Brevet FR2417846A1 — publié le 19790914

L'invention concerne un dispositif de commutation pour central téléphonique spatial, dispositif dans lequel les points de croisement sont disposés selon un arrangement en coordonnées. Cette invention est basée sur le principe, bien connu, de fonctionnement des relais à tiges de contact en matériau remanent sous enveloppe étanche, les enroulements étant bobinés sur l'enveloppe; les points de croisement du dispositif décrit par l'invention sont constitués par des relais de ce type. Certains dispositifs, utilisant ce type de relais, ont pour inconvénient de nécessiter, entre chaque commutation, une action pour le relâchement des points de croisement impliqués dans la commutation précédente. D'autres dispositifs du même genre pallient à ce premier inconvénient, puisque le fait d'exciter un point de croisement fait relâcher, s'il y a lieu, les points de croisement de même abscisse que le point de croisement excité; mais l'emplacement des enroulements par rapport aux tiges de contact est critique et il est nécessaire de séparer par une plaque en alliage ferromagnétique les enroulements qui agissent sur chacune des tiges de contact. I1 existe des systèmes palliant aux inconvénients décrits ci-dessus, mais leur commande nécessite des unités de sélection de ligne et de colonne cons tituées chacune à partir d'un générateur d'au moins deux impulsions successives de polarités opposées. La mise en oeuvre d'une telle commande a l'inconvénient d'être très complexe. Le dispositif objet de la présente invention, remédie à tous les inconvénients énoncés ci-dessus. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de commutation proposé comporte des points de croisement, du type décrit précédemment, à trois enroulements coaxiaux identiques bobinés autour de l'enveloppe sur toute sa longueur ce qui permet de supprimer toute pièce métallique d'isolation, chacun des enroulements étant parcouru par un courant unidirectionnel, ce qui présente pour avantage d'utiliser des impulsions d'une seule polarité. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agencement proposé entraîne d'une part le relâchement automatique de tous les points de croisement dans la colonne où l'un des points de croisement est excité et d'autre part l'isolation galvanique des enroulements de commande de ligne et de colonne. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé de commande du dispositif est très simple car un premier générateur d'impulsions fournit une seule impulsion de commande de colonne et un second générateur fournit une seule impulsion de commande de ligne, pour mettre au travail un point de croisement. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite des cription étant faite en relation avec les figures ci-annexées dans lesquelles la figure I représente un point de croisement conforme à l'invention la figure 2 représente les caractéristiques d'ouverture et de fermeture des relais utilisés comme points de croisement dans le dispositif, obJet de l'invention la figure 3 représente schématiquement un dispositif de commutation uti lisant des points de croisement du type décrit à la figure I la figure 4 représente un schéma, réalisé à l'aide de semi-conducteurs, d'un dispositif bistable temporisé utilisé dans le dispositif décrit à la figure 3 la figure 5a montre l'allure de l'impulsion de commande de colonne Vc la figure 5b montre l'allure de l'impulsion de commande de ligne V1 la figure 6a montre l'allure du champ d'excitation Hc créé, dans une enveloppe scellée, par l'impulsion représentée à la figure 5a la figure 6b montre l'allure du champ d'excitation H1 créé, dans une enveloppe scellée, par l'impulsion représentée à la figure 5b la figure 6c montre l'allure du champ d'excitation H créé, dans une enveloppe scellée soumise aux champs Hc et H1. La figure I représente un point de croisement, conforme à l'invention, du type relais à tiges de contact 5 et 5', en matériau rémanent, insérées dans une enveloppe étanche 4 et à trois enroulements 1, 2 et 3 coaxiaux identiques bobinés autour de l'enveloppe 4 sur toute sa longueur, l'un au-dessus de l'autre (pour des raisons de clarté, on a simplifié la représentation du bobinage). Les deux premiers enroulements (entrées en El, E2, sorties respectivement en SI, S2) sont affectés à la commande de colonne3 le troisième (entrée en E3, sortie en S3) est affecté à la commande de ligne. Les trois enroulements sont parcourus par un courant unidirectionnel. En effet, le courant entre dans l'enroulement I par El et sort par S1, le courant entre dans l'enroulement 2 par S2 et sort par E2, de façon à ce que les champs d'excitation créés soient antagonistes ; enfin, le courant entre dans ltenrou- lement 3 par S3 et sort par E3 de façon à créer dans l'enveloppe un champ d'excitation de même sens que celui créé par l'enroulement 2. On rappelle, à l'aide de la figure 2, le principe de fonctionnement des relais contacts rémanents sous enveloppe étanche et à enroulements bobinés sur l'enveloppe. Pour fermer un relais tel que celui montré à la figure 1, il faut un champ magnétique suffisant pour que les tiges de contact 5 et 5' soient attirées 1'une vers l'autre. Pour cela, on aimante la matière constituant les tiges 5 et 5' par des impulsions de courant appliquées aux enroulements ; le champ magnétique d'excitation H créé par ces impulsions doit avoir une valeur absolue supé rieure à IF. F Pour obtenir l'ouverture du relais, il faut démagnétiser les tiges. Pour cela, il faut créer, à l'aide d'impulsions de courant dans les enroulements un champ d'excitation H de sens inverse à celui créé pour fermer le relais et de valeur absolue supérieure à une valeur lo , mais inférieure à la valeur IF (sinon on obtiendrait à nouveau une fermeture). En fait, dans un dispositif, il est impossible de trouver des relais pour lesquels les valeurs IF d'une part et les valeurs i d'autre part soient rigou 0 reusement les mêmes ; ces valeurs sont réparties sur un intervalle de tolérance, ainsi IF est comprise entre i et IF2 et i IO est comprise entre i et i F1 F2 0 Ol 02 La valeur absolue du champ d'excitation de fermeture doit être supérieure à IF2 9 ce qui permet de fermer le relais le moins sensible du dispositif. On choisit cette valeur égale à 21, c'est-à-dire le double de la valeur absolue I du champ de démagnétisation, qui est comprise entre I02 (valeur qui permet de relâcher le relais le moins sensible) et IF1 (valeur qui permet de fermer le relais le plus sensible). Un dispositif de commutation selon l'invention est représenté à la figure 3; chacune pour simplifier l'exposé, il ne comporte que six lignes, formées/d'un fil. Les fils AXI, AX2, AX3 ont des directions parallèles entre elles et les fils AYI, AY2, AY3, placés parallèlement entre eux, sont disposés perpendiculairement aux fils AXI, AX2, AX3. Les neuf relais utilisés comme points de croisement sont disposés selon un arrangement en deux coordonnées pour pouvoir relier l'un des fils AX avec l'un des fils AY. Par exemple, le relais 7 peut relier .4XI avec AYI. On appelle matrice de connexion l'ensemble des contacts des points de croisement qui sont destinés à relier deux lignes de transmission et on appelle matrice de commande l'ensemble de tous les enroulements des points de croisement. Cette matrice de commande comprend une nappe "ligne" regroupant les enroulements 3 affectés à la commande de ligne. Dans chaque ligne, ces enroulements 3 sont bobinés en série formant une chaîne terminée par une diode. Ainsi, la chaîne des enroulements 3 de la première ligne est terminée par la diode 8. Le rôle de ce diodes est d'éviter la circulation de courants parasites. Les extrémités Y1, Y2 et Y3 de ces chaînes de ligne sont reliées à une unité de sélection de ligne USL munie d'un générateur d'impulsions de commande GL. Cette unité de sélection est du type, bien connu de l'homme de l'art, comprenant des interrupteurs à commande par tension. En outre, les extrémités opposées des chaînes des enroulements 3 sont branchées à la masse. La matrice de commande comprend également une nappe "colonne" regroupant les enroulements 1 et 2 affectés à la comnande de colonne. Les enroulements 1 d'une même colonne sont bobinés en série et chaque chaîne, ainsi constituée, est terminée par une diode. Ainsi, à la figure 3, la chaîne des enroulements 1 de la première colonne est terminée en S par la diode 9. De même, les enroulements 2 d'une même colonne sont bobines en série et chaque chaîne, ainsi cons tituée, est terminée par une diode. Ainsi, la chaîne des enroulements 2 de la première colonne est terminée en E' par la diode 10. Le rôle de ces diodes est d'éviter que le courant circule dans une autre branche que celle voulue. Dans chaque colonne , la sortie S de la chaîne des enroulements 1 et 1'entrée E' de la chaîne des enroulements 2 sont reliées entre elles en XI, X2, X3. Les extrémités XI, X2, X3 sont connectées à une unité de sélection de colonne USC munie d'un générateur d'impulsions de commande GC. Cette unité de sélection de colonne USC est du même type que l'unité de sélection de ligne USL. D'autre part, les entrées E des chaînes des enroulements 1 de chaque colonne ont un point commun CXî connecté à la première borne R de sortie d'un dispositif bistable temporisé 6 schématisé sur la figure 3 ; les sorties S' des enroulements 2 de chaque colonne ont un point commun C32 connecté à la seconde borne T de sortie du dispositif bistable temporisé 6. La borne d'entrée CX de ce relais 6 est branchée à la masse. Au repos, le contact du relais est en R. Quand on applique une différence de potentiel entre CX et l'une des colonnes X, le contact au repos en position R passe en position T, après un temps t correspondant à la temporisation. Le dispositif bistable temporisé 6 peut être réalisé à l'aide de semiconducteurs. La figure 4 représente le schéma d'une réalisation d'un tel dispositif. Sur cette figure 4, la borne d'entrée CX est-reliée à l'émetteur d'un transistor PNP 11 dont le collecteur est relié à la borne de sortie R et dont la base est reliée à la borne de sortie T par l'intermédiaire d'une résistance 15; la borne d'entrée CX est également reliée d'une part à la gâchette G d'un thyristor 12 par l'intermédiaire d'une résistance 14, d'autre part à 1'anode A de ce meme thyristor 12 dont la cathode K est connectée d'une part à sa gâchette G par l'intermédiaire d'une capacité 13 de temporisation, d'autre part à la borne de sortie T. La temporisation t correspond au temps de charge du condensateur 13. Au repos, la capacité 13 est déchargee, la tension entre la gâchette G et la cathode K du thyristor 12 est nulle et le thyristor est bloqué. A l'instant TO, on applique une différence de potentiel entre CX et l'une des colonnes X ; aussi longtemps que la capacité 13 n'est pas chargée le thyristor est bloqué et le transistor 11 conduit, donc le courant passe de CX vers R. A l'instant TO + t, la capacité 13 est chargée, la tension entre l'- anode A et la cathode K du thyristor 12 est pratiquement nulle, le thyristor conduit et le transistor Il est bloqué, donc le courant passe de CX vers T et ceci jusqu'à ce que toute différence de potentiel entre CX et l'une des colonnes X disparaisse. Le fonctionnement complet du dispositif est détaillé à l'aide d'un exemple. Dans cet exemple, la fermeture des relais est obtenue par des valeurs de champ d'excitation négatives. On veut mettre au travail le relais 7 qui se trouve au croisement du fil AXI et du fil AY1 à la figure 3. Pour cela, on applique entre CX et X1, par 1'intermédiaire de l'unité de sélection de colonne USC, l'impulsion Vc de commande d'amplitude V fournie par le générateur GC et représentée à la figure 5a et on applique entre CY et Y1, par l'intermédiaire de l'unité de sélection de ligne USL, l'impulsion Vl de commande d'amplitude V fournie par le générateur GL et représentée à la figure 5b. A l'instant TO, le relais 6 est au repos, donc un courant circule dans tous les enroulements 1 de la première colonne, ce courant crée un champ Hc de valeur +I (voir fig. 6a). La valeur de ce champ entraîne le relâchement selon le principe exposé plus haut ; donc dans la première colonne tous les contacts viennent au repos ou restent au repos, s'ils étaient déjà dans cet état. A l'instant T1, un courant circule dans tous les enroulements 3 de la première ligne, ce courant crée un champ d'excitation Hl (voir fig. 6b) de valeur -I opposée au champ Hc. Dans les relais de la première ligne autres que le relais 7, ce champ Hl est sans action et dans le relais 7, le champ résultant H (voir figure 6c) est nul donc également sans action. A l'instant T'O égal à TO + t (on rappelle que le temps t correspond à la temporisation du dispositif bis table 6) le contact du dispositif bistable vient en position T (travail), ce qui a pour effet de supprimer le courant dans les enroulements I de la première colonne et d'établir un courant dans les enroulements 2 de cette première colonne. Ce courant crée un champ de valeur -I (voir fig. 6a) qui est sans action sur les relais, sauf sur le relais 7 où on a une superposition des deux champs Hc et HI, ce qui donne un champ H (voir fig. 6c) de valeur -21 suffisant pour mettre en contact les tiges du relais 7. La retombée des tensions peut intervenir à des instants quelconques : ainsi T2 peut précéder T3, comme c'est le cas sur les fig. 5a et 5b, ou encore T3 précéder T2 ou bien eneore T2 et T3 peuvent être confondus. De même la temporisation t n'a pas non plus à être définie de façon précise, l'essentiel étant au minimum de laisser un temps suffisant pour mettre les relais au repos entre TO et T'O. Ce T1O.Ce dispositif peut s'appliquer à toute matrice de taille usuelle, le nombre de contacts de chaque relais pouvant être quelconque. La réalisation des matrices, selon l'invention, est très simplifiée étant donné la suppression de toute pièce d'isolation des enroulements et étant donné le bobinage en série des enroulements analogues, ce qui présente comme avantage supplémentaire d'augmenter la fiabilité des équipements par suppression de nombreux points de soudure. L'agencement proposé assure l'isolement galvanique des nappes de commande de ligne et de colonne, en effet les deux nappes n'ont aucun point commun. Le procédé de commande est très simple, il n'utilise qu'une seule impulsion pour la commande de colonne et une seule impulsion pour la commande de ligne, avec une seule contrainte, la seconde impulsion apparaît quand la première est présente. D'autre part, ces impulsions peuvent être brèves, par exemple de l'ordre de la milliseconde. La durée des impulsions est en fait imposée par les contraintes extérieures au dispositif. En outre la puissance nécessitée par la commande est faible car la fermeture est produite par addition de flux, ce qui donne le meilleur rendement. Enfin, il est possible de réaliser des doubles connexions de deux colonnes avec une ligne ou de deux lignes avec une colonne. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec-un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commutation pour central téléphonique spatial dans lequel les points de croisement, destinés à connecter entre elles des lignes, formées d'au moins un fil, sont disposés selon un arrangement en coordonnées, carac térise en ce que les points de croisement sont du type relais à tiges de contact, en matériau rémanent, insérées dans une enveloppe étanche et à trois enroulements coaxiaux identiques bobinés autour de l'enveloppe sur toute sa longueur. 2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, comportant deux matrices superposées, une matrice de connexion regroupant tous les contacts des points de croisement et une matrice de commande regroupant tous les enroulements, caractérisé en ce que la matrice de commande comprend deux nappes d'enroulements isolées galvaniquement - une nappe "ligne" comprenant les enroulements de commande de ligne, à raison d'un enroulement par point de croisement, bobinés en série dans chaque ligne et constituant ainsi des chaînes de ligne, - une nappe "colonne" comprenant les enroulements de commande de colonne, à raison de deux enroulements par point de croisement, un premier et un second, les enroulements analogues étant bobinés en série dans chaque colonne et cons tituant ainsi deux chaînes dans chaque colonne. 3. Dispositif de commutation selon la revendication 2, dans lequel chacune des chaînes d'enroulements comporte à son extrémité une diode, caractérisé - en ce que dans chaque colonne, la sortie de la chaîne des premiers enrou lements est reliée à l'entrée de la chaîne des seconds enroulements, - en ce que les entrées des chaînes des premiers enroulements de colonne ont un point commun connecté à la premiere des deux bornes de sortie d'un dispositif bis table temporisé, - en ce que les sorties des chaînes des seconds enroulements de colonne ont un point commun, connecté à la seconde borne de sortie du dispositif bistable temporisé cité ci-dessus. 4. Dispositif de commutation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif bistable temporisé est réalisé à l'aide de semi-conducteurs de telle sorte que la borne d'entrée est reliée à l'émetteur d'un transistor PNP dont le collecteur est relié à la première borne de sortie et dont la base est reliée à la seconde borne de sortie par l'intermédiaire d'une résistance, la borne d'entrée est également reliée d'une part à la gâchette d'un thyristor par I'intermédiaire d'une résistanca, d'autre part à l'anode de ce même thyristor dont la cathode est connectée d'une part à sa gâchette par l'intermédiaire d'une capacité de temporisation d'autre part à la seconde borne de sortie. 5. Procédé de commande du dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 dans lequel les chaînes de commande de colonne sont connectées à une unité de sélection de colonne munie d'un premier générateur d'impulsions et les chaînes de commande de ligne sont connectées à une unité de sélection de ligne munie d'un second générateur d'impulsions, procédé caractérisé en ce que, pour chaque commutation, le premier générateur fournit une seule impulsion de commande de colonne, qui est dirigée par le dispositif bistable temporisé dans un premier temps sur les chaînes des premiers enroulements affectés à la commande de colonne, dans un second temps sur les chaînes des seconds enroulements affectés à la commande de colonne, et en ce que le second générateur fournit une seule impulsion de commande de ligne, qui apparaît lorsque l'impulsion de commande de colonne est présente.