве" личина МДС поля подмагничивания выбирается в интервале между МДС срабатывания и МДС отпускания герконов 11, т.е.Гио ГГс (1)где Г - МДС поля подмагничивания;Го - МДС отпускания герконов 11;Г " МДС срабатывания геркопснов 11;чем обеспечивается запоминание состояния герконов 11 после выполнения коммутации.В элементах магнитной системы и герконах протекают потоки подмагничивания, каждый нз которых может быть представлен составленным из двух частей, обусловленных воздействием верхнего 1 и нижнего 2 электромагнитов.Составляющие Фи Ф(обусловленные воздействием верхнего 1 и нижнего 2 электромагнитов соответственно) потока Ф , протекающего в шунтирующем магнйтопроводе 9, направлены встречно, частично компенсируя друг друга. Степень компенсации зависит от ряда факторов: взаимного расположения элементов магнитной системы, их толщины, диаметра отверстий и т.д. В силу симметрии системы сказанное в равной мере относится и к шунтирукщему магнитопроводу 10.Поэтому поток в контактном зазоре геркона 11 составляет лишь часть потока в его язычках и может быть определен из соотношения(2)3 %1 "ы 92 ш 2.,где: ФЗ -, поток в контактном заэо"ре геркона 11;Ф " поток в верхнем язычке91геркона 11;Ф - поток в нижнем язычке гер"ЯХкона 11;Ф - поток в шунтирующем магш 1нитопроводе 9;Ф - поток в шунтирующем магш 2нитопроводе 10, причем ф 9 фяИспользуя полученное соотношение (2), можно ввести элементы индивидуальной подстройки поля подмагничивания для каждого геркона 11 - полые Ферромагнитные втулки 18Вариаци соотношения потоков ф и фы достигается путем регулировайия положения втулок 18 в пространствах между полюсными 5, 6 и шунтирующими 9,10магнитопроводами. Если подстроечныевтулки 18 входят в соприкосновениес пластинами шунтирующих магнитопроводов 9, 10 (фиг.З), то проводимость воздушных промежутков междупластинами шунтирующих магнитопроводов 9,10 и язычками геркона 11 достигает максимума, и в то же времяпроводимость между полюсными магнитопроводами 5,6 и язычками геркона11 достигает максимума и минимума.Этим достигается одновременное увеличение Ф , фш и Уменьшеиие Фя,ФЯ , т.е. минимальная величина Ф,что соответствует максимальным значениям МДС Гпс и Гп при вариациитока в обмотках электромагнитов1,2. При введении подстроечных втулок 18 в полюсные магнитопроводы 20 5,6 (на фиг. 3 изображено пунктирной линией) получаем обратные приРашениЯ фя ф фя 2 и фш ф Фмминимальные значения МДС Г и"оДля включения геркона 11 с координатами 1,(фиг.4) необходимона выводы а , с., Ь подать импульсытока возбуждения длительностью неменее времени срабатывания геркона11, т.е. возбудить обе координатныеобмотки 12, 13, охватывающие его,Для выключения геркона 11 с темиже координатами - подать импульсы навыводы с, и на все выводы, обозна"ченные буквой "в", кроме Ь, т.е.возбудить только часть 15 с меньшейсоздаваемой МДС обмотки 12 координатной группы Х, охватывающую его.При этом на невыбираемые герконыбудут воздействовать либо одна из40 координатных обмоток 12 или 13, либосовместно с обмоткой координатнойгруппы 13 часть 15 с меньшей создаваемой МДС обмотки другой координатной группы 12, которые не приводят 45 к коммутации этих герконов. Привозбуждении координатной обмотки 13(фиг.4) магнитный поток в нижнемязычке геркона 11, охватываемомее частью с большей создаваемой 50 МДС Гн, разделяется на два составляющих - поток через контактный зазор геркона и поток через шунтирующий магнитопровод 10. Поскольку другая часть 16 этой координатнойобмотки с меньшей создаваемой МДСГ включена встречно первой, тоКУвеличина приращения потока поля подмагничивания в контактном зазорегеркона 11 определяется разностьюего составляющих60ф 3 ИУгде: Ф 1 - приращениепотока поляподмагничивания в контактном зазоре геокона 11;Ф - поток, обусловленный воздействием большей МДС ЕНФ - поток, обусловленный воздействием меньшей ИДС Ек.Выбором соотношения величин Еи и Е можно достичь такого соотношения величин рассматриваемых потоков, при котором поток Ф" не сможет достичь величины срабатйвания геркона 11 даже при достижении потоком в нижнем язычке геркона величины насыщения, т.е. нри стабилизации составлякщей Ф. Это является выражением условия несрабатываиия геркона 11 при возбуждении только одной координатной обмотки, охватывающей его, 15Если дополнительно к возбуждению обмотки одной координатной группы 13 возбуждается часть 15 с меньшей создаваемой ИДС обмотки другой координатной группы 12, то распределение магнитных потоков имеет аналогичный рассмотренному характер так как совместно расположенные часть 17 с большей создаваемой МДС обмотки координатной группы 13 и часть 15 с меньшей создаваемой 25 1 ЧДСобмотки координатной группы 13 и часть 15 с меньшей создаваемой МДС обмотки координатной группы 12 образуют одну разностную МДС Е - ЕИ - Е .Эта разностная МДС Я Р 1воздействует йа геркон аналогично МДС Е, но меньше ее по величине, что является более благоприятным для выполнения условия несрабатывания неныбираемого геркона.При возбуждении обеих координатных обмоток на геркон 11 воздействуют две разностные МДС - Ер = Енъ - Е и Ерт Енх - Еку Ввиду согласного включения этих ИДС постоянным магнитам 1 и 2 величина потока в контактном зазоре геркона 11 не имеет экстремума, чем обеспечивается непрерывное срабатывание выбранного геркона.При возбуждении только одной части 15 обмотки 12 зависимость потока в контактном зазоре геркона 11 от ее МДС такие имеет монотонный характер, но с противоположным знаком 5 О ввиду встречного включения ее постоянным магнитам 1,2, Этим обеспечивется непременное выполнение условия выбираемого геркона.Магниты 1 и 2 могут быть выполнены н виде электромагнитов. Наличие дополнительного электромагнитамежду пластинами шунтирующих магнитопронодон позволяет совмещать два режима работы групповой и ныбороч- Щ ной коммутации с Функцией запоминания. При этом возможно, напримеросуществлять за счет размагничивающего действия дополнительногоэлектромагнита разовое размыкание 65 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, нсе герконы переходят в замкнутое состояние и остаются в нем после окончания импульса тока в обмотке дополнительного электромагнита за счет наличия поля подмагничинания, создаваемого основными электромагнитами. Такой рехим работы устройства удобен в тех случаях, когда число незамкнутых герконов относительно невелико. При этом время на размыкание незадействованных герконов может быть существенно меньше, чем 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 герконон в заданной последовательности, используя лишь обмотку дополнительного электромагнита, подавая на нее ступенчато изменяющееся напряжение.Формула изобретенияМатричное наборное поле, содержащее два постоянных магнита, расположенные согласно, на внешнем полюсе каждого 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, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей за счет обеспечения упранляемого запоминания состояния герконов и повышения надежности, в него введены электромагнит и шунтирующие магнитопроводы, выполненные в ниде пластин из Ферромагнитного материала с матрицей сквозных отверстий, причем в зазоре между постоянными магнитами устаноняен электромагнит, к полюсам которого прикреплены параллельно полюсным магнитопроводам шунтирукицие магнитопроводы,установленные по обе стороны контактных зазоров герконов, а полые втулки из10 809214 12 Ри ферромагнитного материала расположены между полюсными и шунтирующими магнитопроводами.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР9 424161, кл. С Об 6 7/06, 1972.2. Авторское свидетельство СССРР 519721, кл. С 06 С 7(06, 1974"Патент", г.ужгород, ул. Проектная,4 лиал Тираж 75 бИ Государственноделам изобретенМосква, Ж, Р о коми и отк щская Подписноеета СССР ьаий