N-мерный коммутационный элемент с.а.березовского

 

Изобретение относится к автоматике и коммутационной технике и может быть использовано для построения N-мерных коммутационных структур, коммутирующих l-разрядные двоичные, аналоговые вектора в контрольно-измерительном оборудовании при адресном или обегающем контроле и диагностике электрических параметров электронных устройств - многополюсников, в вычислительных и эрготехнических устройствах. N - мерный коммутационный элемент состоит из N - 1 плоских двумерных коммутационных элементов с дополнительными элементами подключения, каждый из которых имеет четыре релейных элемента с управляемой контактной группой, два диагональных релейных элемента с управляемой контактной группой, два дополнительных релейных элемента подключения с управляемой контактной группой, а также четыре внутренние информационные линии связи. Изобретение позволяет расширить область его применения за счет увеличения числа выполняемых коммутационных операций с 15^N-1 до 56^N-1 путем соединения в единый N - мерный коммутационный элемент N - 1 плоских двумерных коммутационных элементов. 67 ил.

Изобретение относится к автоматике и коммутационной технике и может быть использовано для построения N-мерных коммутационных структур, коммутирующих l-разрядные двоичные, аналоговые вектора в контрольно-измерительном оборудовании при адресном или обегающем контроле и диагностике электрических параметров электронных устройств-многополюсников, в вычислительных и эрготехнических устройствах.

Известна коммутационная матрица на реле [1], содержащая двухпроводные горизонтальные линии, соединенные с зондами контактирующего устройства через нормально разомкнутые контакты реле, двухпроводные вертикальные линии, первые шины которых через нормально разомкнутые контакты реле соединены с первыми, а вторые - с вторыми шинами горизонтальных линий, а также шины "земли" и питания.

Недостатком устройства является то, что оно выполняет малое число операций коммутаций и не обеспечивает возможность группирования коммутируемых сигналов как по входам, так и по выходам в N-мерном пространстве.

Известен коммутационный элемент Березовского [2], состоящий из N-1 плоских двумерных коммутационных элементов, каждый из которых имеет первый, второй, третий и четвертый релейные элементы с управляемой контактной группой, первый и второй диагональные релейные элементы с управляемой контактной группой, информационные выходы, а также первую, вторую, третью и четвертую внутренние информационные линии связи.

Недостатком устройства является то, что оно выполняет малое число операций коммутаций и не обеспечивает возможность соединения N-1 плоских двумерных коммутационных элементов в единые многомерные коммутационные элементы.

Предлагаемый N-мерный коммутационный элемент, содержащий объединенные в единый N-1 плоских двумерных коммутационных элементов С.А.Березовского, каждый из которых содержит первый, второй, третий и четвертый релейные элементы с управляемой контактной группой, первый и второй диагональные релейные элементы с управляемой контактной группой, причем выходы переключающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов соединены соответственно с первой, второй, третьей и четвертой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов соединены соответственно с первой, второй, четвертой и третьей внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы переключающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов соединены соответственно с первой и четвертой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов соединены соответственно с третьей и второй внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов не подключены, дополнительно содержит первый и второй релейные элементы подключения с управляемой контактной группой, причем выводы переключающих контактов первого и второго релейных элементов подключения соединены соответственно с второй и первой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого и второго релейных элементов подключения не подключены, выводы замыкающих контактов первого и второго релейных элементов подключения первого плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения являются дополнительными выводами подключения к соответствующим выводам других N-2 плоских двумерных коммутационных элементов с дополнительными элементами подключения.

На фиг.1 представлена принципиальная схема двумерной (N-2) составляющей многомерного коммутационного элемента - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения.

N-мерный коммутационный элемент С.А.Березовского состоит из N-1 плоских двумерных коммутационных элементов с дополнительными элементами подключения, каждый из которых имеет первый, второй, третий и четвертый релейные элементы 1 - 4 с управляемой контактной группой, первый и второй диагональные релейные элементы 5,6 с управляемой контактной группой, первый и второй дополнительные элементы подключения - релейные элементы 7,8 с управляемой контактной группой, а также внутренние первую и вторую информационные линии 9,10 связи и третью и четвертую внутренние информационные линии 11, 12 связи, причем выходы переключающих каналов контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов 1 - 4 соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов 1 - 4 соединены соответственно с первой, второй, третьей и четвертой внутренними информационными линиями 9 - 12 связи плоского двумеpного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов 1 - 4 соединены соответственно с первой, второй, четвертой и третьей внутренними информационными линиями 9 - 11 связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы переключающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов 5,6 соединены соответственно с первой 9 и четвертой 12 внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов 5,6 соединены соответственно с третьей и второй 10,11 внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов 5,6 не подключены, выводы переключающих контактов первого и второго релейных элементов 7,8 подключения соединены соответственно с второй 10 и первой 9 внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого и второго релейных элементов 7,8 подключения не подключены, выводы замыкающих контактов первого и второго релейных элементов 7,8 подключения первого плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения являются дополнительными выводами подключения к соответствующим выводам других N-2 плоских двумерных коммутационных элементов с дополнительными элементами подключения.

На фиг.2-4 представлено функциональное обозначение двумерной составляющей многомерного коммутационного элемента - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения.

На фиг.5-7 представлено стилизованное функциональное обозначение. Такое обозначение принято для удобства изображения многомерного коммутационного элемента С.А.Березовского.

На фиг.8-63 представлены виды состояния двумерной составляющей многомерного коммутационного элемента - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения.

На фиг. 64 представлено стилизованное функциональное представление 3-мерного коммутационного элемента, образованное плоскими двумерными составляющими С,Д и виды состояния.

На фиг.65 представлена схема подключения 3-мерного коммутационного элемента к другим 3-мерным коммутационным элементам.

На фиг.66 представлен пример реализации двумерной составляющей многомерного коммутационного элемента с цепями управления.

На фиг.67 представлен многомерный (N-4) коммутационный элемент С.А.Березовского (цепи управления не показаны).

Элемент работает следующим образом.

Рассмотрим работу двумеpной составляющей (N-2) многомерного коммутационного элемента С.А.Березовского - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения (фиг.1).

В исходном состоянии размыкающие контакты релейных элементов 1 - 4 замкнуты, замыкающие контакты диагональных релейных элементов подключения - релейных элементов 7,8 двумерной составляющей многомерного коммутационного элемента разомкнуты.

Информационные выводы 13 - 16, а также выводы подключения 17,18 двумерной составляющей многомерного коммутационного элемента С.А.Березовского - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения между собой не соединены, двумерная составляющая отключена от многомерного элемента, что соответствует первому состоянию (фиг.8-63).

Для управления l-й двумерной составляющей многомерного элемента - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения (l = -номера двумерных, составляющих, т.е. задания одного из возможных 56 состояний (см. фиг.8-63), подключения ее к другим двумерным составляющим, входящим в состав многомерного коммутационного элемента, необходимо подать на управляющие обмотки i-Х релейных элементов ( i = - номера релейных элементов с управляемой контактной группой) (см.фиг.1) управляющие сигналы в виде слов: S_e {X_i}, где l = , i = .

Для состояния (см.фиг.8-63) составляющей многомерного коммутационного элемента - плоского двумерного коммутационного элемента с дополнительными элементами подключения S_l{A_k,l·B_j,e}, i = , k = , j = , где A₁= X₁X₂X₃X₄X₅X (1) A₂= (2) A₃= (3) A₄= (4) A₅= (5) A₆= (6) A₇= (7) A₈= ()() = ( (8)
A₉= (9)
A₁₀= (10)
A₁₁= (11)
A₁₂= (12)
A₁₃= (13)
A₁₄= (14)
A₁₅= (15)
B_1l= (16)
B_2l= (17)
B_3l= (18)
B_4l= X₇·X₈,, (19) где X_i= 0; = 1..

Возможность выбора управляемого слова А_k, являющегося дизъюнкцией нескольких конъюнкций X_i, где i = , позволяет оптимизировать количество переключений релейных элементов, добиваясь минимального числа переключений, минуя команду "Сброс", при переводе плоского двумерного коммутационного элемента из одного состояния в другое, и тем самым снизить величину импульса тока, потребляемого обмотками релейных элементов, и уровень коммутационных помех переключения релейных элементов.

Используя в качестве устройства памяти плоского двумерного коммутационного элемента универсальный регистр, можно программировать определенные последовательности состояний. Для обеспечения простоты управления рассмотрим запись и сдвиг "1" в универсальном регистре, выходы которого подключены к управляющим клеммам релейных элементов непосредственно или через буферный элемент. Цепи управления режимами работы универсального регистра на фиг.7 не показаны. Имеем следующую последовательность состояний, при записи и сдвиге "1" в универсальном регистре (фиг.66):
при записи "1" в первый разряд регистра Q₁ = 1, к которому подключен релейный элемент i=1, плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения будет находиться в состоянии 14 (см.фиг.8-63) (см. дизъюнкцию (6,19));
при сдвиге "1" в следующий разряд регистра (сдвиг слева направо) Q₁= 0, Q₂ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения будет находиться в прежнем состоянии (см.дизъюнкцию (6.19));
при сдвиге "1" в третий разряд регистра Q₁ = Q₂ = 0, Q₃ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения переключается в состояние 17 (см.фиг.8-63) (см.дизъюнкцию (7,19));
при сдвиге "1" в четвертый разряд регистра Q₁ = Q₂ = Q₃ = 0, Q₄ = 1 состояние не меняется (см.дизъюнкцию (7,19));
при сдвиге "1" в пятый разряд регистра Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q₄ = 0, Q₅ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения переключится в состояние 2 (см.дизъюнкцию (2,19));
при сдвиге "1" в шестой разряд регистра Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q₄ = Q₅ = 0, Q₆ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения переключится в состояние 8 (см.дизъюнкцию (4,19));
при сдвиге "1" в седьмой разряд регистра Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q₄ = Q₅ = Q₆ = 0, Q₇ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения переключится в состояние 53 (см.дизъюнкцию (1,16)) и подключится через первый дополнительный элемент подключения - релейный элемент 7 к второй внутренней информационной линии связи;
при сдвиге "1" в восьмой разряд регистра Q₁ = Q₂ = Q₃ = Q₄ = Q₅ = Q₆ = Q₇ = 0, Q₈ = 1 плоский двумерный коммутационный элемент с дополнительными элементами подключения переключается в состояние 48 (см.дизъюнкцию (1,17)) и подключается через второй дополнительный элемент подключения - релейный элемент 8 к первой внутренней информационной линии 9 связи и вывод 13 соединяется с выводом 18 подключения и через него с другими плоскими составляющими многомерного элемента.

Аналогично можно исследовать чередование состояний при записи двух, трех и другого числа единиц; заполнение разрядов регистра последовательным кодом, состоящим из "1", комбинациями.

Такой подход может применяться для повышения быстродействия работы многомерного коммутационного элемента, так как в этом случае пропускается команда "Сброс" регистров перед записью каждых новых управляющих слов в регистры. Это позволяет осуществлять программное управление коммутационным элементом С. А. Березовского в соответствии с заданным алгоритмом работы и уменьшать число информационных линий связи с 8 (по числу используемых релейных элементов) при параллельном вводе информации в универсальный регистр до 1 при последовательном вводе. Предлагаемое техническое решение позволяет расширить область его применения за счет увеличения числа выполняемых коммутационных операций с 15^N-1 до 56^N-1 путем соединения в единый N-мерный коммутационный элемент N-1 плоских двумерных коммутационных элементов.

Формула изобретения

N - мерный коммутационный элемент, содержащий объединенные в единый N - 1 плоских двумерных коммутационных элементов, каждый из которых содержит первый, второй, третий и четвертый релейные элементы с управляемой контактной группой, первый и второй диагональные релейные элементы с управляемой контактной группой, причем выводы переключающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами плоского двумерного коммутационного элемента, выводы размыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов соединены соответственно с первой, второй, третьей и четвертой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого, второго, третьего и четвертого релейных элементов соединены соответственно с второй, первой, четвертой и третьей внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы переключающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов соединены соответственно с четвертой и первой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого и второго диагональных релейных элементов соединены соответственно с второй и третьей внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, отличающийся тем, что в каждый плоский двумерный коммутационный элемент введены первый и второй релейные элементы подключения с управляемой контактной группой, причем выводы переключающих контактов первого и второго релейных элементов подключения соединены соответственно с второй и первой внутренними информационными линиями связи плоского двумерного коммутационного элемента, выводы замыкающих контактов первого и второго релейных элементов подключения первого плоского двумерного коммутационного элемента объединены с соответствующими выводами первых и вторых релейных элементов подключения остальных N - 1 плоских двумерных коммутационных элементов и являются первой и второй внутренними информационными линиями N-мерного коммутационного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49, Рисунок 50, Рисунок 51, Рисунок 52, Рисунок 53, Рисунок 54, Рисунок 55, Рисунок 56, Рисунок 57, Рисунок 58, Рисунок 59, Рисунок 60, Рисунок 61, Рисунок 62, Рисунок 63, Рисунок 64, Рисунок 65, Рисунок 66, Рисунок 67