Матричный коммутатор

11 843227 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(2:1) П риоритет па делам нэабретеннй н аткрытнй(71) Заявитель 54) МАТРИЧНЫЙ КОММУТАТОР 2 Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике, и может быть использовано, например, для задания схем экспериментов для входов и для выходов объекта в си 5 стемах автоматизации научных исследований САНИ или в автоматических испытательных системах АИС.Известен матричный коммутатор, содержащий группы ключей, выполненных на магнитоуправляемых контактах, включенныхмежду выходами и входными шинами 11.Недостаток известного устройства - сложность.15Известен матричный коммутатор, содержащий первые группы из М входных и К выходных шин, МкК двухпозиционных магнитоуправляемых контактов, подвижные контакты которых соединены с М входными шинами, а замыкающие контактыс К выходными шинами, К усилителей-формирователей, блок управления М К трехобмоточных импульсных трансформаторов, входные обмотки которыхсоединены в М первых последовательныхцепей по К входных обмоток в каждойпоследовательной цепи, подсоединенных одним выводом к соответствующимвходам блока управления, М выходныхобмоток импульсных трансформаторов изразных первых последовательных цепейсоединены во вторые последовательныецепи, своими выводами подключенные ковходам соответствующих усилителей-формирователей, выводы вспомогательныхобмоток каждого импульсного трансфор"матора соединены с подвижным и размыкающим контактом соответствующегодвухпозиционного магнитбуправляемогоконтакта, выводы усилителей-Формирователей соединены с первой группойвходов блока управления 21. Однако это известное устройство имеет ограниченные возможности функционирования, так как не позволяет одновременно коммутировать схемы для вхо3 8432 дов и выходов исследуемого объекта и проводить сложные испытания.Цель изобретения - расширение возможностей 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 10 входными шинами, а замыкающие контакты - с К выходными шинами, К усилителей-формирователей, блок управления МХК трехобмоточных импульсов трансформаторов, входные обмотки которых соедииены в М первых последовательных цепей по К входных обмоток в каждой последовательной цепи, подсоединенных одним выводом к соответствующим выходам блока управления. М выходных об моток импульсных трансформаторов из разных первых последовательных цепей соединены во .вторые последовательные цепи, своими выводами подключенные ко входам соответствующих усилителей формироваелей, выводы вспомогательных обмоток каждого импульсного трансформатора соединены с подвижным и размыкающим контактами соответствующего двухпозиционного магнитоуправляемого контак-З 0 та, выводы усилителей-формирователей соединены с первой группой входов бпока управления, введены вторая и третья группы из М входных шин, вторая из и третья из Й группы выходных шин, з 5 (1.+Й+2)хМ двухпозиционных магнитоуправляемых контактов и импульсных трансформаторов, (1.+Й+2)усилителей-формирователей, причем подвижные контакты первых Ь М и вторых Й х М магнитоуправр 0 ляемых контактов соединены соответс-твенно М входными шинами второй и третьей группы, а замыкающие контакты с 1.и Й выходными шинами второй и третьей групп, М входных шин первой груп-:15пы соедиенны с соответствующими подвижными контактами первой группы изМ дополнительных магнитоуправляемыхконтактов, замыкающие контакты которыхсоедиенны с соответствующими шинами 50из второй группы входных шин, И входных шин второй группы соединены с подвижными контактами второй группыМ дополнительных магнитоуправляемыхконтактов, замыкающие контакты котОрык соединены с соответствующими шинами из третьей группы входных шин,входные обмотки импульсных трансфор 27 фматоров соединены в М последовательныхцепей по (1.+Й+2) обмотки в каждой цепи,одним выводом подключенные к соответствующим выходам первых последовательных цепей, а вторым - к общей шине, Мвыходных обмоток импульсных трансформаторов из разных последовательных целпей соединены в (1 +Й+2)четырех последовательных цепей своими выводамиподключенными ко входам соответствующих дополнительных усилителей-формирователей, выводы вспомогательных обмоток каждого дополнительного импульсного трансформатора соединены с подвижными и размыкающими контактами соответствующего дополнительного двухпозиционного магнитоуправляемого контакта, з выводы дополнительных усилителей-Формирователей соединены со второй группой входов блока управления.На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства,Щедлагаемый коммутатор содержитблок 1 управления, .(К+1+Й+2)М 1 импульсных трансформаторов 2 и двухпозиционных магнитоуправляемых контактов(МУК)3; входные шины 4 первой группы соединены с подвижными контактами 5 первыхМХК ключей, с каждой шиной по К штуки с подвижными контактами 6 первойгруппы из М дополнительных МУКвходные шины 8 второй группы соединены с замыкающими контактами 9 первой группы дополнительных МУК 7, сподвижными контактами 5 вторых МХМУК (с каждой шиной по 1. штук) и сподвижными контактами 1 О второй группы из М дополнительных МУК 11, третьягруппа входных шин 12 соединена с замыкающими контактами 13 второй группыиз М дополнительных МУК 11 и с подвижными контактами 5 третьих МХЙ МУКпо Й штук с каждой шиной. Замыкающиеконтакты 13 первых МхК ключейсоединены с первой группой выходных шин 14,вторых М Х 1. ключей - со второй группойвыходных шин 15, третьих МхЧ ключей -с третьей группой выходных шин 16 поМ штук с каждой шиной, так что из ключей образуются матрицы МХК, Мх 1. иМхй, Входные обмотки 17 импульсныхтрансформаторов 2, относящиеся к пер"вой, второй и т.д. до М строкам первойматрицы, соединены в первые последовательные цепи и подсоединены к выходамблока 1 управления, Входные обмотки 17импульсных трансформаторов 2, отно.ящиеся к первой, второй и до М стро843 227 6буемых 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 подвижный контакт 5 отходит от контакта 22 и они размыкаются, а затем притягивается к контакту 3 и они замыкаются, Аналогично для заданных МУК подвижные контакты 6 притягиваются к контактам 9 и подвижные контакты10 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 дополнительних МУК 7, что определяется воздействием блока управления, шины 15 в случае расши" рения входов оказываются соединенными 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 1столбцов К+8+2 В зависимости от конкретного эксперимента шины 15 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 управления формирует импульс тока по последовательной цепи выбранной строки входных обмоток 17 матрицы импульсных кам первой и второй дополнительныхматриц и первой и второй групп из Мдополнительных магнитоуправляемых контактов, соединены в третьи последовательные цепи, одним выводом подключен .ные к выводам первых дополнительныхцепей, а вторым - к общему проводу.Выходные обмотки 18 трансформаторов,относящиеся к первому, второму и доК строкам первой матрицы, соединены Ово вторые последовательные цепи иприсоединены ко входам усилителейформирователей 19. Выходные обмотки 18трансформаторов 2, относящиеся к первому и до (И+1.+2) столбцам первой и 15второй дополнительных матриц и первой и второй дополнительных группключей, соединены в четвертые последовательные цепи и присоединены ковходам дополнительных усилителейформирователей 20. Вспомогательныеобмотки 21 всех импульсных трансформаторов 2 соединены с размыкающими контактами 22 МУК 3. Выходы усилителейформирователей 19 соединены с первой 25группой входов 23 блока 1 управления,выходы дополнительных усилителей-формирователей 20 соединены со второйгруппой входов 23 блока 1 управления,Третья группа входов 24 блока 1 управ-Золения соединены с магистралью системыили блоком ручного управления.В исходном состоянии все замыкающие контакты 9,и 13 разомкнуты, аразмыкающие контакты 22 замкнуты. Ко з 5входным шинам первой группы подключены источники эталонных сигналов, ак входным шинам 12 - измерительныеприборы, К первой группе выходных шин14 присоединяются входы испытуемого. 40объекта, а к третьей группе выходныхшин 16 - выходы испытуемого объекта,Если число выходов испытуемого объектавелико, то часть из них может бытьприсединена ко второй группе выходных шин 15. Если испытуемый объектимеет много входов и мало выходов,то часть его входов соединяется с выходными шинами 15, в этом случае вы-,ходы к шинам 15 не присоединяются, 50Если у испытуемого объекта больше, чем(К+) входов и мало выходов, или наоборот, больше, чем (К+1.) выходови мало входов, то входы (или выходысоответственно) подключаются ко всем 55выходным шинам 14, 15 и 16,По входам 24 в блок 1 управленияпоступает команда на включение тре7 8432трансформаторов 2. Проходя через входные обмотки 17 импульсных трансформаторов 2 выбранной строки, импульстока опроса индуцирует в выходных обмотках 18 во всех столбцах ЭДС, величина которой зависит от того замкнут илиразомкнут соответствующий МУК. ЕслиМУК не срабатывает, то вспомогательнаяобмотка 21 соответствующего ему импульсного трансформатора замкнута,при этом амплитуда напряжения в выходной обмотке 10 не достаточна для срабатывания усилителей-формирователей19 и 20. Если МУК срабатывает, то обмотка 21 разомкнута, и амплитуда напряжения в выходной обмотке 18 достаточна для срабатывания усилителя - формирователея. Импульсы напряжения свыходных обмоток 18 поступают на входы усилителей-формирователей 19 и 20соответственно. Так как в остальныхстроках в это время не действует импульс опроса, то этот импульс является единственным на входе усилителяформирователя. В качестве усилителяформирователя может быть использовантриггер Шмитта или транзисторный ключсо смещением, порог срабатывания которого превышает ЭДС в выходной обмотке18 при замкнутом МУК. Таким образом, 30после подачи блоком 1 управления импульса опроса по шине соответствующейстроки на выходах усилителей-формирователей 19 и 20, подключенных к последовательным цепям тех столбцов з 5всех матриц, МУК в которых срабатывают формируются импульсы, а во всехостальных - нет, Эти импульсы с выходов усилителей-формирователей 19и 20 по входам 23 поступают в блок 401 управления, который в зависимости отот конкретной реализации сравниваетполученный результат с исходным и,в случае несовпадения, выдает сигналсбоя или передает этот результат в 45магистраль системы для дальнейшейобработки,Как и в известном устройстве в коммутаторе осуществляется контроль отказов типа незамыкание и неразмыкание всех МУК, что повышает надежностьАИС и САНИ.Предлагаемый коммутатор позволяетзадавать схему одновременно для входов и выходов объекта, а также благодаря изменению размеров матриц,. увеличивать число входов или выходов исовмещать при испытаниях методы эта 27 8 лонных 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 управлениявсем процессом задания и изменения схем исследований, а также упрощает программирование этих систем.Формула изобретенияМатричный коммутатор, содержащий первые группы нз М входных и К выходных шин, МхК двухпозиционных магнитоуправляемьгк контактов, подвижные контакты которых соединены с М входными шинами, а замыкающие контакты - с К выходными шинами, К усилителей-формирователей, блок управления МхК трех- обмоточных 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 размыкающим контактами соответствующего двухпозиционного магнитоуправляемого контакта, выводы усилителей-формирователей соединены с первой группой входов блока управления, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения возможностей функционирования,введены вторая и третья группы из М входных шин, вторая из 1- и третьея из Й группы выходных шин, (1. + М +2)ХМ двухпозиционных магнитоуправляемых контактов и импульсных трансформаторов, ( + й +2 ) усилителей-формирователей, причем подвижные контакты первых 1 хМ и вторых Н Х М магнитоу. правляемых контактов соединены соответственно с М входными шинами второй и третьей групп, а замыкающие контакты с 1 и Й выходными шинами второй и третьей групп, М входных шин первой группы соединены с соответствующими9 . 84322 подвижными контактами первой группы из М дополнительных магнитоуправляемых контактов, замыкающие контакты которых соединены с соответствующими шинами из второи группы входных шин, М входных шин второй группы соединены с под-, вижными контактами второй группы из М дополнительных магнитоуправляемых контактов, замыкающие контакты которых соединены с соответствующими шинами 10 из третьей группы входных шин, входные обмотки импульсных трансформаторов соединены в М третьих последовательных цепей по (1.+И+2) обмотки в каждой цепи одним выводом подключенные к соответ ствующим выходам первых последователь ных цепей, а вторым - к общей шине, М выходных обмоток импульсных трансформаторов из разных третьих последовательных цепей соединены в (1.+И+2) че 7 10твертых последовательных цепей, своимивыводами подключенными ко входам соответствующих дополнительных усилителей-формирователей, выводы вспомо"гательных обмоток каждого дополнительного импульсного трансформатора соединены с подвижным и размыкающим контактами соответствующего дополнительного двухпозиционного магнитоуправ"ляемого контакта, а выводы дополнительных усилителей-формирователейсоединены со второй группой входовблока управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 520705, кл. Н 03 К 17/02, 1971.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 252261 кл. Н 03 К 13/0231,08,78 (прототип),ВНИИПИ Закаа 63/81 Тираж 988 Подписноеилиал ППП Патент ,г.Ужгород,ул,Проектная