Brevet FR2080836A1 — publié le 19711126

La présente invention concerne des matrices de points de croisement à sélection par coordonnées pour la téléphonie automatique et plus précisément de telles matrices dans lesquelles les points de croisement sont des interrupteurs à tiges souples magnétiques. On connait déjà des matrices de points de croisement à sélec tion par coordonnées dont les points de croisement sont les interrupteurs à tiges ou lames souples magnétiques en enveloppe scellée et dont les organes de commande sont des aimants permanents qui peuvent occuper par rapport aux interrupteurs à tiges deux positions selon les mouvements de deux barres croisées. Les lames de l'interrupteur sont sensiblement en prolongement; dans l1une de sea positionna aimant crée un champ magnétique parallèle aux lames et l'interrupteur est fermé; dans autre position, la com posant du champ parallèle aux lames est nulle et l'interrupteur est ouvert. Ces matrices sont des commutateurs cross-bar à barres mobiles qui stusent en service. L'objet principal de l'invention est de réaliser une matrice à points de croisement à interrupteurs à tiges sans barres mobiles. On connait également des matrices à points de croisement à interrupteurs à tiges sans barres mobiles dans lesquelles les points de croisement comprennent non seulement des interrupteurs à tiges mais également des bobines et des circuits magnétiques asso cives individuellement à des interrupteurs et connus sous le nom de commutateurs ferreed. Chaque point de croisement est complexe et cher. Un autre objet de 11 invention est de réaliser une matrice à points de croisement à interrupteurs à tiges sans bobines. La matrice de points de croisement formés d'interrupteurs à tiges souples magnétiques comprend un cadre rectangulaire en matériau magnétique, deux aimants permanents allongés situés le long des premier et second cotés adjacents du cadre et de part et d'autre de celui-ci, une pluralité de bobines à noyau magnétique situées le long des troisième et quatrième côtés adjacents du cadre et de part et d'autre de celui-ci, une double pluralité de traverses en matériau magnétique formant un premier et un second ensembles de barres croisées et reliant respectivement l'ai- mant situé le long du premier côté aux noyaux magnétiques des bobines situées le long du troisième c8té du cadre et l'aimant situé le long du second coté aux noyaux magnétiques des bobines situées la long du quatrie5ne coté du cadre et des interrupteurs à tiges souples magnétiques perpendiculaires au plan du cadre et joignant une barre du premier ensemble à une barre du second ensemble. L'invention va maintenant Autre décrite en détail en relation avec les dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 représente un interrupteur à tiges; - la Fig. 2 montre les fluxqniddyent traverser un interrupteur à tiges pour qutil soit actionné à la fermeture, maintenu à la fermeture, actionné à l'ouverture; la Fig. 3 représente une matrice à points de croisementjavec un seul point de croisement à interrupteur à tiges représenté, dans laquelle le cadre magnétique général est plan; - la Fig. 4 represente une matrice à points de croisement , avec un seul point de croisement à interrupteur à tiges représenté, dans laquelle le cadre magnétique général est gauche;; - la Fig. 5 représente la matrice à points de croisement de ltinvention; et - les Figs. 6 et 7 sont des variantes de la matrice de la Fig. 5 mais avec un seul point de croisement représenté. La Fig. 1 représente un interrupteur à tiges 10. il comprend une enveloppe scellée 1 dans laquelle règne le vide ou un gaz inerte et deux tiges souples, magnétiques 2 et 3, dont l'une des extrémités est scellée dans 11 enveloppe 1 et dont les autres. extrémités sont en regard mais au repos séparées l'une de l'autre. Si on applique respectivement aux deux tiges 2 et 3 de l-tinterrup- teur des champs magnétiques de valeur -suffisante et dirigés selon la direction des tiges et en concordance, l.intérrupteur est fermé. Si au contraire les champs magnétiques appliqués aux deux tiges sont en opposition, l'interrupteur est ouvert. En se référant maintenant à la Fig. 2, on a représenté un axe des flux dans l'interrupteur à tiges. Le flux a est le flux d'attraction et le flux #m est le flux de maintien. Si le flux m dans l'interrupteur ouvert +X10 o est plus grand que #a, celuici se ferme. Si le flux dans l'interrupteur fermé #10,1 est compris entre m et aS celui-ci reste fermé. Si le flux dans l'interrupteur ouvert #'10,1 est suffisamment inférieur au flux de maintien, celui-ci s'ouvre. Si le flux dans I1 interrupteur ouvert #10,0 est peu au dessous du flux de maintien, celui-ci reste ouvert.Les flux #10,0 et #10,1 qui correspondent au main- tien ouvert et au maintien fermé sont donnés par les aimants; les flux +10 0 et #'10,1 qui eorrespondent à la fermeture et à l'ou 1 verture sont donnés par les aimants et les électro-aimants. En se réfdrant à la Fig. 3, un interrupteur à tiges magnétiques est représenté en 10; il est enfilé dans deux trous dans deux barres magnétiques 11 et 21 formant deux ponts magnétiques orthogonaux par rapport à un cadre rectangulaire magnétique plan 100. Le cadre 100 et les barres 11 et 21 sont en fer doux à per méabilité magnétique élevée et à faible rémanence. Le premier pont magnétique est constitué par l'aimant permanent 15 logé le long du c8té MN du cadre 100 et perpendiculaire à ce coté, d2un noyau de fer doux 16 logé le long du côté KL du cadre 100 et perpendiculaire à ce côté, enfin par la barre 11 joignant l'aimant 15 au noyau 16. Une bobine 17 est disposée autour du noyau 16 et un entrefer non-magnétique 18 sépare le noyau 16 de la barre 11. Le second pont est constitué d'un aimant permanent 25 logé le long du ceté LM et perpendiculaire à ce cote, dtun noyau de fer doux 26 logé le long du côté KN et perpendiculaire à ce côté, enfin par la barre 21 Joignant l'aimant 25 au noyau 26. Une bobine 27 est disposée autour du noyau 26tS Ltinterrupteur 10 est placé de telle façon que la barre 11 soit en face de la tige souple 2 et la barre 21 en face de la tige souple 3 Le point de contact 4 des deux tiges se trouve ainsi équidistant des barres 11 et 21. Les aimants permanents 15 et 25 délivrent des forces magnétomotrices F15 et F25. Ces forces magnétomotrices sont en série, le pôle Sud S15 de l'aimant 15 est relié magnétiquement au pôle Nord N25 de 11 aimant 25 par le cadre magnétique 100. Autre part la barre 11 se trouve au potentiel magnétique du pôle N15 et la barre 21 au potentiel magnétique du pôle S25. Par aimantation induitetune des tiges souples de l'interrupteur 10 se trouve donc à un potentiel magnétique Nord et l'autre à un potentiel magnétique Sud. Si l'on désigne par R10,0 la réluctance de l'interrupteur ouvert et par R10,1 la réluctance de l'interrupteur fermé, par R16 et R26 les réluctances des noyaux 16 et 26 et par R18 la réluctance de l'entrefer 18 et si l'on admet que la réluctance des circuits principal et secondaire sont négligeables devant R16, R26, R18, il est possible d'écrire R16 + R26 + R18 # R10,0 On peut dire que la réluctance (R16 + R26 +R18) constitue un court-circuit magnétique pour la réluctance de l'interrupteur ouvert. Le fonctionnement du point de croisement est le suivant a) - En l'absence de tout courant dans les bobines 17 et 27, le flux traversant l'interrupteur ouvert est insuffisant à provoquer sa fermeture. L'interrupteur reste ouvert. b) - Si une impulsion de courant est envoyée simultanément dans les bobines 17 et 27 de façon que la bobine 17 crée un pôle Nord N16 sur la barre 11 et la bobine 27 un pôle Sud S26 sur la barre 21, une force magnétomotrice F16 de sens inverse à F15 et une force magnétomotrice F26 de sens inverse à F25 sont créés. Le flux dans l'interrupteur qui était devient étant supérieur à 0 as l'interrupteur se ferme. c) - Après suppression des impulsions de courant dans les bobines 17 et 27, la réluctance de l'interrupteur fermé devient 10,1 est choisi supérieur à m et lXinterrupteur reste fermé. d) - Si l'on envoie une impulsion de ourant dans la seul bobine 17 ou dans la seule bobine 27 en sens inverse que pour la serme- ture, c'est-à-dire dans un sens tel qu'un pôle Sud soit formé sur la barre 1 1 ou un pôle Nord sur la barre 21, on a #'10,1 est choisi inférieur à + m et très faible et l'interrupteur s'ouvre. En se référant maintenant à la Fig. 4, le circuit magnétique au lieu de comprendre un cadre plat et deux buses croi4Es de part et d'autre de ce cadre, comprend un cadre gauche 200 dont les côtés KL et MN d'une part et LM et KN d'autre part ne sont pas dans un meme plan mais dans deux plans séparés et sont raccordés par des montants parallèles 40. La barre 31 est dans le plan des côtés LM et EN et la barre 41 est dans le plan des côtés KL et MN. L'encombrement en épaisseur du circuit magnétique est ainsi diminué. De plus le point de croisement sur la Fig. 4 comprend trois interrupteurs à tiges parallèles 101, 102, 103 dont les bouts sont logés dans trois trous 32 de la barre 31 et trois trous 42 de la barre 41. En se référant maintenant à la Fig. 5, la matrice de points de croisement comprend un circuit magnétique 200 qui est identique au circuit magnétique de la Fig. 4. Le long du côté X est disposé un aimant permanent allongé 35 et le long du côté LM est disposé un aimant permanent 45. Sur le côté KL sont disposées régulièrement dix bobines à noyaux magnétiques 361, 362,...3610 et sur le côté LM dix bobines à noyaux magnétiques 46r, 462, Dix barres en fer doux 311 à 311o relient l'aimant 35 aux noyaux des bobines 36r à 36ro et dix barres en fer doux 411 à 411o relient l'aimant 45 aux noyaux des bobines 461 à 461o. Trois interrupteurs à tiges 10 constituent chaque point de croisement. Deux plaques 37 et 47 comprenant des trous maintiennent les bouts des interrupteurs à tiges 10 et deux circuits imprimés 38 et 48 permettent de connecter les bornes des interrupteurs à tiges aux circuits dtentrée et de sortie de la matrice de commutation par 12 intermédiaire de connecteurs tels que 39. Les Figs. 6 et 7 représentent des variantes de matrices conformes à l'invention dans lesquelles, comme dans la Fig. 4, seul un point de croisement est représenté. Dans la Fig. 6, les aimants permanents 15 et 25 sont remplacés respectivement par autant d1électro-aimants 115 qu'il y a de barres 31 et par autant d'électro-aimants 125 qutil y a de barres 41. Les bobines de ces électro-aimants peuvent titre connectées soit en série, soit en parallèle, soit en série-parallèle. L'avantage du remplacement des aimants par des électro-aimants réside dans le fait qu'il est possible de faire fonctionner le commutateur dans les mimes conditions que ci-dessus mais en plus de pouvoir mettre a11 repos si=niultane'm0nt tous les interrupteurs au travail par action sur toutes les bobines remplaçant des aimants permanents ou sur certains interrupteurs seulement par action sur un nombre limité de ces bobines. Un autre avantage réside dans le fait qu'il est possible de créer dans la totalité ou certains interrupteurs un flux négatif de polarisation dont dont la valeur, inférieure au flux d'attractionag est cependant suffisante pour créer une inhibition des interrupteurs parcourus par ce flux. Dans la Fig. 7, les aimants 15 et 25 de la Fig. 4 sont remplacés par les pièces de fer doux 215 et 225 et les bobines 115 et 1252 des électro-aimants à courant continu et les bobines 17 et 27 des électro-aimants de connexion et de déconnexion sont montées sur les mEmes noyau. Si les forces magnétomotrices P15 et F25 des aimants perma rnts 15 et 25 ont une valeur telle que soit très voisin de en restant inférieur à #m, les forces magnétomotrices F16 et F26 fournies par les bobines 17 et 27 lors de l'envoi simultané d'une impulsion de courant dans ces bobines pourront être réduites et par là môme la consommation en courant de ces bobines, Les bobines pourront avoir un nombre dtampères- tours réduit et la puissance nécessaire au fonctionnement de la matrice sera également réduite. Il en résulte que la quantité d'énergie électrique nécessaire au fonetionnement de la matrice est très faible. - R E V E N DI C A T i O N S - 1 - Matrice de points de croisement à interrupteurs à tiges souples magnétiques à commande magnétique comprenant un circuit magnétique en forme de cadre, un premier et un second aimants permanents allongés situés le long de deux côtés adjacents du cadre, une première et une seconde pluralité de bobines à noyau magnétique échelonnées le long des deux autres côtés adjacents du cadre, une première et une seconde pluralité de barres magnétiques croisées joignant respectivement le premier aimant permanent aux noyaux des bobines de la première pluralité et le second aimant permanent aux noyaux des bobines de la seconde pluralité, une pluralité d'interrupteurs à tiges souples magnétiques perpendiculaires à une barre de la première pluralité et à une barre de la seconde pluralité et maintenus par ces barres et des moyens d'alimenter par des impulsions deux bobines pour la connexion d'un point de croisement et une bobine pour sa déconnexion. 2 - Matrice de points de croisement conforme à la revendication 1 dans laquelle le circuit magnétique en forme de cadre comporte deux côtés opposés situés dans un premier plan et deux autres côtés opposés situés dans un deuxième plan parallèle et sont raccordés par des montants perpn'dicflIaires à cesraansetai'2- deux aimants situés le long de deux côtés adjacents du cadré sont compris entre lesdits plans. 3 - Matrice de points de croisement à interrupteurs à tiges souples magnétiques à commande magnétique comprenant un circuit magnétique en forme de cadre, une première et une seconde pluralité de bobines à noyau magnétique échelonnées le long de deux côtés adjacents du cadre, une troisième et une quatrième pluralité de bobines à noyau magnétique échelonnées le Lòng des deux autres côtés adjacents du cadre, une première et un seconde pluralité de barres magnétiques croisées joignant respectivement les noyaux des bobines de la première pluralité aux noyaux des bobines de la troisième pluralité et les noyaux des bobines de la deuxième pluralité aux noyaux des bobines de la quatrième pluralité, une pluralité d'interrupteurs à tiges souples magnétiques perpendiculaires à une barre de la première pluralité et à une barre de la seconde pluralité et maintenus par ces barres et des moyens d'alimenter par un courant continu les bobines des première et seconde pluralités et par des impulsions deux bobines des troisième et quatrième pluralités pour - a r;.;r-t d'un point de croisement et une bobine de ces mêmes troisième et quatrième pluralités pour sa déconnexion. 4) - Matrice de points de croisement conforme à la revendication 3 dans laquelle les bobines des première et troisième pluralités d'une part et des deuxième et quatrième pluralités d'autre part sont échelonnées le long de deux cotés adjacents du cadre et ont deux à deux des noyaux communs.