Системи передачі інформації

Для здійснення комутації (з'єднання) ліній (або каналів) та управління процесами встановлення з'єднання застосовуються комутаційні прилади.

Комутаційним приладом називається пристрій, що забезпечує замикання, розмикання або перемикання електричних ланцюгів, підключених до його входів та виходів, при надходженні у пристрій керуючого сигналу. Замикання, розмикання та перемикання електричних ланцюгів у комутаційному приладі здійснюється комутаційним елементом (КЕ), який у найпростішому випадку є одним контактом на замикання.

До комутаційного приладу можуть підключатися лінії з різною провідністю (двох-, трьох-і т.д. провідні), тому їх комутація здійснюється декількома КЕ, об'єднаними в комутаційну групу, комутаційні елементи якої перемикаються одночасно під впливом керуючого сигналу.

У комутаційному приладі в залежності від його конструкції може бути встановлена ​​різна кількість комутаційних груп. Сукупність комутаційних груп називається комутаційним полем приладу. Розташування комутаційної групи в комутаційному полі приладу (або комутаційному блоці, побудованому з декількох приладів) називається точкою комутації .

Комутаційні прилади різняться між собою структурними та електричними параметрами, зумовленими їхньою конструкцією.

До структурних параметрів відносяться: число входів n, число виходів m, доступність входів D щодо виходів, провідність комутованих ліній l, властивість пам'яті.

Похідними від цих параметрів є загальна кількість точок комутації Т, кількість комутаційних груп і кількість комутаційних елементів, а також максимальна кількість одночасних з'єднань.

До електричних параметрів комутаційнихприладів відносяться:

опір комутаційного елемента в розімкнутому (закритому) стані R З і замкненому (відкритому) стані R Про відношення яких називається комутаційним коефіцієнтом ;

час перемикання КЕ з одного стану до іншого;

загасання в розмовний тракт;

величина струму, необхідного для перемикання КЕ;

Комутаційні прилади характеризуються також терміном служби чи довговічністю, під якими розуміється допустиме число перемикань чи допустимий час роботи, і інтенсивністю відмов (ушкоджень), тобто. ймовірністю відмов у одиницю часу.

Деякі комутаційні прилади мають властивість пам'яті, тобто. здатністю зберігати робочий стан після припинення впливу, що управляє. Це дозволяє скоротити витрати електроенергії для підтримки робочого стану приладу. Для повернення приладу у вихідний стан потрібен новий керуючий вплив.

Комутаційні прилади, що використовуються в даний час, за структурними параметрами можна розділити на чотири типи.

1. Комутаційні прилади типу ( 1 ´ 1 ), що мають один вхід та один вихід. Число входів та виходів приладу вказується у круглих дужках, де перша цифра - число входів n, а друга - число виходів m. Прилад має два стани, в одному з яких з'єднання між входом і виходом відсутнє, а в іншому з'єднання встановлено. Перехід комутаційного елемента (або комутаційної групи) з одного стану в інший здійснюється під впливом сигналу, що надходить на вхід, що управляє, з пристрою управління.

2. Комутаційні прилади типу ( 1 m), що мають один вхід n = 1 і m виходів. У приладі можна встановити з'єднання входу з будь-яким з m виходів, отже,доступність приладу D=m. Одночасно в приладі може бути встановлене лише одне з'єднання.

3. Комутаційні прилади типу n(1 m), що мають n входів і nm виходів. Кожному входу з n доступно лише m певних виходів, отже, доступність приладу D=m із загальної кількості виходів nm. У приладі одночасно може бути встановлене n з'єднань.

4. Комутаційні прилади типу (> n m), що мають n входів і m виходів. Кожному з входів n доступний будь-який з m виходів, отже, D=m. У приладі одночасно може бути встановлено n з'єднань, якщо n m або m з'єднань, якщо n>m.

Мал. 8.7. Електромагнітні реле: а – з відкритими контактами; б - з герметизованими контактами

Реле з відкритими контактами (Рис. 8.7 а) складається з обмотки з сердечником, якоря з пружиною і контактів, укріплених на плоских пружинних пластинах. За відсутності струму в обмотці якір під дією пружини відтягнутий від осердя і контакти розімкнуті. При появі струму в обмотці якір притягується до осердя і, повертаючись на осі, другим плечем натискає на контактну пластину, замикаючи контакти.

З багатьох типів реле з відкритими контактами найбільше широко застосовуються реле типів РПН і РЕМ-14 з максимальним числом контактних пружин 18 і 24 відповідно.

Реле з герметизованими контактами (геркони) мають контактні пружини, повністю ізольовані від навколишнього середовища, оскільки поміщені в заповнений інертним газом скляний балон (Рис. 8.7, б). Геркон міститься всередині обмотки та корпусу, виконаного з магнітного матеріалу. За відсутності струму в обмотці контактні пластини під дією сил пружності відходять одна від одної, розмикаючи вихідний ланцюг. При появі струму в обмотці утворюється магнітний потік, що притягує один до одногоконтактні пластини.

Основними перевагами герконових реле є: швидкодія, гарна якість контактів та малі габарити. На практиці широко використовуються герконові реле РЕМ-46, РЕМ-51 та РЕМ-55.

У комутаційній техніці широко застосовувалися і перебувають у експлуатації нині електромеханічні шукачі - комутаційні прилади типу (1 m) із властивістю пам'яті.

До складу електромеханічних шукачів зазвичай входять:

- контактне поле (статор - нерухомий вузол), що складається із ізольованих ламелей, до яких підключаються виходи m;

- ротор зі щітками, що послідовно переміщається між ламелями. До щіток підключається комутована лінія (вхід);

- Привід, що забезпечує рух ротора.

- за принципом дії приводу (крокові та моторні з індивідуальним приводом, машинні із загальним приводом);

- за кількістю та видом рухів ротора (обертальні, підйомно-обертальні);

- за структурою контактного поля (декадне та недекадне).

Рис. 8.8 наведено пристрій крокового (ШІ) та декадно-крокового шукачів (ДШІ).

Мал. 8.8. Пристрій крокового та декадно-крокового шукачів

У комутаційних системах використовуються крокові шукачі ШІ-11 та ШІ-17 з 10 та 15 робочими виходами відповідно, а також декадно-крокові шукачі ДШМ, що мають 100 виходів з декадною побудовою контактного поля.

Широке застосування сучасних АТС мають комутаційні прилади, звані багаторазовими координатними з'єднувачами (МКС). МКС є багатопозиційним електромагнітним комутаційним приладом типу n(1 ´ m). Комутаційними елементами МКС є металеві контакти релейного типу, виготовлені з благородних металів. Принцип роботи МКС ґрунтується на принципі координатноїсітки (Рис. 8.9). До вертикальних шин сітки підключаються входи, а до горизонтальних - виходи, і в місцях перетину шин створюються комутаційні точки, що дозволяють з'єднати вхід із будь-яким виходом.

Мал. 8.9. Принцип влаштування та роботи МКС

Конструктивно МКС є колективним реле з великою кількістю контактних пружин (Рис. 8.10). Основними елементами його є вертикальні блоки, або просто вертикалі. Кожна вертикаль містить контактні струни (шини) та m груп контактних пружин, що становлять контактне поле вертикалі (Рис. 8.11). Стан контактів у групах вертикалі обумовлено роботою двох електромагнітів з рейками: утримує УЕ з рейкою УР та вибирає ВЕ з рейкою ВР (див. мал. 8.10). Кожна вертикаль має свій УЕ, а число ВЕ дорівнює кількості контактних груп m.

Мал. 8.10. Розміщення елементів на платі МКС

Мал. 8.11. Схема контактного поля вертикалі

Промисловість випускає МКС, що мають 10 або 20 вертикалей (входів) та 10 виходів при 6- або 12-провідних ланцюгах. Прийнято наступний умовний запис: МКС-n 'm'l, де n - число вертикалей, m - ємність вертикалей, l - провідність комутованих ланцюгів. Наприклад, МКС-10'10'12 і МКС-20'10'6.

Багаторазові з'єднувачі можуть бути реалізовані на герконових реле. На практиці використовуються герконові з'єднувачі типу МГС-8 '8'2 і МГС-8'8'4, що мають вісім входів, вісім виходів і забезпечують відповідно дво-і чотирипровідну комутацію. Схема побудови МВС наведена на Рис. 8.12. Багаторазові з'єднувачі характеризуються малим часом встановлення з'єднання, високою надійністю, уніфікованістю конструкції.

Мал. 8.12. Схема побудови з'єднувача на герконових реле

Як комутаційні елементи можуть застосовуватисябезконтактні (електронні) елементи – електронні ключі. Однак такі з'єднувачі не набули широкого застосування через складність забезпечення задовільних електричних параметрів комутаційних елементів.

Усі розглянуті вище комутаційні прилади, зокрема й електронні ключі, реалізують принцип просторової комутації , коли точки комутації рознесені у просторі.

---