Библиотен.л ,

 

323864

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Си1оа Советских

Социалистических

Реслтбл>1к фетф

Зависимое от авт. свидетельства М

Заявлено 17.Xl.1969 (№ 1378024/18-24) Ч. Кл. Н 03k 17/80 с присоединением заявки Х

Приоритет

Комитет по делам наобретений и открытий прн Совете Министров

СССР

УДК 681.325.67:621.395..65 (088.8) Опубликовано 10.Xll.1971. Бюллетень М 1 за 1972

Дата опубликования описания 9.II.1972

Авторы изобретения

Л. Ю. Коренев и Б. С. Петровский

Ленинградский институт авиационного приборостроения

Заявитель

МАГН ИТНЪ| Й КОММУТАТОР ЭЛ ЕКТРИЧ ЕСКИХ СИГНАЛОВ

Предло>кенный коммутатор может найти применение в устройствах вычислительной техники для коммутации электрических сигналов.

Известен коммутатор, в котором для IcoivIмутации электрических сигналов используется импульсная ультразву.ковая волна, распространяющаяся в ленте из магнитного материала.

Зтот коммутатор служит для последова- 70 тельной коммутации им ну льсов, содер>кит сердечник, выполненный в виде тонкой полосы из сплава супермендюр, входной преобразователь, состоящий из нескольких сотен одновитковых изолированных катушек, и рабо- 15 тает подобно магнитострикционой линии задержки.

Однако в таком коммутаторе ультразвуковая волна является одновременно и коммутационным элементом и источником входного сигнала, что снижает возможность применения такого коммутатора; невозмо>кно осуществить коммутацию сигналов любой формы, так как форма выходного сигнала определяется кривой намагничивания магнитного сердечника и четкостью магнистрикционного эффекта, а также конструкцией катушки возбуждения входного преобразователя;

30 невозможно осуществить коммутацию электрических сигналоь с нескольких входов на один выход, так как в данном коммутаторе входная катушка преобразователя выполняет одновременно функции генератора.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей магнит11ого коммутатора электрических сигналов, способного последова тельно переключать спгна;IbI с 01 Dаниченной по ЪIаксиму му Вольт-секупднои площадью произвольной формы без искажений как с одного входа на несколько выходов, так и с нескольких входов на один выход, обеспечение передачи по одному каналу за один цикл коммутации нескольких сигналов, упрощение системы синхронизации, снижение потребляемой коммутатором мощности при отсутствии па его входе коммутируемых сигналов.

В предлагаемом коммутаторе эта цепь достигается введением в коммутатор двух магнитных сердечников, один из которых чувстьигслсн и действию механических напряжений и соединен с генератором ультразвуковых волн, нанесением отдельных входных и выходных 007IQTolc на 113>II3blli ccp+otIIIIII и 11спользованием специального соединения вход ны:.х и выходных обмоток.

На фиг. 1 изображена схема коммутатора однополярных сигналов; па фиг. 2 — диаграм323864

Т=

45

65 мы, поясняющие принцип работы коммутатора; па фиг. 3 — схема коммутатора с одновременным преобразованием полярности коммутируемых сигналов.

Коммутатор содержит генератор 1 импульсных ультрозвуковых волн и два магнитны«сердечника 2 и 8. Сердечник 2 соединен с генератором 1. Выходные обмотки 4 — 7 расположены на сердечнике 8 и соединены последовательно согласно с выходными обмотками

8 — 11 соответственно расположенными на сердечнике 2. Входная обмотка 12 намотана и а сердечник 2 и соединена последовательно

i;:cTðå÷í0 с входной обмоткой И, которая расположена на сердечнике 8. Сердечники 2 и 8 могут быть изготовлены методом сверхтонкого проката из сплава, чувствительного к ме«аническим напряжениям, например из сплава 5 ОНП (50 Л и 50 Fe) и могут иметь форму полос.

На фиг. 2 кривой 14 представлена форма ультрозвуковой волны, которая содержит зону растяжения 15 и зону сжатия 1б. Кривая

17 изображает входные сигналы, поступающие на входные обмотки 12 и И, кривая 18— вы«одной сигнал, снимаемый с одного из выходов, образованного обмотками 4 и 8.

Коммутатор, показанный на фиг. 3 содержит генератор ультрозвуковой волны 19, два магнитных сердечника 20 и 21. Сердечник 20 связан с генератором 19. Две пары соседних, соединенных последовательно встречно выходных обмоток 22, 28 и 24, 25 соединены последовательно и согласно соответственно с двумя парами соседних, соединенных последовательно встречно выходных обмоток 2б, 27 и 28, 29, которые расположены на сердечнике 20. Входные обмотки 80 и 81, расположенные на сердечниках 21, 20 соответственно соединены последовательно встречно. Сердечники 20 и 21 могут быть изготовлены методом сверхтонкого проката из сплава, чувствительного к механическим напряжениям, например из 50 НП.

Коммутатор показанный на фиг. 1 при наличии сердечника из сплава, имеющего положительную магнитострикцию, работает следующим образом. Ультрозвуковая волна, возбуждаемая генератором 1, распространяется в сердечнике 2 и вызывает локальное изменение магнитной проницаемости сердечника 2.

При этом в сердечнике 2 образуются зоны растяжения 15 и зоны сжатия 1б. Когда волна проходит под коммутируемыми обмотками 8 и 12, то из-за изменения магнитной проницаемости участка сердечника 2, находящегося под выходной обмоткой 8, изменяется связь между обмотками 8 и 12. При подаче коммутируемого сигнала на вход, образованчый обмотками 12 и 18, изменение связи вы ывает увеличение амплитуды передаваемо.о сигнала из обмотки 12 в обмотку 8, если в данный момент времени под обмоткой 8 находится зона растяжения 15 ультразвуковой волны.

З5

Если под обмоткой 8 находится зона сжатия 16 ультразвуковой волны, то при подаче коммутируемого сигнала на вход, образованный обмотками 12 и 18, изменение индуктивной связи вызывает уменьшение амплитуды передаваемого сигнала из входной обмотки

12 в выходную обмотку 8. Для наблюдения уменьшения и увеличения сигналов на обмотке 8 коммутатора необходимо, чтобы сигналы, подаваемые на обмотку 12, имели постоянную амплитуду. С целью осуществления надежной коммутации и устранения наводок входные обмотки 12 и 18 соединены последовательно встречно, а выходные обмотки 4 и

8 — последовательно согласно. Поэтому выходной сигнал коммутатора есть разностный сигнал, обусловленный разностью магнитных проницаемостей при намагничивании участков сердечников 2 и 8, которые находятся под выходными обмотками 4 и 8.

Такое соединение выходных 4 и 8 и входных

12 и 18 обмоток позволяет получить сигнал на выходе коммутатора при подаче на его вход коммутируемых сигналов только при наличии ультразвуковой волны в сердечнике 2 под выходной обмоткой 8. Когда ультразвуковая волна отсутствует под обмоткой 8, на выходе коммутатора сигнала нет, так как токи, наводимые в выходных обмотках 4 и 8, равны по амплитуде и направлены навстречу друг другу. Коммутация остальных выходов коммутатора, образованных обмотками 5, 9; б, 10; 7, 11,: происходит аналогично, как в обмотках 4 и 8, когда волна достигает выходных обмоток 9, 10 и 11 соответственно.

Соотношение между эффективной длиной выходной обмотки и длиной волны механического напряжения выбрано таким, что длина зоны растяжения 15 или зоны сжатия 1б должна быть больше эффективной длины выходной обмотки 8, 9, 10 и 11. Время подключения одного выхода ко входу Т определяется как где l> — длина зоны сжатия или растяжения ультразвуковой волны (1 выбрана так, чтобы механическое напряжение о, а, следовательно, и магнитная проницаемость ц сердечника были в зоне сжатия или растяжения с достаточной степенью точности постоянной);

4 — эффективная длина выходной обмотки;

С вЂ” скорость распространения ультразвуковой волны в сердечнике.

Для осуществления в предлагаемом коммутаторе последовательной коммутациями с нескольких входов на один выход достаточно в схеме коммутатора, показанного на фиг. 1, поменять местами входные обмотки 12, И и выходные обмотки 4 — 10, т. е. сигналы подавать на входы, образованные обмотками 4, 8;

5, 9; б, 10; 7, 11, соединенными последовательно согласно, а снимать с выхода коммутатора, образованного обмотками 12 и Я.

323864

Рассмотренный выше принцип работы коммутатора позволяет также осуществить коммутацию электрических сигналов одновременно с изменением полярности коммутируемых сигналов. 1 акая коммутация возможна в коммутаторе, схема которого изображена на фиг. 3. В данном коммутаторе применяется тот же способ коммутации, что и в коммутаторе, показанном на фиг. 1.

Если ультрозвуковая волна проходит под выходнои обмоткой 2б, то коммутируемый сигнал передается без изменения полярности, если под выходной обмоткой 27, то — с изменением полярности.

Если ультрозвуковая волна отсутствует в сердечнике 20, то последовательное согласное включение пар 2б, 27 и 22, 28 выходных обмоток компенсирует выходной сигнал. Подключение другого выхода коммутатора, образованного обмотками 24, 25 и 28, 29 происходит так же как и в обмотках 22, 28 и 26, 27, когда волна достигает обмоток 28, 29 соответственно.

Для осуществления в схеме коммутатора, показанного на фиг. 3, последовательной коммутации одновременно с изменением полярности с нескольких входов на один выход достаточно в схеме коммутатора поменять местами выходные 22, 28, 2б, 27 и 24, 25, 28, 29 и входные 80, 81 обмотки, т. е. сигналы подавать на соединенные последовательно согласно пары обмоток 22, 28, и 25, 27 и 24, 25, 28, 29, а снимать сигналы с соединенных последовательно встречно обмоток 80 и 81. Соотношение между эффективной длиной выходной обмотки 26 из пары соседних входных обмоток 25 и 27, расположенных на одном сердечнике, и длиной волны механических напряжений выбрано так, что во-первых, длина зоны сжатия (или зоны растяжения) ульчразвуковой волны должна быть больше эффективной длины выходной обмотки 2б из пары соседних, соединенных последовательно встречно выходных обмоток 2б и 27, во-вторых, расстояние между выходными обмотками 2б и 27, расположенными на одном сер20

45 дечнике, должно быть больше, чем длина зоны сжатия или растяжения.

Для упрощения системы синхронизации в схемах коммутаторов, показанных на фиг. 1 и 3, можно использовать сигналы, которые образуются в выходных обмотках при прохождении фронтов зон сжатия или растяжения под выходными обмотками.

В предлагаемом коммутаторе можно также осуществить заданное выборочное одновременное подключение нескольких выходов на вход коммутатора, если возбудить в сердечнике импульсную бегущую ультразвуковую волну в виде кодовой последовательности импульсов.

Предмет изобретения

1. Магнитный коммутатор электрических сигналов, содержащий генератор ультразвуковых волн и два магнитных сердечника с входными и выходными обмотками, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, упрощения синхронизации и снижения потребляемой мощности, один сердечник соединен с генератором ультразвуковых волн, входные обмотки обоих сердечников соединены последовательно встречно, а выходные обмотки, расположенные на одном магнитном сердечнике, соединены последовательно согласно с выходными обмотками, расположенными на другом магнитном сердечнике.

2. Коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью осуществления коммутации одновременно с изменением полярности коммутируемых сигналов и компенсации помех, пара соседних, соединенных последовательно встречно выходных обмоток, расположенных на одном магнитном сердечнике, соединена последовательно согласно с парой соседних, соединенных последовательно встречно выходных обмоток, расположенных на другом магнитном сердечнике, а входные обмотки соединены последовательно встречно.

323864

ВхоУ

Врос

Фиг. 8

Составитель Ю. Д. Розенталь

Корректоры: Н. Шевченко и T. Бабакина

Техред Е. Борисова

Редактор Л. Утехина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 172/11 Изд. № 1820 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5