Комутаційний пристрій

Комутаційний пристрій, який містить перший, другий, третій, четвертий, п'ятий та шостий n-p-n транзистори, сьомий, восьмий, дев'ятий, десятий, одинадцятий та дванадцятий p-n-p транзистори, при цьому перший, другий, третій, четвертий, сьомий, восьмий, дев'ятий та десятий транзистори мають основний та додатковий емітери, механічний перемикач зі середнім (нейтральним) становищем та з одним рухомим й двома нерухомими контактами, перший, другий, третій та четвертий резистори, перший та другий світлодіоди, першу, другу, третю, четверту та п'яту вихідні шини, шину керування, шину джерела комутаційної напруги та спільну шину, основні емітери першого та сьомого, другого та восьмого, третього та дев'ятого, четвертого та десятого транзисторів попарно з'єднані між собою та підключені відповідно до першої, другої, третьої та четвертої ви хідної шини, колектори цих транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги, додаткові емітери першого, другого, третього та четвертого транзисторів з'єднані з першим виводом другого резистора, другий вивід якого підключено до спільної шини, додаткові емітери сьомого, восьмого, дев'ятого та десятого транзисторів з'єднані з першим виводом першого резистора, другий вивід якого підключено A (54) КОМУТАЦІЙНИЙ ПРИСТРІЙ 36296 п'ятий, шостий, сьомий, чотирнадцятий, п'ятнадцятий, шістнадцятий, сімнадцятий, вісімнадцятий, дев'ятнадцятий та двадцятий p-n-p транзистори, десятий, одинадцятий, дванадцятий, тринадцятий, сімнадцятий, вісімнадцятий, дев'ятнадцятий та двадцятий транзистори мають основний та додатковий емітери, механічний перемикач на три становища зі середнім (нейтральним) становищем та з одним рухомим та двома нерухомими контактами, чотири резистора, перший та другий світлодіоди, першу, другу, третю, четверту та п'яту вихідні шини, першу та другу шини керування, шину джерела комутаційної напруги та спільну шину, основні емітери десятого та сімнадцятого, одинадцятого та вісімнадцятого, дванадцятого та дев'ятнадцятого, тринадцятого та двадцятого транзисторів попарно з'єднані між собою та підключені відповідно до першої, другої, третьої та четвертої вихідної шини, колектори цих транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги, додаткові емітери десятого, одинадцятого, дванадцятого та тринадцятого транзисторів з'єднані з першим виводом четвертого резистора, другий вивід якого підключено до спільної шини, додаткові емітери сімнадцятого, вісімнадцятого, дев'ятнадцятого та двадцятого транзисторів з'єднані з першим виводом третього резистора, другий вивід якого підключено до спільної шини, бази десятого, одинадцятого, дванадцятого, тринадцятого, сімнадцятого, вісімнадцятого, дев'ятнадцятого та двадцятого транзисторів підключені до колекторів відповідно п'ятого, сьомого, шостого, чотирнадцятого, третього, четвертого, першого та другого транзисторів, бази першого та п'ятого транзисторів з'єднані між собою та через перший резистор підключені до першого нерухомого контакту механічного перемикача, бази другого та сьомого транзисторів з'єднані між собою та через резистор підключені до другого нерухомого контакту механічного перемикача, рухомий контакт якого з'єднано з першою шиною керування, бази третього, четвертого, шостого та чотирнадцятого транзисторів підключені до другої шини керування, емітери третього та п'ятого, четвертого та сьомого, першого та шостого, другого та чотирнадцятого транзисторів попарно з'єднані між собою, емітери восьмого та п'ятнадцятого транзисторів, а також колектори дев'ятого та шістнадцятого транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги. колектори восьмого та п'ятнадцятого транзисторів з'єднані з базами відповідно шістнадцятого та дев'ятого транзисторів, емітери яких з'єднані між собою та підключені до п'ятої вихідної шини, базу восьмого транзистора через перший світлодіод підключено до першого виводу третього резистора, базу п'ятнадцятого транзистора через другий світлодіод підключено до першого виводу че твертого резистора. Недолік цього пристрою - низька надійність. Ознаками прототипу, які збіжні з суттєвими ознаками винаходу, є перший, другий, третій, четвертий, п'ятий та шостий n-p-n транзистори, сьомий, восьмий, дев'ятий, десятий, одинадцятий та дванадцятий p-n-p транзистори, при цьому перший, другий, третій, четвертий, сьомий, восьмий, дев'ятий та десятий транзистори мають основний та додатковий емітери, механічний перемикач зі середнім (нейтральним) становищем та з одним ру хомим й двома нерухомими контактами, перший, другий, третій та четвертий резистори, перший та другий світлодіоди, першу, др угу, третю, четверту та п'яту вихідні шини, шину керування, шину джерела комутаційної напруги та спільну шину, основні емітери першого та сьомого, другого та восьмого, третього та дев'ятого, четвертого та десятого транзисторів попарно з'єднані між собою та підключені відповідно до першої, другої, третьої та четвертої ви хідної шини, колектори цих транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги, додаткові емітери першого, другого, третього та четвертого транзисторів з'єднані з першим виводом другого резистора, другий вивід якого підключено до спільної шини, додаткові емітери сьомого, восьмого, дев'ятого та десятого транзисторів з'єднані з першим виводом першого резистора, другий вивід якого підключено до спільної шини, емітери п'ятого та одинадцятого, а також колектори шостого та дванадцятого транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги, колектори п'ятого та одинадцятого транзисторів з'єднані з базами відповідно дванадцятого та шостого транзисторів, емітери яких з'єднані між собою та підключені до п'ятої вихідної шини, базу п'ятого транзистора через перший світлодіод підключено до першого виводу першого резистора, базу одинадцятого транзистора через другий світлодіод підключено до першого виводу др угого резистора, рухомий контакт механічного перемикача з'єднано з шиною керування, перший та другий нерухомий контакти механічного перемикача підключені до перших виводів відповідно третього та четвертого резисторів. Причиною, яка перешкоджає одержанню бажаного результату - високої надійності пристрою є велика кількість активних елементів та наявність двох шин керування. В основу винаходу поставлено задачу підвищити надійність пристрою шляхом зменшення кількості активних елементів та виключення із схеми однієї шини керування. Поставлене завдання вирішується таким чином, що комутаційний пристрій містить дванадцять транзисторів, із яких перший, другий, третій, четвертий, п'ятий та шостий n-p-n транзистори, сьомий, восьмий, дев'ятий, десятий, одинадцятий та дванадцятий p-n-p транзистори, при цьому перший, другий, третій, четвертий, сьомий, восьмий, дев'ятий та десятий транзистори мають основний та додатковий емітери, механічний перемикач зі середнім (нейтральним) становищем та з одним рухомим й двома нерухомими контактами, перший, др угий, третій та четвертий резистори, перший та др угий світлодіоди, перший, другий, третій та четвертий оптрони, які містять пари: світлодіод - фототранзистор, першу, другу, третю, четверту та п'яту вихідні шини, шину керування, шину джерела комутаційної напруги та спільну шину, основні емітери першого та сьомого, другого та восьмого, третього та дев'ятого, четвертого та десятого транзисторів попарно з'єднані між собою та підключені відповідно до першої, другої, третьої та четвертої ви хідної шини, колектори цих транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги, додаткові емітери першого, другого, третього та четвертого транзисторів з'єднані з першим 2 36296 виводом другого резистора, другий вивід якого підключено до спільної шини, додаткові емітери сьомого, восьмого, дев'ятого та десятого транзисторів з'єднані з першим виводом першого резистора, другий вивід якого підключено до спільної шини, емітери п'ятого та одинадцятого, а також колектори шостого та дванадцятого транзисторів підключені до шини джерела комутаційної напруги, колектори п'ятого та одинадцятого транзисторів з'єднані з базами відповідно дванадцятого та шостого транзисторів, емітери яких з'єднані між собою та підключені до п'ятої вихідної шини, базу п'ятого транзистора через перший світлодіод підключено до першого виводу першого резистора, базу одинадцятого транзистора через другий світлодіод підключено до першого виводу др угого резистора, колектори фототранзисторів першого, другого, третього та четвертого оптронів з'єднані з базами відповідно сьомого, восьмого, дев'ятого та десятого транзисторів, а емітери фототранзисторів цих оптронів підключені до баз відповідно першого, другого, третього та четвертого транзисторів, аноди світлодіодів першого та другого оптронів та катоди світлодіодів третього та четвертого оптронів з'єднані зі спільною шиною, катод світлодіода першого оптрона з'єднано з анодом світлодіода третього оптрона та через третій резистор підключено до першого нерухомого контакту механічного перемикача, катод світлодіода другого оптрона з'єднано з анодом світлодіода четвертого оптрона та через четвертий резистор підключено до другого нерухомого контакту механічного перемикача, рухомий контакт механічного перемикача з'єднано з шиною керування. Комутаційний пристрій відрізняється від прототипу тим, що в нього впроваджені перший, другий, третій та четвертий оптрони, які містять пари: світлодіод - фототранзистор, колектори фототранзисторів першого, другого, третього та четвертого оптронів з'єднані з базами відповідно сьомого, восьмого, дев'ятого та десятого транзисторів, а емітери фототранзисторів цих оптронів підключені до баз відповідно першого, другого, третього та четвертого транзисторів, аноди світлодіодів першого та другого оптронів та катоди світлодіодів третього та четвертого оптронів з'єднані зі спільною шиною, катод світлодіода першого оптрона з'єднано з анодом світлодіода третього оптрона та підключено до другого виводу третього резистора, катод світлодіода другого оптрона з'єднано з анодом світлодіода четвертого оптрона та підключено до другого виводу четвертого резистора. Доказом наявності причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю суттєви х ознак винаходу й технічним результатом є та обставина, що технічний результат -висока надійність пристрою - може бути досягнутим тільки при використовуванні сукупності суттєви х ознак винаходу. У відсутності в те хнічному рішенні хоча б однієї суттєвої ознаки технічний результат не досягається. На кресленні зображена схема комутаційного пристрою (фіг.) Комутаційний пристрій містить транзистори 1...12, з яких перший 1, другий 2, третій 3, четвертий 4, п'ятий 5 та шостий 6 n-p-n транзистори, сьомий 7, восьмий 8, дев'ятий 9, десятий 10, одинадцятий 11 та дванадцятий 12 p-n-p тран зистори, при цьому перший 1, другий 2, третій 3, четвертий 4, сьомий 7, восьмий 8, дев'ятий 9 та десятий 10 транзистори мають основний та дотатковий емітери, перший 13, другий 14, третій 15 та четвертий 16 резистори, перший 17 та другий 18 світлодіоди, перший 19, другий 20, третій 21 та четвертий 22 оптрони, які містять пари: світлодіод фототранзистор, механічний перемикач 23 зі середнім (нейтральним) становищем та з одним рухомим й двома нерухомими контактами, першу 24, другу 25, третю 26, четверту 27 та п'яту 28 вихідні шини, шину 29 керування, шину 30 джерела комутаційної напруги та спільну шину 31. Основні емітери першого 1 та сьомого 7, другого 2 та восьмого 8, третього 3 та дев'ятого 9, четвертого 4 та десятого 10 транзисторів попарно з'єднані між собою та підключені відповідно до першої 24, другої 25, третьої 26 та четвертої 27 вихідної шини, колектори цих транзисторів підключені до шини ЗО джерела комутаційної напруги, додаткові емітери першого 1, другого 2, третього 3 та четвертого 4 транзисторів з'єднані з першим виводом другого 14 резистора, другий вивід якого підключено до спільної 31 шини, додаткові емітери сьомого 7, восьмого 8, дев'ятого 9 та десятого 10 транзисторів з'єднані з першим виводом першого 13 резистора, другий вивід якого підключено до спільної 31 шини, емітери п'ятого 5 та одинадцятого 11, а також колектори шостого 6 та дванадцятого 12 транзисторів підключені до шини 30 джерела комутаційної напруги, колектори п'ятого 5 та одинадцятого 11 транзисторів з'єднані з базами відповідно дванадцятого 12 та шостого 6 транзисторів, емітери яких з'єднані між собою та підключені до п'ятої 28 вихідної шини, базу п'ятого 5 транзистора через перший 17 світлодіод підключено до першого виводу першого 13 резистора, базу одинадцятого 11 транзистора через другий 18 світлодіод підключено до першого виводу друго го 14 резистора, колектори фототранзисторів першого 19, другого 20, третього 21 та четвертого 22 оптронів з'єднані з базами відповідно сьомого 7, восьмого 8, дев'ятого 9 та десятого 10 транзисторів, а емітери фототранзисторів цих оптронів підключено до баз відповідно першого 1, другого 2, третього 3 та четвертого 4 транзисторів, аноди світлодіодів першого 19 та другого 20 оптронів та катоди світлодіодів третього 21 та четвертого 22 оптронів з'єднані зі спільною шиною, катод світлодіода першого 19 оптрона з'єднано з анодом світлодіода третього 21 оптрона та через третій 15 резистор підключено до першого нерухомого контакту механічного перемикача 23, катод світлодіода другого 20 оптрона з'єднано з анодом світлодіода четвертого 22 оптрона та через четвертий 16 резистор підключено до другого нерухомого контакту механічного перемикача 23, рухомий контакт механічного перемикача 23 з'єднано з шиною 29 керування. Комутаційний пристрій працює таким чином. При установці рухомого контакту механічного перемикача 23 у середнє (нейтральне) становище транзистори 1 та 7, 2 та 8, 3 та 9, 4 та 10 закриті та напруга на вихідних шинах 24, 25, 26 та 27 відсутня при будь-якій полярності напруги на шині 30. Якщо напруга на шині 30 позитивна, то емітерний перехід транзистора 11 зміщується у прямому напрямку. Транзистор 11 відкривається та сво 3 36296 їм колекторним струмом відкриває транзистор 6. На п'ятій 28 вихідній шині з'являється позитивна напруга. Якщо напруга на шині 30 негативна, то емітерний перехід транзистора 11 зміщується в зворотному напрямку, та цей транзистор закривається. В цей час відкривається транзистор 5, через те що його емітерний перехід зміщується в прямому напрямку. Колекторний струм транзистора 5 відкриває транзистор 12 та на п'ятій 28 вихідній шині з'являється негативна напруга. При установці рухомого контакту механічного перемикача 23 в одне з крайніх становищ (наприклад, у нижнє по схемі) та при подачі на шину 29 керування напруги негативної полярності світлодіод оптрона 19 випромінюває світло. Фототранзистор цього оптрона відкривається. Якщо напруга на шині позитивна, то базові струми транзисторів 1 та 7 протікають по ланцюгу: шина 30, колекторний перехід транзистора 7, перехід колектор-емітер фото-транзистора оптрона 19, база транзистора 1. Транзистор 1 відкривається, та струм у навантаження поступає по ланцюгу: шина 30, перехід колектор - основний емітер транзистора 1, перша 24 вихідна шина, навантаження, спільна шина 31. На першій 24 шині з'являється позитивна напруга. Струм, що протікає по ланцюгу: колектор - додатковий емітер транзистора 1, створює на резисторі 14 падіння напруги, що запирає транзистор 11. Внаслідок цього, транзистор 6 закритий та на п'я тій 28 вихідній шині напруга буде відсутня. На другій 25, третій 26 та четвертій 27 вихідних шинах напруга також буде відсутня, бо фототранзистори оптронів 20, 21 та 23 закриті. Якщо напруга на шині 30 негативна, то базові струми транзисторів 1 та 7 протікають по ланцюгу: спільна шина 31, навантаження, перша 24 вихідна шина, перехід основний емітер-база транзистора 7, перехід колектор-емітер-база фототранзистора оптрона 19, перехід база-колектор транзистора 1, шина 30. Транзистор 7 відкривається, та стр ум у навантаження поступає по ланцюгу: спільна шина 31, навантаження, перша 24 вихідна шина, перехід основний емітер-колектор транзистора 7, шина 30. На першій 24 вихідній шині з'являється напруга негативної полярності. Струм, що протікає по ланцюгу: спільна шина 31, резистор 13, перехід додатковий емітер-колектор транзистора 7, шина ЗО, створює падіння напруги на резисторі 13, що запирає транзистор 5. Внаслідок цього транзистор 12 закритий та на п'я тої 28 вихідної шині напруга буде відсутня. На другої 25, третьої 26 та четвертої 27 вихідних шинах напруга також буде відсутня. Якщо рухомий контакт механічного перемикача 23 продовжує залишатися в крайньому (нижньому) становищі, а на шину 29 керування подається напруга позитивної полярності, світлодіод оптрона 21 випромінює світло. Фототранзистор цього оптрона відкривається, внаслідок цього протікають базові струми транзисторів 3 та 9. Робота цих транзисторів аналогічна роботі транзисторів 1 та 7. На третій 26 вихідній шині з'являється напруга позитивної або негативної полярності. При установці рухомого контакту механічного перемикача 23 у крайнє верхнє становище комутаційна напруга позитивної або негативної полярності з'явиться на другій 26 вихідній шині (при подачі на шину 29 керування напруги негативної полярності) або на четвертій 27 вихідній шині (при подачі на шину 29 керування напруги позитивної полярності). Світлодіоди 17 та 18 призначені для індикації полярності комутаційної напруги, а також служать елементами зсуву рівня. Надійність комутаційного пристрою вище ніж у відомих за рахунок виключення із схеми вісьмох транзисторів та другої шини керування. 4 Фіг. 36296 5 36296 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6