Prepínanie v telekomunikáciách

Prepínanie

Štruktúra rozvodnej stanice

Prepínanie hierarchie

Prepínanie okruhov a prepínanie paketov

Prenos dát cez telekomunikačné siete

Prepínanie

Nazývajú sa funkcie, ktoré vykonáva sieťový uzol v procese organizácie a dezintegrácie spojovacích ciest medzi účastníkmi prepínanie. Prepínanie znamená dočasné zriadenie prenosovej cesty z konkrétneho vstupu na konkrétny výstup v sieti alebo v skupine takýchto vstupov a výstupov.

Net, v ktorom sa pre každú výmenu správ najprv vytvoria spojovacie cesty a po jej dokončení sa rozdelia na sekcie, sa nazýva prepnuté. Vždy však môžu byť v sieti predplatitelia, ktorí majú trvalé spojovacie cesty alebo cesty organizované na určitý čas podľa harmonogramu.

Prepínanie sa vykonáva pomocou komplexu špeciálnych zariadení pod všeobecným názvom "spínacia stanica". Časté sú aj konkrétnejšie názvy „automatická telefónna ústredňa“ a „spojovací systém“.

Automatická telefónna ústredňa(ATS) - komplex zariadení, na ktorých končí veľa účastníckych liniek a ktoré môžu linky navzájom spájať alebo vykonávať pohyb signálu medzi linkami. Prepínanie PBX znamená dočasné spojenie medzi telefónnymi prístrojmi, počítačmi alebo zariadeniami, ktoré sa vytvorí vytočením čísla.

Prepínací systém- zariadenie, ktoré navzájom spája alebo odpája dve prenosové vedenia.

Položka A Položka B

Obr.8.1. Miesto spínacích staníc vo všeobecnej schéme telekomunikačného systému

Vo vyššie diskutovanej schéme možno vysielač a prijímač považovať za spínacie stanice. Prenosové vedenia sú dvojvodičové spojovacie vedenia medzi stanicami. Ústredné stanice sú nepostrádateľným prvkom najjednoduchšej telekomunikačnej siete, o ktorej budeme hovoriť nižšie.

Najjednoduchšia telekomunikačná sieť

Osoba využívajúca komunikačnú službu je tzv predplatiteľ. Na kontaktovanie používa účastník svoje účastnícke zariadenie (telefón, počítač alebo televízor).

Na prenos informácií z jedného účastníckeho zariadenia siete do druhého je potrebné vytvoriť spojenie cez príslušné zariadenie. Toto zariadenie sa nazýva spínacia stanica. Účastník identifikuje požadované spojenie vytočením čísla, ktoré sa prenáša účastníckou linkou do ústredne. Vytočené číslo obsahuje riadiace informácie o hovore a ceste k nadviazaniu spojenia.

V zásade môžu byť všetky telefóny prepojené káblami podľa pravidla: „každý s každým“, ako to bolo na úsvite telefonovania. S rastúcim počtom telefónnych prístrojov si však operátor čoskoro všimne, že je často potrebné prepínať signály z jedného páru vodičov na druhý. Je zrejmé, že vybudovaním rozvodnej stanice v strede oblasti hromadného pobytu účastníkov je možné výrazne znížiť celkovú dĺžku vodičov. Medzi regionálnymi stanicami je tiež potrebných pomerne veľa káblov. počet súčasne prebiehajúcich hovorov je mnohonásobne menší ako počet účastníkov, pozri obr. 8.2. Prvé spínacie stanice boli manuálne, spínanie sa robilo na spínacej doske.

Ryža. 8.2. Najjednoduchšia telekomunikačná sieť.

Účastnícke telefóny boli pripojené k ústredniam pomocou účastníckych liniek, z ktorých každá je párom vodičov. Na druhej strane spínacie stanice umiestnené na území jedného mesta (osada) boli prepojené spojovacími vedeniami (CL), z ktorých každá je párom vodičov.

Stranger navrhol prvú automatickú spínaciu stanicu v roku 1887. Odteraz je ovládanie prepínania vykonávané účastníkmi pomocou voľby. Po mnoho desaťročí boli spínacie stanice komplexy elektromechanických relé, ale v posledných desaťročiach sa vyvinuli do programovo riadených digitálnych spínacích systémov. Moderné stanice majú veľmi veľkú kapacitu - desiatky tisíc účastníkov a tisíce z nich súčasne volajú počas dopravnej špičky.

Ak sa spínacie stanice nachádzajú v rôznych mestách, sú prepojené komunikačnými linkami, z ktorých každá obsahuje niekoľko desiatok komunikačných kanálov.

Súbor traťových a staničných zariadení určených na prepojenie dvoch koncových zariadení je tzv spojovacia cesta. Počet prepínacích uzlov a komunikačných liniek v spojovacej ceste závisí od štruktúry siete a smeru pripojenia.

Štruktúra rozvodnej stanice

Spínacia stanica je zariadenie určené na vytváranie, udržiavanie a odpájanie spojení (účastníkov).

Aby mohla spínacia stanica vykonávať svoje funkcie, musí mať obr. 8.3:

· spínacie pole(KP), pozostávajúce z prepínačov a určené na prepojenie prichádzajúcich a odchádzajúcich liniek (kanálov) počas trvania prenosu informácií;

· ovládacie zariadenie(CU), ktorý zabezpečuje nadviazanie spojenia medzi prichádzajúcimi a odchádzajúcimi linkami cez spínacie pole, ako aj príjem a prenos riadiacich informácií.

Obr.8.3. Hlavné komponenty spínacej stanice

Základom spínacej stanice je spínacie pole, ktoré pozostáva zo spínacích prvkov, spínacích bodov a spínačov.

Spínací prvok- najjednoduchší kľúč, ktorý je možné zatvoriť a otvoriť pomocou ovládacieho zariadenia. Kľúčom môže byť kovový kontakt alebo polovodičový spínač.

Spínací bod- niekoľko súčasne pracujúcich kláves.

Prepínač– spínací obvod s n vstupmi a m výstupmi. V každom bode priesečníka vstupu s výstupom musí byť zabezpečený spínací bod. V diagrame sú vstupy znázornené vodorovnými čiarami a výstupy zvislými čiarami.

Okrem toho má stanica napájacie zdroje, signalizačné zariadenia a evidenciu parametrov záťaže (počet správ, straty, dĺžka obsadenia atď.).

V niektorých prípadoch môže mať spínacia stanica zariadenia na príjem a ukladanie informácií, ak sa informácie neprenášajú priamo k spotrebiteľovi informácií, ale sú vopred akumulované v uzle. Takéto uzly sa používajú v systémoch prepínanie správ.

Ryža. 8.4. Spínacie prvky, spínacie body a spínače

Hlavnou úlohou telefónnej ústredne je vybudovať spojovaciu cestu medzi účastníkom A, ktorý iniciuje hovor, a účastníkom B,

podľa informácií obsiahnutých vo volanom čísle.

Vybudovaná konverzačná cesta musí byť zachovaná až do jasného signálu. Tento princíp je tzv prepínanie okruhov Na rozdiel od prepínanie paketov, ktorý sa často používa v počítačových sieťach.

V minulosti bolo spínacie pole elektromechanické a riadené impulzmi z telefónu. Neskôr boli riadiace funkcie integrované do celkovej riadiacej jednotky. V súčasnosti je bežnou riadiacou jednotkou výkonný a spoľahlivý počítač alebo mikroprocesor s významným softvérom v reálnom čase. Stanica s takouto podporou sa nazýva spínacia stanica s programovým riadením, pozri obr. 8.5.

Každá ústredňa organizuje spojenie medzi účastníkmi A a B podľa signalizačných informácií, ktoré prijíma od účastníka alebo od predchádzajúcej stanice. Ak táto stanica nie je súkromná, vysiela signalizačné informácie najbližšej stanici, aby sa ďalej vybudovala konverzačná cesta.

Ryža. 8.5 Spínacia stanica so softvérovým ovládaním

Prepínanie hierarchie

V počiatkoch telefonovania boli prepínače alebo spínacie stanice umiestnené v strede obsluhovanej oblasti a zabezpečovali spojenia pre účastníkov v tejto oblasti. Dodnes sa však spínacie stanice považujú za centrálne služby.

Keď sa hustota telefónov zvýšila a bol dopyt po dlhých hovorových cestách, bolo potrebné prepojiť centrálne stanice spojovacími linkami. S ďalším rastom telefónnych ústrední už bolo potrebné prepájať nové výhybky s centrálami, objavila sa druhá úroveň prepájania vrátane tranzitných výhybiek. V súčasnosti majú siete niekoľko úrovní prepínania.

Formy, názvy a počet úrovní hierarchie prepínania sa v jednotlivých krajinách líšia. Ryža. 8.6 ukazuje príklad možnej hierarchie prepínanej siete.

Hierarchická štruktúra siete pomáha operátorovi spravovať sieť a sprehľadniť základné princípy smerovania hovorov. Hovor je smerovaný každou stanicou vyššie v hierarchii, pokiaľ sa cieľ nenachádza pod touto stanicou. Štruktúra telefónnych čísel podporuje tento jednoduchý princíp smerovania nahor a nadol po úrovniach hierarchie.

Ryža. 8.6. Hierarchia spínacích staníc

Pri veľkom počte používateľov sú schémy prepínania obsahujúce veľa odkazov efektívnejšie. Na obr. 2.3. je zobrazená dvojčlánková schéma prepínania. Na určenie

oblasti použitia porovnávame túto a predchádzajúce schémy z hľadiska počtu požadovaných spínacích bodov.

Ryža. 2 Dvojčlánkový spínací obvod

Na obr. 2 prijal nasledovné
označenie: -

i je počet záznamov v matici

odkaz A; r je počet matíc spojenia A; m je počet medziľahlých čiar medzi spojmi A a B; s je počet vstupov do matice spojnice B; k je počet výstupov z matice

odkaz B; / - spojenie.

Konektivita je počet medziriadok, ktoré spájajú jednu konkrétnu maticu spoja A s jednou špecifickou maticou spoja B. Nech je potrebné prepnúť N vstupov s M výstupmi. Potom budú splnené nasledujúce podmienky:

pre plne prístupný spínací obvod je počet spínacích bodov NM;

pre čiastočne prístupný spínací obvod je počet spínacích bodov r(nm) + (m/f) (fa);

počet spínačov linky A (r) závisí od požadovaného celkového počtu vstupov N a je r = N/n;

Počet spínačov vo väzbe B (m/f) závisí od požadovaného celkového počtu výstupov M, t.j. m/f = M/k.

Potom bude počet spínacích bodov neprístupného spínacieho obvodu rovný Nm + Ms. To určuje podmienku, že viacčlánkový spínací obvod je účinnejší ako jednočlánkový: počet spínacích bodov v ňom musí byť menší ako v plne prístupnom.

Posledná podmienka môže zodpovedať mnohým kombináciám parametrov spínacích obvodov, ale pre všetky vzťahy

t/m< 1 и s/N< 1 (гдеN, M, m, s 0).

Tieto požiadavky znamenajú, že počet výstupov matice spoja A by nemal byť väčší ako celkový počet výstupov celého spínacieho obvodu M a počet vstupov spoja B by nemal byť väčší ako celkový počet vstupov do spínací obvod N.

Táto podmienka je splnená pre všetky skutočné problémy. Počet použitých maticových výstupov pre malé stanice (100...500 vstupov a rovnaký rozsah výstupov) sa pohybuje od 4 do 8 a pre veľké kapacity (4000...300 000 vstupov a výstupov) sa používajú matice s 512 výstupmi. . Z vyššie uvedených údajov vyplýva, že v moderných telefónnych ústredniach sú jednočlánkové spínacie obvody mnohonásobne menej ekonomické ako viacčlánkové. Malý počet vstupov do spínacej matice však neumožňuje postaviť spínací dvojčlánkový obvod s dostatočne veľkým počtom výstupov. Pre tieto prípady sa používajú multilinkové schémy (obr. 3).

Ryža. 3 Príklad zostavenia 4-článkového spínacieho obvodu 512x512

Na obr. 3 znázorňuje blok obsahujúci 8 prepínacích matíc 8x8. Má celkový počet vstupov N = 64 a výstupov M = 64. Pre zvýšenie počtu vstupov a výstupov je vybudovaný obvod 8 blokov, ktorý umožňuje zvýšiť počet vstupov a výstupov na N = M = 512 .

Znázornené na obr. 3, spínací obvod má rovnaký počet vstupov a výstupov, avšak na stavbu telefónnych systémov sa používajú rôzne typy blokov. Líšia sa nielen parametrami prepínačov a počtom kaskád, ale aj účelom. Napríklad je známe, že úroveň zaťaženia účastníckych liniek je pomerne nízka (s výnimkou telefónnych automatov, liniek s internetovými terminálmi). V priemere sa využívajú na 10-15%. Pri medzikancelárskych linkách, ktorých cena je veľmi vysoká, je potrebné zvýšiť intenzitu využívania a tým znížiť požiadavky na počet liniek pridelených danej skupine účastníkov. Preto sa na zapnutie účastníckych liniek používajú špeciálne schémy koncentrácie (obr. 2.5).

Obr.4 Koncentrácia zaťaženia na linke A: a) 2-linková schéma s koncentráciou; b) príklad vytvorenia matrice s koncentráciou

Na to sa používajú matice, ktoré majú väčší počet vstupov ako je počet výstupov. Dá sa to dosiahnuť konštruktívne alebo paralelným zapojením výstupov (obr. 4). V digitálnych spojovacích systémoch sú možnosti široko používané, keď sa koncentrácia paralelne vykonáva na účastníckych (koncových) súpravách, čo prináša ďalšie pohodlie. Pri zvažovaní problematiky stavebných koncových zostáv budú zvažované aj takéto možnosti.

Mnohé zariadenia obsahujú obvody na riadenie záťaže (spínacie), ktoré im umožňujú zapínať / vypínať a nastavovať jas lámp atď. Takéto obvody sú zvyčajne postavené na báze tyristorov alebo triakov, tranzistory, optotyristory alebo elektromagnetické relé sú menej používané . Pomocou moderných tyristorov a triakov je možné spínať výkonné svietidlá s napájacím napätím vyšším ako 220 V. V systémoch s nízkym výkonom vyžarujúcich svetlo možno na rovnaký účel použiť výkonné tranzistory, ktoré ovládajú svietidlá s nízkym napájacím napätím (možné limity závisia od parametrov použitých tranzistorov). Nižšie sú uvedené schémy niekoľkých jednoduchých uzlov spínania záťaže.

Veľmi často sa ako spínacie prvky používajú tyristory série KU202 a triaky série. KU208. Tieto komponenty odolávajú napätiu 25 ... 480 V (v závislosti od konkrétneho typu prvku) a poskytujú otvorený prúd až 5 ... 10 A. Ak je potrebné spínať svetelné žiariče vyššieho výkonu, potom sú vhodné tyristory zn. možno použiť sériu T106-10-4, T122-20-2, T131-40-3. Vo všeobecnosti použitie triakov ako spínacích prvkov trochu zjednodušuje obvody vďaka tomu, že dokážu spínať striedavé napätie, t.j. nie je potrebné zapínať diódový mostík na vstupe silového obvodu (zvyšuje sa účinnosť a zmenšujú sa rozmery zariadenia ako celku). Okrem toho existuje zásadná možnosť použitia optotyristorov, ktoré zabezpečujú galvanickú izoláciu medzi silovými obvodmi a riadiacim obvodom.

Obr.1

Obrázok 1 znázorňuje typický tyristorový spínací obvod ako spínací prvok pre bežné žiarovky. Riadiaci signál s amplitúdou 3 ... 7V sa privádza priamo na riadiacu elektródu tyristora VS1. Riadiaci obvod musí na tomto vstupe poskytovať prúd až 200 mA. Diódový mostík VD1-VD4 zabezpečuje konštantné napájanie tyristora (ak je použitý triak, diódový mostík je možné odstrániť).

Obrázok 2

Na obr. 2 je spínací obvod doplnený o emitorový sledovač. Na základňu tranzistora VT1 sa privádza nízkoprúdový riadiaci signál. Spínací prúd preteká cez tranzistor, prúdový obmedzovací odpor R1 a riadiacu elektródu tyristora VS1. V tomto prípade môže mať vstupné riadiace napätie amplitúdu o niečo viac ako 1 V.

Obrázok 3

Pomocou optočlenového tyristora (obr. 3) je možné galvanicky oddeliť obvody riadiaceho signálu a výkonu. V tomto prípade sú riadiace impulzy privádzané do tyristora už z optočlena.

Obr.4

Schéma na obr. 4 umožňuje realizovať galvanické oddelenie pomocou impulzného transformátora. Na prvkoch D1.1 a D1.2 je zostavený vysokofrekvenčný generátor s frekvenciou 25 kHz. V počiatočnom stave je generátor zablokovaný nízkou úrovňou na vstupe 2 prvku D 1.1. Keď sa na vstupe 2 objaví vysoká úroveň, generátor sa spustí a vysokofrekvenčné impulzy otvoria tyristor VS1 (kontrolka sa rozsvieti).

Obr.5

Obrázok 5 ukazuje ďalšie bežne viditeľné vzory.

Anotácia: Prednáška je venovaná všeobecnému popisu hlavných komponentov telefónnej ústredne - spínacích polí a ovládacích zariadení, ktorým sa budeme podrobne venovať v ďalších prednáškach.

Všeobecné informácie o telekomunikačných staniciach

V tejto časti sa budeme zaoberať hlavne stanicami určenými na prácu v telefónnych sieťach. Tieto otázky tvoria základ telekomunikácií a boli skúmané už mnoho desaťročí. Existuje množstvo učebníc (, , , ), ktoré sú základom pri štúdiu tohto materiálu, a to aj napriek tomu, že v súčasnosti sa mnohé z problematiky uvádzanej v tejto literatúre musia prispôsobiť modernej technike. Rozvoj telekomunikačnej technológie viedol k integrácii, ktorá najprv zahŕňala informačné siete (napríklad hlasové a dátové siete) a potom zodpovedajúce služby. Vzhľadom na rastúce integračné procesy nie je možné obmedziť sa len na úlohy prenosu reči, preto sa budú brať do úvahy aj iné princípy prepínania a spracovania informácií. Základné princípy budovania spínacích staníc nezávisia od toho, na akom základe (mechanické prvky alebo počítačové vybavenie) sú stanice založené. Ako uvidíme ďalej, rozhodnutia o budovaní staníc sú diktované predovšetkým ekonomickými a technickými požiadavkami, čím vzniká možnosť implementácie nových služieb pre účastníkov.

Dnes môžeme pozorovať širokú škálu telefónnych ústrední a spojovacích uzlov na spracovanie informácií. Všetky však obsahujú určité skupiny zariadení (obr. 1.1).

Zvážte úlohy, ktoré vykonáva každá z častí stanice.

spínacie pole rieši problém prepojenia dvoch alebo viacerých zdrojov navzájom. V prvých fázach zavádzania telefónnej techniky túto úlohu zohrávali elektromechanické zariadenia založené na elektromagnetických prvkoch. Tieto základné prvky určili názvy pre prvé spínacie systémy:

• desaťročný systém automatických telefónnych ústrední (ATS);
• súradnicový systém ATS (ATS-K) alebo pokročilý ATS-K (ATS-KU).

S nástupom mikroprvkovej základne a rozvojom elektronickej výpočtovej techniky sa vyvinul celý komplex digitálnych prenosových systémov a zodpovedajúcich digitálnych prepínacích systémov. V súčasnosti sa čoraz viac spínacích úloh vykonáva v spojení s riadiacimi úlohami. Zvýšenie rýchlosti umožňuje kombinovať tieto úlohy a tým viesť k ďalšiemu pokroku v technológii prepínania informácií.

ovládacie zariadenie rieši logické úlohy potrebné na nadviazanie spojenia a vykonáva aj práce súvisiace so základnými a doplnkovými službami. Prvé systémy PBX používali riadiace zariadenia založené na elektromagnetických relé, čo boli v podstate pomalé počítače. Počet úloh, ktoré riešili, bol obmedzený kvôli ich slabým logickým schopnostiam a dlhej dobe vykonávania. Neskôr s rozvojom mikropočítačov sa pre riadiace úlohy automatických telefónnych ústrední začalo využívať univerzálne počítačové vybavenie a v súčasnosti sú na ňom implementované všetky časti telefónnej ústredne. Preto sa spolu s existujúcimi metódami budovania a správy sietí charakteristických pre tradičnú telefóniu začali rozvíjať a čoraz viac rozširovať metódy vlastné počítačovým sieťam (napríklad prenos paketov, prepínanie adries atď.). S prechodom na počítačovú kontrolu sa objavila ďalšia významná zložka – táto softvér ktorý sa stará o všetky úlohy správy stanice (okrem fyzických a niektorých funkcií vrstvy dátového spojenia).

Ryža. 1.1.

generál štrukturálna schéma moderná stanica s programovým ovládaním (obr. 1.1) obsahuje aj:

• sady terminálov, ktoré zabezpečujú implementáciu komunikačných protokolov vrstvy dátového spojenia a niekedy aj fyzickej vrstvy s účastníckymi terminálmi;
• lineárne množiny, ktoré plnia rovnaké funkcie ako terminálové množiny, ale vo vzťahu k sieťovým objektom (iné stanice, uzly siete).

Pozrime sa podrobnejšie na štruktúru budovania staníc na príklade telefónnych ústrední. Samostatne budú analyzované vlastnosti konštrukcie iných objektov prepínania informácií.

Typy konštrukcie spínacieho poľa

Jednočlánkové spínacie pole

Pre najjednoduchší typ spínacie pole- plne prístupný spínacie pole- je charakteristické, že každý zdroj zahrnutý na jeho vstupe môže byť pripojený k zdroju zahrnutému na výstupe.

Tento typ spínacie pole používa sa v staniciach s veľmi malou kapacitou (do 50 čísel a menej). V poslednej dobe však pokrok základne prvkov rozširuje možnosti jej aplikácie.

Predbežne môžeme povedať, že v súčasnosti fungujú prepínače informačných sietí na jednolinkovom princípe, postupne však moderné prepínače, aj keď založené na softvérových smerovačoch, prechádzajú na viaclinkové schémy.

Na obr. 1.2 je znázornená konštrukcia obvodu podmieneného spínača. Na každom priesečníku vodorovných a zvislých čiar spínača je podmienene zobrazený kontakt, pre jednoduchosť, mechanický.

Fyzikálny princíp implementácie takéhoto kontaktu môže byť akýkoľvek, vrátane programovej adresy.

Ryža. 1.2.

Takéto plne prístupné konštrukčné princípy spínacie pole nenašli široké uplatnenie pre svoju neefektívnosť pre vysokokapacitné stanice. Len nedávno, kvôli zmenšeniu veľkosti a zlacneniu mikroobvodov, ktoré implementujú spínače, bolo možné použiť tento princíp na budovanie staníc s dostatočne veľkou kapacitou (viac ako 2000 vstupov / výstupov). Ale moderné stanice majú často veľké kapacity, až 300 000 vstupov a 100 000 výstupov. V tomto prípade sa takáto matica jednoducho nedá implementovať vzhľadom na jej skutočnú cenu a rozmery.

V poslednej dobe mnohé dôležité prepínacie aplikácie používajú softvérové ​​metódy, ktoré bežia na počítačoch.

Tieto metódy prepínania sú ekvivalentné metóde okruhu s úplným prístupom. Pri veľkých kapacitách však jeden počítač nedokáže zabezpečiť obsluhu tokov prichádzajúcich hovorov ani z hľadiska rýchlosti, ani z hľadiska pamäte. Preto je na softvérovej úrovni potrebné hľadať riešenia ekvivalentné viaclinkovému prepínaniu.

Dvojlinkové a viaclinkové schémy prepínania

Pri veľkom počte používateľov sú schémy prepínania obsahujúce veľa odkazov efektívnejšie. Na obr. 1.3 je znázornená dvojčlánková schéma spínania. Na určenie oblastí použitia porovnávame predchádzajúce a nasledujúce schémy z hľadiska počtu požadovaných spínacích bodov.

Ryža. 1.3.

Na obr. 1.3 akceptujú sa tieto označenia:

• n je počet záznamov v matici odkazov A;
• r je počet matíc spojenia A;
• m je počet vstupov spojovacej matice A;
• s je počet výstupov spojovacej matice B;
• k je počet výstupov z väzbovej matice B;
• f - "konektivita".

Konektivita je počet medziľahlých liniek, ktoré spájajú jednu špecifickú spojovaciu maticu A s jednou špecifickou spojnicovou maticou B.

Nech je potrebné komutovať N vstupov s M výstupmi. Potom budú splnené nasledujúce podmienky: pre plne prístupný spínací obvod počet spínacích bodov sa rovná NM;

Pre čiastočne prístupnú schému spínania je počet spínacích bodov r (nm) + m/f (ks) .

Avšak r (počet prepínačov vo väzbe A) závisí od požadovaného celkového počtu vstupov N a je

Zároveň m/f (počet prepínačov v linke B ) závisí od požadovaného celkového počtu výstupov M :

Potom počet spínacích bodov čiastočne prístupných spínací obvod sa bude rovnať Nm + Ms.

To určuje podmienku: aby multilink spínací obvod bolo efektívnejšie ako jedno prepojenie, počet spínacích bodov v ňom by mal byť menší ako v plne dostupnom:

NM > Nm + Ms1 > m/M + s/N.

Posledná podmienka môže byť splnená mnohými kombináciami parametrov spínacie obvody, no pre všetkých platí, že vzťahy

Často existujú praktické situácie, keď je potrebné ovládať záťaž (napríklad osvetľovacie lampy) pomocou vodičov z niekoľkých konzol. Prvá vec, ktorá príde na myseľ, je vyriešiť takýto problém "na čele": použite veľa drôtov, presne toľko, koľko je potrebné na zrejmé riešenie problému. Zároveň je jasné, že čím viac drôtov, tým sú dlhšie, čím je prenosové alebo spínacie vedenie drahšie a zložitejšie, čím je jeho spoľahlivosť nižšia, tým je vyššia pravdepodobnosť poškodenia.

Na obr. 15.1 je znázornená jednoduchá schéma organizácie obojsmernej komunikácie pomocou telegrafnej abecedy [R 7 / 84-39]. Na prijímacej a vysielacej strane sú použité rovnaké generátory audio frekvencie, naložené na telefónnych kapsulách. Tieto kapsuly sú vzájomne prepojené dvojvodičovou komunikačnou linkou. Každý z nich je súčasne monitorom (riadiacim zariadením) vlastného signálu a indikátorom zvukových signálov generovaných korešpondentom. Je zrejmé, že čím dlhšia je linka, tým vyšší je jej elektrický odpor, tým vyššia je strata signálu v ňom, respektíve klesá aj objem signálu prijatého od korešpondenta.

Ak vzdialenosť medzi korešpondentmi nie je taká veľká, môžete použiť "zem" ako jeden z drôtov vedenia pri práci na poli v lete. Na tento účel sa do zeme zapichne kovový kolík, ku ktorému je pripevnený drôt. Na prijímacej strane vykonajte podobné akcie. Kovové armatúry, rúry môžu byť tiež použité ako linkový vodič, ak sa spojenie uskutočňuje v rámci tej istej budovy.

Generátory vysielacej a prijímacej strany sú napájané samostatnými zdrojmi energie - galvanickými článkami s napätím 1,5 V. Na zapnutie generátorov slúžia telegrafné kľúče S1 a S2. Pri absencii kľúča je možné vyrobiť analóg z improvizovaných materiálov alebo na tento účel použiť tlačidlá. Zariadenie nevyžaduje špeciálne vypínače: túto funkciu vykonávajú telegrafné kľúče.

Pre plné využitie telegrafných spojení je potrebné ovládať telegrafnú abecedu aspoň mesiac. Preto sú káblové telefónne systémy atraktívnejšie. Na obr. 15.2 - 15.4 sú uvedené možnosti pre praktickú realizáciu takéhoto spojenia.

Na obr. 15.2 je znázornená typická schéma organizácie najjednoduchšej verzie drôtovej komunikácie s použitím nízkofrekvenčného zosilňovača akéhokoľvek typu (pozri kapitolu 4). Ako reverzibilné zvukové meniče (reproduktor-mikrofón) sa používajú bežné široko používané zvuk vydávajúce hlavy elektrodynamického typu. Na rovnaké účely môžete použiť telefónne kapsuly, reproduktory siete rozhlasového vysielania bez akýchkoľvek úprav.

Je zaujímavé, že najjednoduchšiu komunikačnú linku možno zorganizovať spojením páru reproduktorov siete rozhlasového vysielania dlhými vodičmi. Hlasitosť signálu samozrejme nebude taká vysoká, no na komunikáciu nie je potrebný zdroj energie.

Prepínače SA1.1 a SA1.2 sú zdvojené a inštalované na strane jedného z účastníkov, ktorý ich striedavo prepína z príjmu na vysielanie. Táto okolnosť samozrejme znižuje možnosti druhého účastníka.

Praktická schéma na realizáciu dvojvodičovej komunikácie podľa schémy na obr. 15.2 je znázornená na obr. 15.3. Ako nízkofrekvenčný zosilňovač bol použitý jednostupňový zosilňovač na báze tranzistora KT315. Zariadenie je napájané batériou 9 V. Sieťový vypínač nie je na obrázku znázornený.

Dvojvodičové telefónne komunikačné zariadenie je popísané v knihe P. Velichkova a V. Khristova (obr. 15.4). Je pripojený na dvojvodičové vedenie, má vlastný zdroj, ktorý je možné vypnúť pomocou spínača SA1. Tento spínač (tlačidlo) zároveň umožňuje prepnúť slúchadlo (v ktorom je zariadenie zmontované) z príjmu na vysielanie. V režime príjmu je batéria napájajúca zosilňovač vypnutá. Zariadenie môže byť v stave „prijímanie“ neobmedzene dlho. Po stlačení tlačidla SA1 sa zapne dvojstupňový nízkofrekvenčný zosilňovač. Telefónna kapsula sa stáva mikrofónom, linka s pripojenými telefónmi účastníkov je jej záťažou. Výhodou takéhoto obvodového riešenia je, že počet slúchadiel (počet účastníkov) pripojených k linke nie je obmedzený, väčšinou však nie viac ako desať.

Okrem organizácie komunikačnej linky je nemenej relevantná otázka rovnakých príležitostí na ovládanie záťaže z niekoľkých konzol. S takýmito úlohami sa stretávame v poľnohospodárstve alebo v každodennom živote, keď je potrebné zapnúť osvetlenie pri vchode do dlhej chodby a zhasnúť svetlo pri odchode z nej. Existuje mnoho riešení obvodov, ktoré vám umožňujú vykonať túto úlohu s použitím minimálneho počtu vodičov. Niektoré z nich možno nájsť na obr. 15.5 - 15.11.

Zariadenie (obr. 15.5) umožňuje zapnúť / vypnúť prúd v záťaži z dvoch (alebo viacerých) ovládacích panelov pri použití zdroja jednosmerného prúdu [R 2 / 73-48]. Obvod využíva vlastnosť polovodičovej diódy viesť prúd iba s jednou polaritou privedeného napätia. Prepínače SA1 a SA2, inštalované na opačných stranách linky, umožňujú meniť polaritu napájacieho napätia. Preto, keď je polarita obrátená, dióda bude zatvorená a prúd nebude prechádzať záťažou. Zapnutím (prepnutím polohy) ktoréhokoľvek z prepínačov sa opäť zmení polarita a tým sa zabezpečí „správne“, priame pripojenie diódy k prerušeniu vedenia a tok prúdu záťažou. Ako záťaž (obr. 15.5) možno použiť zvukový generátor alebo LED s obmedzovacím odporom. Pre vlastné zlepšenie obvodu sa odporúča premýšľať o tom, ako je možné ovládať záťaž pomocou troch alebo viacerých ovládacích panelov.

Pre viackonzolové spínanie záťaží, napríklad svetelných lámp, zo zdroja jednosmerného alebo striedavého prúdu, sú obvody znázornené na obr. 15.6 a 15.7. Spínače SA1 a SA2, ako aj SA3, vám umožňujú nezávisle zapínať / vypínať svetlo v dlhej chodbe. Tento obvod používa tri vodiče.

Štvorvodičové vedenia dvojpanelového ovládania sú znázornené na obr. 15.8 a 15.10. Schéma spínania troch záťaží na dvoch vodičoch je znázornená na obr. 15.9.

Obvody (obr. 15.8 a 15.9) sú vyrobené pomocou relé. To komplikuje zariadenie, ale umožňuje použitie vodičov s malým prierezom pre riadiace vedenie, pretože riadiaci prúd relé a prúd spotrebovaný na napájanie niekoľkých svetelných lámp sa stokrát líšia.

Ak chcete skontrolovať výkon znázornený na obr. 15,5 - 15,8 obvodov, môžu byť napájané z nízkonapäťového usmerňovača a namiesto žiaroviek použiť na indikáciu LED-odporovú reťaz (obr. 15.8). Hodnotu tlmiaceho odporu R (v kΩ) možno vypočítať pomocou vzorca:

Úplne iný princíp ovládania záťaže pomocou neobmedzeného počtu sériovo zapojených konzol - tlačidiel je znázornený na obr. 15.11.

V počiatočnom stave je sieťové napätie cez zhášací kondenzátor C1 a odpor R1 privádzané do usmerňovača (VD1 - VD4). Na výstupe usmerňovača je pripojená zenerova dióda, ktorá obmedzuje napätie na riadiacom obvode na 15 V. Paralelne so zenerovou diódou je zapojený rezistor R2 a kondenzátor C2 (malá kapacita), okrem toho vysoko- kapacitný kondenzátor C3 (1000 μF) je pripojený cez diódu VD5, paralelne ku ktorej je pripojený sériovo zapojený tyristor VS1 a vinutie relé K1. Riadiaca elektróda tyristora je pripojená ku katóde diódy VD5.

Keď krátko stlačíte niektoré z tlačidiel SB, napájacie napätie sa vypne, kondenzátor C2 sa okamžite vybije cez odpor R2 a riadiaca elektróda tyristora sa pripojí ku kondenzátoru C3 cez tento odpor. Keď je kondenzátor C3 vybitý, tyristor sa odblokuje. Relé je pod napätím a svojimi kontaktmi zapína záťaž. Pretože po uvoľnení tlačidla sa napájacie napätie znovu pripojí k obvodu, kondenzátor C3 sa udržiava v nabitom stave a tyristor je vodivý. Ak chcete záťaž vypnúť, stlačte a približne na sekundu podržte ktorékoľvek z ovládacích tlačidiel. Kondenzátor C3 bude úplne vybitý, tyristor bude deaktivovaný, relé a záťaž budú vypnuté.

Literatúra: Shustov M.A. Praktický obvod (kniha 1), 2003