Важнейшим узлом всех телемеханических устройств с временным разделением сигналов является распределительный узел, который пред назначен для распределения во времени и по отдельным электрическим цепям поданной на его вход серии импульсов.
В релейно-контактных телемеханических устройствах в качестве контактных распределителей ранее широко использовались шаговые искатели (ШИ). Принцип действия шагового искателя основан на том, что его щетки, перемещаясь по очереди с контакта на контакт после каждого срабатывания приводного механизма, последовательно замыкают ряд электрических цепей. Привод шагового искателя состоит из электромагнита и движущего механизма, представляющего собой, как правило, храповое колесо с собачкой, которое приводится во вращение от якоря электромагнита с помощью системы рычагов. В зависимости от конструктивного выполнения приводного механизма шаговые искатели подразделяются на искатели с прямым и обратным приводом. В шаговых искателях с прямым приводом щетки переходят с контакта на контакт при подтягивании якоря электромагнита. У искателей с обратным приводом передвижение щеток происходит при отпадании якоря электромагнита.
В релейно-контактных телемеханических устройствах находят также применение распределители, представляющие собой счетные схемы, собранные из реле. В качестве примера рассмотрим релейный распределитель, который используется в телемеханическом устройстве типа УТБ-3. Этот распределитель (рис. 7) представляет собой счетчик на 19 позиций (на рисунке показаны только пять из них). Распределитель работает следующим образом. В режиме ожидания линейное реле Л и реле ДЛ подтянуты, реле КС отпущено; при этом реле Р1 возбуждено по первой обмотке, а Р2 обесточено. На предварительной паузе принимаемой импульсной серии сначала отпускает реле Л, за ним с выдержкой времени—реле ДЛ, замыкая цепь реле КС; последнее, срабатывая, подает одним контактом напряжение на реле пересчетной схемы (1Сч—5Сч), а вторым контактом шунтирует контакт реле ДЛ и подает напряжение на реле Р2. В течение всей предварительной паузы реле Р1 остается подтянутым, поскольку оно блокируется по второй обмотке через замыкающий контакт реле Л.
При приходе первого импульса реле Л срабатывает, обесточивает реле Р1, но удерживает реле Р2 по его второй обмотке. Реле Р1 отпускает, при этом срабатывает первое реле распределителя 1Сч. Второе реле 2Сн не срабатывает, поскольку оно в этот момент зашунтировано через диоды Д2 и Д6. На следующей паузе (первой) с обмотки реле Р2 питание снимается, и реле Р2 отпускает, подготавливая цепь первой обмотки реле Р1, которое возбуждается сразу после срабатывания реле Л. При этом разорвется цепь обмотки реле 1Сч и исчезнет цепь, шунтировавшая реле 2Сч.
Рис. 7. Схема релейного распределителя устройства типа УТБ-3.
Реле 2Сч срабатывает по цепи: диод Д4 — замыкающий контакт реле 1Сч, и заблокируется через диод Д5 прежде, чем реле 1Сч отпустит. Таким образом, к началу второй паузы останется возбужденным только реле 2Сч.
На второй паузе снова сработает реле Р2, поэтому на третьем импульсе реле Р1 отпустит, подаст напряжение на реле ЗСч и зашунтирует реле 2Сч. Реле ЗСч сработает через диод Д1 и заблокируется через свой замыкающий контакт. В дальнейшем реле Р1, будет срабатывать на всех четных и отпускать на всех нечетных по номеру элементах принимаемой серии, причем срабатывание реле Р1 будет вызывать срабатывание четных реле счетчика (2Сч—18Сч), а возврат Р1 — срабатывание нечетных реле счетчика (1Сч—19Сч).
Бесконтактные распределители, так же как и другие узлы в бесконтактных схемах телемеханики, могут быть выполнены на полупроводниковых и магнитных элементах.
Рассмотрим работу некоторых из них. На рис. 8 показан бесконтактный распределитель, построенный на магнитных элементах с прямоугольной петлей гистерезиса. Такие схемы, как и релейные, выполняются либо однотактными, либо двухтактными. На рис. 8 представлена схема двухтактного распределителя.
Рис. 8. Бесконтактный распределитель на магнитных элементах с прямоугольной петлей гистерезиса.
а — принципиальная схема; б —диаграмма импульсов в выходных цепях.
Принцип действия этой схемы следующий. Каждый магнитопровод имеет четыре обмотки: обмотку подготовки W1, обмотку считывания w2, обмотку переноса wa и выходную обмотку 104.
В исходном положении все магнитопроводы, кроме первого, находятся в размагниченном состоянии О (см. рис. 12). Первый магнитопровод намагничивается (переводится в состояние 1) кратковременным нажатием переключателя К1. Затем переключатель К2 переводится в верхнее положение, и по всем обмоткам нечетных магнитопроводов пропускается считывающий импульс. Так как подготовлен только магнитопровод 1, он
перемагничивается, и в его обмотке w4 возникает выходной импульс. Одновременно от обмотки w3 магнитопровода 1 получает импульс подготовки обмотка wx магнитопровода 2, в результате чего последний переходит в состояние 1.
При переводе переключателя К2 в нижнее положение магнитопровод 2 перемагничивается, т. е. переводится в состояние 0, на его обмотке возникает импульс, а магнитопровод 3 подготавливается. При повторных манипуляциях с переключателем К2 происходят подготовка и считывание у всех остальных магнитопроводов, и на их обмотках w4 возникают выходные импульсы (рис. 8,6). Если обмотку w3 магнитопровода п соединить с обмоткой wy магнитопровода 1, то распределитель будет непрерывно работать по схеме замкнутого кольца. В реальных схемах условно изображенные на рис. переключатели К1 и К2 отсутствуют, а управление распределителем осуществляется также с помощью бесконтакных элементов.
На подобном же принципе построены и однотактные распределители.
Другим примером бесконтактного распределителя импульсов может служить распределитель, собранный из ферриттранзисторных ячеек (рис. 9), который представляют собой сочетание элемента магнитной памяти, выполненного на феррите с прямоугольной петлей гистерезиса, и усилительного элемента — транзистора. На ферритовом магнитопроводе имеются четыре обмотки: Wi — обмотка считывания: w2 — обмотка записи; и>з — обмотка выходная (базовая) и w4 — обмотка обратной связи. При прохождении импульса тока через обмотку считывания wt — я магнитопроводе создается магнитный поток, который перемагничивает феррит в одно из своих устойчивых состояний на петле гистерезиса. Если теперь подать импульс тока через обмотку записи w2, то в магнитопроводе создается магнитный (поток, направленный в противоположную сторону, и перемагничивающий феррит в противоположное состояние на петле гистерезиса. Таким образом, при воздействии на ферритовый магнитопровод намагничивающей силы различной полярности последний переключается из одного устойчивого состояния в другое, в котором остается после прекращения действия управляющей намагничивающей силы.
Если производить повторное намагничивание магнитопровода в том же направлении, что и в последний раз, то из-за значительной прямоугольности магнитной характеристики материала изменение магнитного потока, а вместе с этим и индуктируемое напряжение на выходной обмотке будут весьма незначительны. Транзистор Т используется для усиления выходных импульсов.
Рис. 9. Ферриттранзисторные ячейки.
Концы и начала обмоток в зависимости от полярности посылаемых в них импульсов подключаются таким образом, что при перемагничивании сердечника в состояние считывания на выходной обмотке w2 наводится э. д. с. достаточной амплитуды и необходимой полярности для открытия транзистора Т. При перемагничивании сердечника в противоположное состояние на выходной обмотке наводится э. д. е., закрывающая транзистор.
Во многих бесконтактных телемеханических устройствах распределители и другие узлы собраны на триггерах и схемах совпадения. Триггером называется электронная схема, в которой под действием внешнего электрического импульса быстро меняются токи и напряжения, в результате чего схема переходит в новое состояние. Схемы совпадения используются для выбора индивидуальных выходных триггерных ячеек, определяемых кодом, поданным на вход телемеханического устройства. Принципы работы и схемы этих элементов достаточно подробно рассмотрены в литературе.
Рассмотрим работу бесконтактного распределителя, построенного на транзисторах, в которых каждая ячейка (выполняющая ту же роль, что и ламель в шаговом искателе) представляет собой триггер (рис. 10). Цепи кодирования объектов ТС—ТУ и выходные цепи включены в коллектор транзистора 77 каждой ячейки.
Триггерные ячейки распределителей связаны между собой при помощи цепочек RC.
Ряс. 10. Схема бесконтактного распределителя на триггерах.
При работе распредели теля в любой момент времени одна из ячеек в нем находится в возбужденном состоянии (транзистор 77 открыт, Т2 закрыт). Управляет работой распределтеля транзистор тактовых импульсов TS (усилитель тактовых импульсов, получаемых от генератора импульсов). Если ТЗ открыт, то через него подается напряжение на шин питания эмиттеров транзисторов 77 триггерных ячеи распределителя. Работа распределителя заключается в поочередном возбуждении и возращений в исходное положение его ячеек.
Предположим, что первая ячейка возбуждена, следовательно, в ней 77 открыт, а Т2 закрыт. При появлении на входе распределителя импульса транзистор таковых импульсов ТЗ закрывается и снимает положительный потенциал со всех эмиттеров транзисторов 77. Тактовый импульс на ТЗ подается кратковременно благодаря наличию конденсатора С2.
Первая ячейка переходит в невозбужденное состояние и с коллектора открывшегося транзистора Т2 через связь CR (цепочка 1C—7R), выдается импульс (более длительный, чем тактовый импульс) на возбуждение следующей ячейки, т. е. закрывается Т2 следующей ячейки, отчего 77 открывается, и вторая ячейка возбуждается. Время разряда емкости С1 больше времени разряда емкости С2, поэтому в момент окончания разряда емкости С1 транзистор тактовых импульсов ТЗ уже открыт и не препятствует возбуждению этой ячейки. Возбужденная вторая ячейка остается возбужденной до прихода следующего тактового импульса, после чего ячейка возвращается в исходное положение, посылая импульс на возбуждение третьей ячейки, и т. д.
Схема данного распределителя замкнута в кольцо, т. е. после возбуждения последней вновь возбуждается первая ячейка и т. д. Таким образом, при подключении устройства телемеханики к линии связи в линию от возбужденных ячеек распределителя будет поочередно выдаваться соответствующая информация о положении объектов ТС—ТУ.
