Устройство для коммутации электрических сигналов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее блок управления, генератор сигналов, контрольно-измерительный прибор, две одинаковые коммутирующие матрицы, по меньшей мере две катушки индуктивности , причем соответствующие входы коммутирующих матриц попарно объединены и подключены к входам устройства , выходы одной из коммутирующих матриц соединены с входами контрольно-измерительного прибора, между соответствующими выходами коммутирующих матриц включены катушки индуктивности , управляющие входы коммутирующих матриц объединены и подключены к одному из входов блока управления, причем каждая из катушек индуктивности индуктивно связана с генератором сигналов, отличающееся тем, что., с целью повышения достоверности и быстродействия, в него введены источник опорного напряжения, ключ, токовый датчик, компаратор, выпрямитель , инвертор, триггер, дифференцирующая цепь, элемент выдержки времени, элемент И, элемент ИЛИ, элемент сигнализации, причем ключ и токовый датчик включены последовательно в выходную цепь генератора сигналов , выход токового через выпрямитель подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом контрольно-измерительного прибора, входом инвертора и одним из входов элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам элемента выдержки времени, триггера и блока управления, второй выход последнего соединен с вторьм входом I триггера, выход которого подключен к входу ключа и через дифференцирующую цепь соединен с вторым входом элемента вьщержки времени, выходы инвертора и элемента выдержки времени подключены к входам элемента И, выход которого соединен с входом элемента сигнализации, вторьм входом элеменО со та ИЛИ и вторым входом блока управ .ления. 2. Устройство по П.1, отлича00 о ющееся тем, что, с целью расширения области применения, в него 4 дополнительно введен блок задания оо вспомогательных сигналов, а источник опорного напряжения вьшолнен в виде делителя напряжения и второго выпрямителя , при этом делитель напряжения подключен параллельно выходам генератора сигналов, вход второго вьшрямителя соединен с выходом делителя напряжения , выход - с вторым входом компаратора, а выход блока задания вспомогательных сигналов соединен с входом генератора сигналов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИН з(5и " 01 Н 47/00

РГ"ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

БН6...

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3447630/24-07 (22) 08.06.82 (46) 15.06.84. Бюл. В 22 (72) N.А.Кисляков (53) 621.3.014.2(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 347919, кл. Н 03 К 17/18, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 422101, кл. Н 03 К 17/04, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

N - 528629, кл. H 01 Н 47/00, 1976.

4. Авторское свидетельство СССР

М - 773777, кл. Н 01 Н 47/00, 1978,,(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ,.содержащее блок управления, генератор сигналов, контрольно-измерительный прибор, две одинаковые коммутирующие матрицы, по меньшей мере две катушки индуктивности, причем соответствующие входы коммутирующих матриц попарно объединены и подключены к входам устройства, выходы одной из коммутирующих матриц соединены с входами контрольно-измерительного прибора, между соответствующими выходами коммутирующих матриц включены катушки индуктивности, управляющие входы коммутирующих матриц объединены и подключены к одному из входов блока управления, причем каждая из катушек индуктивности индуктивно связана с генератором сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,, с целью повышения достоверности и быстродействия, в него введены источник опорного напряжения, ключ, токовый датчик, компаратор, выпрямитель, инвертор, триггер, дифференцирующая цепь, элемент выдержки времени, элемент И, элемент ИЛИ, элеÄÄSUÄÄ 1098048 A мент сигнализации, причем ключ и токовый датчик включены последовательно в выходную цепь генератора сигналов, выход токового датчика через выпрямитель подключен к одному из вхо— дов компаратора, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом контрольно-измерительного прибора, входом инвертора и одним из входов элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам элемента вьдержки времени, триггера и блока управления, второй выход последнего соединен с вторым входом триггера, выход которого подключен к входу ключа и через дифференцирующую цепь соединен с вторым входом элемента выдержки времени, выходы инвертора и элемента вьдержки времени под— ключены к входам элемента И, выход которого соединен с входом элемента сигнализации, вторым входом элемента ИЛИ и вторым входом блока управ.ления.

2. Устройство по п. i о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, в него дополнительно введен блок задания вспомогательных сигналов, а источник опорного напряжения выполнен в виде делителя напряжения и второго выпрямителя, при этом делитель напряжения подключен параллельно выходам генератора сигналов, вход второго выпрямителя соединен с выходом делителя напряжения, выход — с вторым входом компаратора, а выход блока задания вспомогательных сигналов соединен с входом генератора сигналов.

048

1 ом

Устройстяо относится к электротехнике и может использоваться для коммутации электрических сигналов малого уровня.

Известны коммутирующие устройства аналогичного назначения, содержащие параллельно сходящиеся коммутаторы, каждый из которых коммутирует несколько входных цепей в один адрес f1 ) и Р23.

Эти устройства имеют низкое качество контакта при малых уровнях сигналов.

Известны также устройства для ком 4утации электрических сигналов малого . уровня, содержащие коммутирующую матрицу с входными и выходными цепями, электроизмерительный прибор, блок управления, генератор переменного напряжения с трансформаторным выходом и 2п конденсатор ГЗ 3.

Однако эти устройства имеют ограниченную область применения и высокое сопротивление коммутирующих элементов коммутирующей матрицы. 25

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст-. ройство для коммутации электрических сигналов, содержащее генератор сигналов, блок управления, источник вспомогательных сигналов, две матрицы коммутации, при этом горизонтальные шины матриц коммутации подключены к выводам объекта контроля, вертикальные шины матриц коммутации попарно подключены к выходам источников вспомогательных сигналов, входы которых подклщчены к одному из выходов блока управления, вход которого соединен с выходом генератора сигналов, Другой вы 40 ход блока управления связан с входами матриц коммутации, вертикальные шины которых подключены к входам контрольно-измерительных приборов 4 3.

Однако это устройство характеризу ется низким быстродействием, обусловленным необходимостью пропускания через измерительные цепи вспомогательных сигналов в течение времени, гарантирующего возникновение и развитие тепловых эффектов, обеспечивающих надежный и качественный контакт, а также недостаточной достоверностью измерений и контроля из-за хотя и маловероятных, но возможных некачественных контактов в измерительных

55 цепях.

Попытка повьппения быстродействия данного устройства за счет сокращения времени пронускания вспомогательных сигналов неизбежно ведет к учащению случаев плохого контактирования, а следовательно, к понижению достоверности измерений и контроля.

Цель изобретения: — повышение достоверности измерений и контроля, а также увеличение быстродействия за счет адаптации устройства к качеству контактирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для коммутации электрических сигналов, содержащее блок управления, генератор сигналов, контрольно-измерительный прибор, две одинаковые коммутирующие матрицы, по меньшеи мере две катушки индуктивности, причем соответствующие входы коммутирующих матриц попарно объединены и подключены к входам устройства, выходы одной из коммутирующих матриц соединены с входами контрольно-измерительного прибора, между соответствующими выходами коммутирующих матриц включены катушки индуктивности, управляющие входы коммутирующих матриц объединены и подключены к одному из входов блока управления, причем каждая из катушек индуктивности индуктивно связана с генератором сигналов, введены источник опорного напряжения, ключ, токовый датчик, компаратор, выпрямитель, инвертор, триггер, дифференцирующая цепь, элемент выдержки времени, элемент И, элемент ИЛИ, элемент сигнализации, причем ключ и токовый датчик включены последовательно в выходную цепь генератора сигналов, выход токового датчика через выпрямитель подключен одному из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом контрольно-измерительного прибора, входом инвертора и одним из входов элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам элемента выдержки времени, триггера и блока управления, второй выход последнего соединен с вторым входом триггера, выход, которого подключен к входу ключа и через дифференцирующую цепь соединен с вторым входом элемента выдержки времени, выходы инвертора и элемента выдержки времени подключены к входам элемента И, выход которого соединен с входом элемента сигнализации, вто1098048 ющую цепочку 23 связан с одним из входов элемента вьдержки времени 24, выход которого соединен с другим входом элемента И 21, выход которого подключен к одному из входов блока управления 9, к входу элемента сигнализации 25 и к другому входу элемента ИЛИ 19, выход которого подключен к другому входу блока управления 9 и к входам сброса триггера 22 и элемента вьдержки времени 24. Источник опорного напряжения выполнен в виде подключенного к выходам генератора сигналов 13 делителя 26, выход которого подключен к второму выпрямителю 27. Вход генератора сигналов

13 подключен к выходу блока задания вспомогательного сигнала 28.

Устройство работает следующим образом.

После подключения токовых зондов

6.1-6.К и потенциальных зондов 3.1З.К к выводам 1.1-1.К контролируемого объекта 2 и выбора коммутирующими матрицами 4 и 7 необходимых цепей блок управления 9 устанавливает в единичное состояние триггер 22, который включает ключ 14 и через дифференцирующую цепочку 23 выдает импульс на элемент вьдержки времени

24. При включении ключа 14 переменный сигнал с выхода генератора сигналов 13 проходит через катушку инь дуктивности 12, наводит ЭДС в катушках индуктивности 10.1-10.М. В результате возникают токи через элементы коммутации 5 и 8 каждой коммутирующей матрицы 4 и 7, через зонды 6.1-3 ° 1, 6.2-6.К-3. и выводы 1. 1-1К контролируемого объекта 2. Если в течение времени, определяемого элементом выдержки времени 24, ток через каждую из катушек индуктивности 10. 1-10.М достигает установленной величины, то сигнал с выхода токового датчика 15, выпрямленный выпрямителем 16, превышает сигнал с выхода источника опорного напряжения 18. На выходе компаратора 17 появляется сигнал логической единицы, который разрешает измерение параметров контрольно-измерительным прибором 11 и через элемент ИЛИ 19 сбрасывает элемент вьдержки времени 24 и триггер 22, а,также разрешает блоку управления 9 через время, необходимое для замера параметров, произвести переключение всего устройства на измерение следующего параметра. Этот процесс будет проРым входом элемента ИЛИ и вторым входом блока управления.

Кроме того, с целью расширения области применения в устройство дополнительно введен блок задания вспомогательных сигналов, а источник опорного напряжения выполнен в виде делителя напряжения и второго выпрямителя, при этом делитель напряжения подключен параллельно выходам гене- 0 ратора сигналов, вход второго выпрямителя соединен с выходом делителя на пряжения, а выход — с вторым входом компаратора, а выход блока задания вспомогательных сигналов соединен с 15 входом генератора сигналов.

На чертеже приведена структурная схема устройства для коммутации электрических сигналов, 20

К каждому из выводов 1.1-1. K контролируемого объекта 2 посредством потенциальных зондов 3.1-3. К подключены входы первой коммутирующей матрицы 4, включающей коммутирующие элементы 5. К тем же выводам 1.1-1.К посредством токовых зондов 6.1-6.К .подключены соответствующие входы второй коммутирующей матрицы 7 на коммутирующих элементах 8. Обе матрицы 4

30 и 7 имеют одинаковую структуру и их коммутирующие элементы 5 и 8 имеют общие управляющие цепи, подключенные к одному из выходов блока управления

9. Соответствующие выходы обеих ком мутирующих матриц 4 и 7 подключены к катушкам индуктивности 10.1-10.М, а выходы первой коммутирующей матрицы

4 подключены также и к входам контрольно-измерительного прибора 11. Все катучки индуктивности 10.1-10.М маг40 нитно связаны с катушкой индуктивности 12 генератора сигналов 13. В цепь катушки индуктивности 12 последовательно включены ключ 14 и токовый датчик 15, выход последнего через вы45 прямитель 16 подключен к одному из входов компаратора 17, другой вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения 18, а выход подключен к входу запуска контрольно-измерительного прибора 11, к одному иэ входов элемента ИЛИ 19 и через инвертор 20 связан с одним иэ входов элемента И 21. Один из выходов блока управления 9 подключен к установочному входу триггера 22, единичный выход которого подключен к управляющему входу ключа 14 и через дифференциру1098048 должаться до окончания измерения и контроля всех параметров, если не произойдет некачественного контактирования зондов 6.1 — 6.К и 3.1-3.К с выводами 1. 1 — 1.К контролируемого объекта 2 или не возникнет некачественное контактирование в элементах 5 или 8 коммутирующих матриц 4 и 7.

При возникновении некачественного контакта в любой точке измерительного тракта суммарный ток через токовый датчик 15 будет меньше установленной нормы, в результате сигнал

Логической единицы на выходе компаратора 17 не появится, контрольно-из- 1 мерительный прибор 11 не запустится и через некоторое время импульс с выхода .элемента выдержки времени 24 поступит на вход элемента И 21, на другом входе которого присутствует сигнал логической единицы с выхода инвертора 20. Импульс с выхода элемента И 21 через элемент ИЛИ 19 сбрасывает триггер 22 и включает элемент сигнализации 25. При этом на оба вхо- да блока управления 9 поступают сигналы, свидетельствующие о плохом контакте.

Дальнейшая работа устройства определяется алгоритмом, заложенным в блок управления 9. Устройство может либо прекратить дальнейшую работу, либо осуществить несколько повторных подключений и опросов и прекратить работу, либо после одной или несколь- ких попыток перейти к замеру следующего параметра, предварительно запомнив ситуацию, при которой возник не качественный, контакт.

В данном устройстве источник опорного напряжения 18 включает делитель

26 и выпрямитель 27, благодаря чеМу при изменениях величины сигнала с выхода генератора сигналов 13 напряжение с выхода источника опорного на пряжения следует за этими изменениями, чем исключаются ошибки, которые могли бы возникнуть при наличии постоянного напряжения с выхода источника опорного напряжения 18.

Ьлок задания вспомогательного сигнала 28 позволяет в зависимости от применяемых зондов 6.1-6.K 3.1-3.К, от применяемых коммутирующих матриц

4 и 7, от величины измеряемых параметров, от типа применяемых выводов

1.1 — 1.К контролируемого объекта 2 устанавливать необходимый уровень вспомогательного сигнала с выхода генератора сигналов 13. Токовый датчик, выпрямители, делитель и компаратор позволяют анализировать состояние контактов и выносить решение о возможности измерения. Триггер и ключ служат для включения устройства в режим повышения качества контактирования и контроля качества контактирования. Отключение ключа в момент измерения позволяет исключить ошибку от переходных напряжений на зондах и в коммутирующих элементах сдвоенных матриц коммутации. Дифференцирующая цепочка, элемент выдержки времени, инвертор, элемент И, элемент ИЛИ необходимы для выработки устройством сигнала о наличии плохого контактирования, который запоминается элементом сигнализации, информирующим обслуживающий персонал о некачественном контакте.

Предлагаемое устройство адаптивно к качеству контактирования. Чем быстрее вспомогательный сигнал обеспечит надежный контакт, тем быстрее произойдет измерение параметра. Таким образом отпадает необходимость пропускать вспомогательный сигнал в течение избыточного времени,-гарантирующего качественный контакт перед каждым измерением. За счет этого говышается быстродействие устройства.

Кроме этого, благодаря контролю качества контактирования посредством токового датчика„ источника опорного напряжения, выпрямителя и компаратора повышается достоверность измерений и контроля параметров измеряемого сигнала.

1098048

Составитель А. Каретников

Редактор Л.Авраменко Техред Л.Коцюбняк Корректор А.Тяско

Заказ 4214/42 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4