Матричное наборное поле

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()943749 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву и 809214 (22) Заявлено 19.04.80 {21) 2910977/18-24 с присоединением заявки,% (23) Приоритет (51)м. Кл .

G 06 G 7/06

9веудерствемный каммтет

СССР дв делам изебретеммм и открытий

Опубликовано 15. 07. 82. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 15.07.82 (5З) УДК 681 ° 33 (088.8) (72) Авторы изобретения

B.Í.ÃóãHèí, В.И.Калашников и В..П.П

Харьковский ордена Ленина политехнич им. B. И; Ленина (71) Заявитель (54) МАТРИЧНОЕ НАБОРНОЕ ПОЛЕ

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. и 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 матричнйх коммутаторов, многократных соединителей и программируемых реле, используемых в автоматике, информационно-измерительной технике и автоматической те2 лефонии. Матричное наборное поле содержит два постоянных магнита, расположенные согласно, на внешнем полюсе каждого из которых установлены параллельно друг другу полюсные маг5 нитопроводы с матрицами сквозных отверстий, в которых размещены герконы, систему координатных обмоток, каждая из которых состоит из двух частей, включенных встречно и размещенных на разных язычках герконов, и полые втулки из ферромагнитного материала, установленные на корпусах герконов, В зазоре между постоянными магнитами установлен электромагнит, к полюсам которого прикреплены па:раллельно полюсным магнитопроводом шунтирующие магнитопроводы, выполненные в виде пластин из ферромагнитго ного материала с матрицей сквозных отверстий, установленные по обе стороны контактных зазоров герконов, а полые втулки из ферромагнитного материала расположены между по94

MB ГНИТО

3 люсными и шунтирующими проводами 1>.

Г -1

Недостатком устройства является то, что в нем отсутствует воэможность контроля срабатывания и отпускания инициируемых герконов беэ 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 вунтирующими магнитопроводами обмотку, охватывающую по периметру матрицу герконов, и выполненную в виде прямоугольной рамки.

На фиг. 1 изображен вид матричного наборного поля сбоку; на фиг. 2то же, вид сверху, на фиг. 3 — распределение магнитных потоков поля подмагничивания, причем сплошными линиями изображены составляющие потоков подмагничивания, ебусловленные ИДС F<< верхнего электромагнита, а прерывистыми - Fä нижнего электромагнита, на фиг. 4 - размещение координатных обмоток и обмотки контроля относительно элементов магнитной системы и вариант параллельного соединения частей координатных обмоток, а также распределение магнитных потоков управления, обусловленных возбуждением обеих частей однойкоординатной обмотки, причем буквой

0 обозначены выводы частей с большей создаваемой ИДС обмоток координатной группы Х, буквой С - выводы меньших частей тех же обмоток, а буквой

Ь - выводы параллельно соединенных частей обмоток координатной группы

У, индексом i обозйачен номер строки, а индексом J-номер столбца матрицы.

Иатричное наборное поле состоит из двух согласно включенных магнитов

1 и 2, выполненных в виде электромагнитов с ферромагнитными сердечниками 3 и 4, двух полюсных магнитопроводов 5 и 6, прикрепленных к внешним полюсам магнитов 1 и 2, расположенных параллельно друг к другу, электромагнита 7 с ферромагнитным сердечником 8, двух шунтирующих магнитопроводов 9 и 10, выполненных в виде пластин из ферромагнитного материала и прикрепленных к полюсам элек3749 4 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

Х и У соответственно), каждая иэ которых разделена на две неравные по создаваемой ИДС части 14, 15 и 16, 17, включенные встречно друг к другу и расположенные в различных промежутках между полюсными 5, 6 и шунтирующими 9, 10 магнитопроводами.

При этом части обмоток 14 одной координатной группы 1.2 и части обмоток

17 другой координатной группы 13 с большей ИДС включены согласно электромагнитам l, 2 и расположены совместно с частями обмоток с меньшей

ИДС 16 и 15 соответственно. Число,об25 моток группы 12 соответствует числу строк, а число обмоток группы 13числу столбцов матрично расположенйых 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 частей с меньшей ИДС 15, для чего точки соединения обеих частей 14, 15 обмоток группы 12 имеют выводы (вывод С на фиг. 4). Полые ферромагнитные втулки 18 из ферромагнитного маао териала высотой, меньшей расстояния между полюсным 5 (6} и шунтирующим

9 (10) магнитопроводами, одеты на баллоны герконов и установлены с возMoNHocTbo регулирования их положения в промежутке между указанными магнитопроводами. 8 зазоре между шунтирующими магнитопроводами 9 и 10 расположена обмотка 19, охватывающая по периметру матрицу герконов 11.

Упра вле ние мат ри чным набор ным полем осуществляется однополярными импульсами тока длительностью не менее времени переключения герконов

ss 11. Полярность импульсов такова, что

ИДС больших частей. координатных обмоток 14 и 17 направлены согласно

ИДС магнитов 1 и 2.

5 9437

Магнитами 1 и 2 через посредство полюсных магнитопроводов 5, 6 и шунтирукщих магнитопроводов 9, 10 создается постоянное поле подмагничивания, воздействукщее на все 5 герконы 11 устройства (см. фиг. 3) .

Величина МДС поля под ма гни чи вани я выбирается в интервале между МДС срабатывания и МДС отпускания герконав 11, т.е. so по п "пс (<) где F -МДС поля подмагничивания;

Ft -МДС отпускания герконов 11;

МДС срабатывания герконов 11> чем t5 обеспечивается запоминание состояния герконов 11 после выполнения коммутации.

В элементах магнитной системы и герконах протекают потоки подмагни- zo чивания, каждый из которых может быть. представлен составленным из двух частей, обусловленных воздействием верхнего 1 и нижнего 2 электромагнитов. Составляющие Ф „и Ф„,„ (обуслов- 25 ленные воздействием верхнего 1 и нижнего 2 электромагнитов соответственно) потока Ф <, протекающего в шунтирующем магнитопроводе 9, направлены встречно, частично компенси- 3в руя друг друга. Степень компенсации зависит от ряда факторов: взаимного расположения элементов магнитной системы, их толщины, диаметра отверстий и т.д. В силу симметрии систе, ска- 35 занное в равной мере относится и к шунтирующему магнитопроводу IO. Поэтому поток в контактном зазоре геркона

11 составляет лишь часть потока в его языках и может быть определен из соотношения,гдеФ - поток в контактном зазоре геркойа 11;4 „- поток в верхнем язычке. геркона 11;Ф - поток в нижнем язычке геркона 11; Ô „- поток в шунтирующем магнитопроводе 9;ф поток в шунтирующем магнитопроводе 1g причем% =с1 2

Используя полученное соотношение (2) можно ввести элементы индивиду альной подстройки поля подмагничивания для каждого геркона 11 - полые ферромагнитные втулки 18. Вариация

55 соотношения потоков Ф иФш достигается путем регулирования положения втулок 18 в пространствах между полюсными 5, 6 и шунтирующими 9, 10

49 6 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 9, 10 и языч-. ками геркона 11 достигает максимума и в то же время проводимость между полюсными магнитопроводами 5, 6 и язычками геркона 11 - минимума. Этим достигается одновременное увеличениеФ„,,СР,„ и уменьшениеФ „,сР 2 т. е. м.1нимальная величина сР что соответствует максимальным значениям

МДС F и Fnoпри вариации тока в обмотках электромагнитов 1, 2. При введении подстроечных втулок 18 в полосные магнитопроводы 5, 6, (на фиг. 3. изображено пунктирной линией) получаем обратные приращения с 11, @42 и

Фы,

МДС Г, и Г„, Для включения геркона 11 с координатами i j (см. фиг. 4) необходимо на выводы а;, с, Ь„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 Ь, кроме Ь, т.е. 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 координатной группы 12, которые не приводят к коммутации этих герконов. Согласно фиг. 4 при возбуждении координатной обмотки 13 магнитный поток в нижнем язычке геркона 11, охватываемом ее частью с большей создаваемой

МДС F„ 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 F„> включена встречно первой, то величина приращения потока поля подмагничивания в контактном зазоре геркона 11

943749 определяется разностью его составляющихх

Ф =Ф„-Ф (э1 ,з. где Ф вЂ” приращение потока поля под3 магничивания в контактном зазоре геркона 11; Ф „ — поток, обусловленный воздействием большем МДС FH .,4Э поток, обусловленный воздействием меньшей МДС F1,> .

Выбором соотношения величины Р и FH можно достичь такого соотношения величин рассматриваемых потоков, М I при котором поток ч не.сможет достичь вели чины с рабаты ва нйя гер кона 11

15 даже при достижении потоком в нижнем язычке геркона величины насыщения, т. е. при стабилизации составляющей Ф„ . Это является выражением условия йесрабатывания геркона 11 при ро возбуждении только одной координатной обмотки, охватывающей его.

Если дополнительно к возбуждению обмотки одной координатной группы

13 возбуждается часть 15 с меньшей 25 создаваемой МДС обмотки другой координатной группы 12, то распределение магнитных потоков имеет аналогичный рассмотренному характер, так как совместно расположенные часть 17 с боль- 5О шей создаваемой МДС обмотки координатной группы 13 и часть. 15 с меньшей создаваемой МДС обмотки координатной .группы 12 образуют одну разностную

МДС Гр1 =F <-F«. Эта разностная МДС воздействует на геркон аналогично

МДС F>, но меньше ее по величине, что является более благоприятным для выполнения условия несрабатывания невыбираемого геркона.

При возбуждении обоих координатных обмоток на геркон 11 воздействуют две разностные МДС - Fp< =F <-F<> и Fp< =FH„-Гщ . Ввиду согласного включения этих ИДС постоянным магнитом

1 и 2 величина потока в контактном зазоре геркона 11 не имеет экстремума, чем обеспечивается непрерывное срабатывание выбранного геркона.

При возбуждении только одной час5О ти 15 обмотки 12 зависимость потока в контактном зазоре геркона 11 от ее

МДС также имеет монотонный характер, но с противойоложным знаком ввиду встречного включения ее постоянным магнитом 1 и 2. Этим обеспечивается непрерывное выполнение усилия отпускания выбираемого геркона °

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 размагничивающеro 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 невелико. 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 осущест влят ь индивидуальную подстройку характеристик чувст вит ель ности герконов. Это поз воляет, в свою очередь, произ водит ь 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

E = (4) где E - ЭДС, наводимая в!обмотке 19;

W - коли че ство вит ков обмотки 19;

Ф - магнитный поток, охватываемый обмоткой 19; 4 - время изменения потока при изменении состояния герконд 11 °

943749

Формула изобретения

Я

12

16

t5

Q

12

1,2

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 изменения состояния геркона, а по знаку

ЭДС вЂ” замыкание или размыкание герконов, о

Таким образом, предложенное матричное 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 контроля. го

1. Матричное наборное поле по авт. св. М 809214, о т л и ч аю щ е е с я 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 и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что обмотка выполнена B виде прямоугольной рамки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 809214, кл. G 06 G 7/06, 1980 (прототип).