JPH09505187A - 電気スイッチングアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は一対の入力端子（１０２、１０４）および２^p対の出力端子（１０６ａ、１０６ｂ）を有するスイッチング装置に関する。スイッチはｐ行のスイッチＫ_i,jからなっており、ｉ番目の行は２ⁱ個のユニットスイッチを有している。また、所与の行のすべてのスイッチの状態を一緒に制御することを可能とし、これによって入力端子の対を出力端子の任意の対に接続することを可能とする制御回路（１０８）も備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 電気スイッチングアセンブリ 本発明は電気スイッチングアセンブリに関する。 より詳細には、本発明はスイッチング装置への一対の入力端子をスイッチング 装置のｎ対の出力端子の任意の対に選択的に接続することを可能とする制御可能 な装置に関する。 このような電気スイッチングアセンブリを利用できることが有益な多くの機会 がある。これは特にカプラによって幹線路に結合された分岐線を介して幹線路に 接続される各種の電気部品の間の電気伝送特性を決定し、検証する自動電気テス ト装置に当てはまる。いくつかの電気施設は、各種の電子部品または電気部品、 特に、センサまたはアクチュエータによって構成された、単一の幹線路を介して データを交換する電子部品または電気部品を有していることが判明している。こ のタイプの接続は通常、「バス」または「ハーネス／バス」と呼ばれる。この配 置は、特に、ロケットの各種のセンサまたはアクチュエータを相互接続するため の、たとえば、宇宙ロケットに接地される種類の電気回路で見られる。このよう なロケットやその打ち上げコストが与えられた場合、その各種の構成要素の間の 電気接続 部材を完全にテストしてから、ロケットまたは何らかの同様な設備に取り付けて 、破損または不完全な作動のリスクを回避できることがきわめて重要であること は明らかである。 宇宙施設という特別な場合には、このタイプの「ハーネス／バス」相互接続は 規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−１５５３Ｂを満たさなければならない。しかしながら、他 のタイプの設備の場合には、相互接続が同じタイプの規格に準拠していることを 検証する必要がある。 一般に、各種の相互接続システムを異なる構成でテストしなければならない。 すなわち、分岐線によって接続されている構成要素の各々が送信機として挙動す る場合、これが受信機として挙動する場合、入力負荷をこれに印加して、カード 、すなわち電子回路をシミュレートする場合、および、おそらくは、以下で「サ ブスクライバ」と呼ぶ受信機または送信機の一方を短絡するか、開回路とするか して、設備全体としての損傷をシミュレートし、このような構成での挙動を、順 次、テストしなければならない。 ハーネス／バスを使用して多数の、たとえば約１０個の構成要素を相互接続す る場合、各分岐線が幹線路に適切に結合され ていることを確認するためにテストされる異なる構成の数はきわめて多くなるこ とが容易に理解されよう。 本質的に手動のものであり、自動のものではない手段である現在使用されてい る手段の場合、すべての構成を適切にテストするために必要となる時間は極端に 長いものとなる。したがって、限られた数の重要な構成だけが実際にはテストさ れる。このようなテスト手順はもっとも頻繁に生じる種類の破損または損傷を統 計的に検出できるものであるが、相互接続設備をその考えられる構成のすべてで 適切に作動することを確認することはできないことが理解されよう。 上記で簡単に概略を述べたように、相互接続のこのシステムおよびその作動の 質がコストがきわめて高いロケットや類似の機器の作動に重要な点である場合、 できるだけ完全な態様で、すべての電気ラインが適切に作動していることを確認 してから、システムをロケットに取り付けるのが有利である。 このような電気テスト施設が完全にコンピュータ手段の制御下にあることも理 解されよう。それ故、スイッチングアセンブリがコンピュータ命令による制御に 都合がよいものであることがきわめて重要である。 最後に、きわめて正確で、再現性のある測定値を得るために、スイッチングア センブリのアーキテクチャが干渉効果の発生を回避することが重要であり、また 入力端子対をｍ対の出力端子のうちの一対と接続するためにスイッチによって規 定される特定の電気径路に応じて電気特性に変動が生じてはならないことがわか る。 この目的を達成するために、本発明によれば、電気スイッチングアセンブリは 、 前記スイッチングアセンブリの前記入力を形成する二つの外部端子と、 ｐ行のスイッチであって、行ｉが２ⁱ個のスイッチを有しており、各スイッチ が入力端子、第一および第二の出力端子、および前記入力端子を前記第一の出力 端子または前記第二の出力端子に選択的に接続する制御可能な電気接続手段を有 しており、行ｉのスイッチの前記第一および第二の出力端子の各々が行ｉ＋１の それぞれのスイッチの入力端子に電気的に接続されており、二つの外部端子が第 一の行の二つのスイッチのそれぞれの入力端子に電気的に接続されているｐ行の スイッチと、 同一行のすべてのスイッチに関して、二進値の制御状態に応 じて、入力端子が第一の出力端子に接続されるか、第二の出力端子に接続される という態様で、同一行のすべてのスイッチの制御可能な電気接続手段を制御する 制御手段とを備えており、 ２^p個の第一の出力端子の各々および２^p個の第二の出力端子の各々がスイッチ ング入力端子または出力端子のそれぞれに接続されており、スイッチの行の制御 手段の二進値の制御状態の各組合せに関して、前記スイッチングアセンブリの二 つの外部端子がスイッチング入力端子または出力端子のいずれかの単一対に接続 できるように、ｉ番目の行の第一および第二の出力端子がその行のスイッチの入 力端子に接続されている。 スイッチングアセンブリが行に編成されたスイッチのセットの二進値のツリー 構造によって構成されていることが理解されよう。所与の行に属するスイッチの 状態は同時に変えられ、各スイッチラインのＯＮ状態によって、スイッチングア センブリ外の端子をスイッチング入力または出力端子の単一対に電気的に接続す ることが可能となり、端子の前記対自体は分岐線状態回路、すなわち「サブスク ライバ」カードに接続される。このツリー構造はスイッチングアセンブリの制御 を単純化することを可能とするとともに、外部入力端子をスイッチング出力端子 へ独自の態様で接続することを可能とする。この構成は線の長さを短くする役割 もする。 本発明の他の特徴および利点は非限定的な例である本発明の好ましい実施の形 態についての以下の説明を読むことによってより明らかとなろう。この説明は添 付図面を参照するものであり、添付図面において、 第１図は、本発明のスイッチングアセンブリを示す図であり、 第２図は、電気テスト装置全体のブロック図であり、 第３図は、送信モードのスイッチングアセンブリを「サブスクライバ」カード とともに示す図であり、 第４図は、第３図と同様であるが、受信モードのスイッチングアセンブリを示 す図である。 スイッチングアセンブリの好ましい実施の形態を、まず第１図を参照して説明 する。 スイッチングアセンブリ１００は総括的な符号Ｋの付いたｐ行のユニットスイ ッチからなっている。スイッチの第一行は二つのユニットスイッチＫ_1,1および Ｋ_1,2によって構成されており、これらの入力 には総括的な符号ａが付けられ ており、かつスイッチングアセンブリのそれぞれの入力端子１０２およ び１０４に接続されている。一般に、各スイッチＫ_i,jはそれぞれ符号ｂおよび ｃが付けられた二つの出力端子を有している。スイッチの第二行はＫ_2,1からＫ_{2 ,4} という符号の付いた四つのユニットスイッチを有している。行ｉのスイッチの 各第一の出力端子ｂは行ｉ＋１のそれぞれのスイッチの入力端子ａに接続されて おり、行ｉのスイッチの各出力端子ｃは行ｉ＋１の異なるそれぞれのスイッチの 入力ａに接続されている。スイッチのツリー構造がこのようにして得られ、各行 ｉは行ｉ−１のスイッチの二倍の数のスイッチを有している。より一般的には、 ユニットスイッチＫ_i,jの行ｉは２ⁱのスイッチを有している。検討している例に おいて、スイッチングアセンブリは四行のユニットスイッチを有しており、これ は四番目の行がＫ_4,1からＫ_4,16という符号の付いた２⁴のスイッチを有している ことを意味する。最後の行のユニットスイッチＫの出力ｂおよびｃはそれぞれス イッチングアセンブリの正の外部出力端子１０６ａおよびスイッチングアセンブ リの負の外部出力端子１０６ｂに接続されている。 第１図からわかるように、スイッチはユニットスイッチのラインと同数、すな わち検討している例では四つの制御出力 １１０を有している制御ユニット１０８を有している。制御装置１０８の各出力 １１０は同一の行のユニットスイッチの入力ａを出力端子ｂに同時に、あるいは 出力端子ｃに同時に接続する働きをする。スイッチ１００に対する全制御命令は それ故、行ｉのユニットスイッチＫがこれらの入力ａをこれらの端子ｃに接続す る位置、あるいはこれらの入力ａをこれらの端子ｂに接続する位置にあるか否か を示す四つの二進数からなっている。 行ｉのユニットスイッチＫ_iの出力ｂおよびｃと、行ｉ＋１のスイッチＫ_i+1の 端子ａの間の電気接続は、スイッチングアセンブリの入力１０２および１０４を スイッチ１０６ａおよび１０６ｂの外部出力端子のいずれかの一対で、その一対 だけに接続するようなものである。第１図は前記の電気接続の考えられる構成を 示す。 換言すると、制御信号をスイッチ１００の制御装置１０８の制御入力１０８ａ に印加た場合、各種の行のユニットスイッチは、入力１０２および１０４を外部 出力端子１０６ａおよび１０６ｂの選択された対に接続するのを可能とする状態 を取る。 ユニット２極スイッチＫは任意の種類のものでよい。同様に、第１図に単に破 線で示されているスイッチの可動接点制御手段 も任意の種類のものでよい。詳細にいえば、状態が光カプラによって制御される リレーを使用することができる。 スイッチングアセンブリ１００のツリー構造にはさまざまな利点がある。信号 発生器に接続されている外部端子に接続したり、あるいは測定装置を「サブスク ライバ」カードに接続されている２^p対の端子のうちの選択された対に接続する のにはｐ個の二進値を与えるので十分なのであるから、スイッチング制御が単純 化される。また、端子の入力対と出力端子のいずれかとの間に規定された各電気 径路は同数の中間接点を有しており、これによって電気径路にかかわりなく同一 の導電品質が確保され、電気径路長もすべてほぼ等しくなる。さらに、ユニット スイッチの各位置に関し、ユニットスイッチは二本の電気径路を規定するだけで あり、これらの電気径路は実際には入力端子から一対の出力端子まで延びている ものであり、入力端子から見て部分的径路が規定されておらず、これによって入 力端子に接続している部分的径路によって生じることのある干渉現象が回避され る。 ハーネス／バスを電気的にテストし、第１図のスイッチを使用する装置全体を 、第２図を参照して以下で説明する。 第２図において、テスト装置１２に接続されたテスト対象のバス１０が示され ている。バス１０はｎ本の分岐線１６が接続された幹線路１４によって構成され ている。各分岐線１６は電気カプラ１８によって幹線路１４に接続されている。 電気テスト装置１２はバス１０に対して実施される一連のテストを適用し、制 御する制御ユニット２０、オシロスコープやレコーダなどの電気測定装置２２、 制御可能な電気信号発生器２４、それぞれ２６および２８という参照符号の付い ている第一および第二の電気スイッチ、ならびに全体的に参照符号３０が付けら れており、簡単のために以下で「サブスクライバ」カードと呼ぶｍ個の分岐線状 態回路によって構成されている。 スイッチ２６および２８は第１図を参照して説明したアーキテクチャを有して いる。 制御ユニット２０は本質的に、プログラムメモリ３４が接続されたコンピュー タ機械３２を備えており、このコンピュータは作動すべきバス１０に各種の構成 のテストを適用することを可能とする。コンピュータ制御装置３２には表示用で あり、結果を印刷する手段３６が接続されていることが好ましい。コンピュータ 制御装置３２は変換器３８にも結合されており、この 変換器はコンピュータが出す命令を実行可能な制御信号に変換し、テスト装置１ ２の各種の構成要素の状態を制御することを可能とする。コンピュータ制御装置 ３２は電気信号発生器２４の制御入力２４ａにも接続されて、検討対象のテスト ステージに印加される電気信号の形態を規定する。 より詳細には、第２図に示すように、バス１０の各分岐線１６は「サブスクラ イバ」カード３０の入力および／または出力に接続されている。各「サブスクラ イバ」カード３０は第一のスイッチ２６の出力４０、および第二のスイッチ２８ の入力４２に接続されている。スイッチ２６の入力４４は電気信号発生器２４の 出力に接続されており、第二のスイッチ２８の出力４６は電気測定装置２２の入 力に接続されている。変換器３８はスイッチ２８の制御入力２８ａに接続されて いる第一の出力４８、および第一のスイッチ２６の制御入力２６ａに接続された 第二の制御出力５０を有している。 第３図および第４図を参照して以下で詳細に説明するように、スイッチ２６に より、その入力４４を前記スイッチの出力４０の一つに、従って、ｍ枚の「サブ スクライバ」カード３０の一つに接続することが可能となる。同様に、スイッチ ２８はその 入力４２の一つ、すなわち、「サブスクライバ」カード３０の一つを、それ自体 の出力４６、すなわち、測定装置２２に接続する働きをする。変換装置３８は「 サブスクライバ」カード３０の各々の制御入力３０ａに印加される第三の制御出 力５２を含んでいる。変換器はその出力５２を使用して、各「サブスクライバ」 カードに制御信号を引加し、以下で詳細に説明するように、どの制御信号が「サ ブスクライバ」カード３０の入力３０ａに印加されているかに応じて、テストス テージ中に分岐線１６の各々の状態を規定する働きをする。各サブスクライバカ ードはこのカードが接続されている分岐線を電気信号発生器２４または測定装置 ２２に接続することができ、あるいはいずれにも接続しないことができる。この ような状況において、制御信号はサブスクライバカードを、対応する分岐線１６ を短絡する状態、またはこれに印加される正規の作動負荷を表す状態にすること ができる。 第２図から第４図の電気テスト装置１２が作動する態様を以下で説明する。一 連のテストの各ステップに関して、一本の分岐線は送信を行い、一本の分岐線は 受信を行い、他の分岐線は断線をシミュレートするために短絡されるか、開回路 とされる かのいずれかとなり、あるいはこれらの正規の負荷に接続されする。テストステ ップを実施することは、従って、送信分岐線１６の数、受信分岐線１６の数、お よび他の分岐線の各々の状態を規定するプログラム３４からなる。また、送信分 岐線によって送信すべき信号の特性、および、行われる測定の性質を指定するデ ータを規定することもおそらく必要である。 情報のこれらの各種の項目は変換器３８に伝送され、この変換器はまず各種の 「サブスクライバ」カード３０を、このカードに関連づけられた分岐線の状態の 関数として制御する働きをする。詳細にいえば、「サブスクライバ」カードの一 つは分岐線を電気信号発生器２４へ接続するように制御され、他のカードは「サ ブスクライバ」カードを測定装置２２へ接続するように制御される。他の「サブ スクライバ」カードは他の考えられる状態のうちそれぞれのものを取るように制 御される。同時に、変換器３８はスイッチ２６および２８を制御し、送信「サブ スクライバ」カードが実際に発生器２４に接続されるようにし、かつ受信「サブ スクライバ」カードが実際に測定装置２２に接続されるようにする。さらに、電 気信号発生器２４は所望の形態の電気信号がテストのために印加されるように制 御される。 これらの各種の接続が設定されると、測定装置２２はテストで指定されている電 気特性の測定を行う。測定値はコンピュータ装置３２へ送られ、コンピュータ装 置はこれらの測定値を処理し、おそらくは、表示装置３６または紙媒体に表示し たり、あるいはコンピュータ媒体に格納したりすることを可能とする。 テスト装置の一般的な構成によって、比較的短時間に、分岐線の各々を他の分 岐線の各々と順次組み合わせて送信側として作動させ、次いで、受信側として作 動させるとともに、これらの各種の状態を、送信側としても、受信側としても作 動しない他の分岐線となり得る各種の構成と組み合わせることが可能となる。あ る構成から他の構成への切換えは、命令が変換器３８によって電気制御信号に変 換される、コンピュータ装置３２によって実施されたコンピュータ・プログラム によって自動的に制御される。 ここで、第３図を参照して、「サブスクライバ」カードを電気信号発生器２４ へ接続することを可能とする第一のスイッチ２６の好ましい実施の形態、および 「サブスクライバ」カード３０の好ましい実施の形態について説明する。このス イッチは上述した構造を有している。 スイッチ２６は本質的に、全体的に参照符号Ｋが与えられたｐ行のユニットス イッチで構成されている。第一行のスイッチは二つのユニットスイッチＫ_1,1お よびＫ_1,2からなっており、これらの入力には全体的に参照符号ａが与えられて おり、発生器２４のそれぞれの出力２４ｂおよび２４ｃに接続されている。最後 の行にあるユニットスイッチＫの出力ｂおよびｃはそれぞれスイッチアセンブリ の正の外部出力端子４０ａおよびスイッチアセンブリの負の端子４０ｂに接続さ れている。 これも第３図に示されているように、スイッチはユニットスイッチの行数と同 じ数、すなわち検討している例では四つの制御出力６２を有している制御ユニッ ト６０を含んでいる。制御装置６０からの各出力６２は所与の行のユニットスイ ッチのａ入力を同時にｂ出力端子あるいはｃ出力端子へ同時に接続するのに役立 つ。スイッチ２６に対する完全な制御命令は従って、対応する行ｉのスイッチが ａ入力をｂ端子に接続する位置にあるのか、ａ入力をｃ端子に接続する位置にあ るのかを示す四つの二進値からなっている。 行ｉのユニットスイッチＫ_iの出力端子ｂおよびｃと、行ｉ＋１のスイッチＫ_{i +1} の端子ａとの間の電気リンクは、電気発 生器２４の出力２４ｂおよび２４ｃをスイッチ２０の外部出力端子４０ａおよび ４０ｂの対のうちの任意の一対だけに接続できるようにする。第２図は電気接続 について考えられる構成の一つを示す。 換言すると、制御信号をスイッチ２６の制御装置６０の入力２６ａに印加した 場合、各種の行のスイッチは、発生器２４を外部出力端子４０ａおよび４０ｂの 選択された対に接続できるようにする、すなわち、発生器２４を所定の「サブス クライバ」カード３０に接続できるようにする状態のそれぞれを取る。 第２図をさらに参照して、「サブスクライバ」カード３０の好ましい実施の形 態を説明する。これは正の端子７０ａおよび負の端子７０ｂによって構成された 第一の入出力対を有している。上述したように、端子７０ａおよび７０ｂはテス ト対象のバス１０の分岐線１６に接続されている。「サブスクライバ」カードは スイッチ２６の外部出力端子４０ａおよび４０ｂの対との接続のための外部接続 端子７２ａおよび７２ｂの第二の対を含んでいる。カード３０は、以下で説明す るように、スイッチ２８の外部入力端子との接続のための外部端子７４ａおよび ７４ｂの第三の対も有している。２極スイッチ７６および７８ は端子７０ａおよび７０ｂをそれぞれ、端子７２ａおよび７２ｂと７４ａおよび ７４ｂに接続するか、あるいは、逆にこれらとの接続を絶つのに役立つ。端子７ ０ａおよび７０ｂを負荷８０に接続して、非送信および非受信作動時に分岐線に 印加される正規の負荷をシミュレートすることができる。この接続はスイッチ８ ２によって確立できる。あるいは、導線８４およびスイッチ８６によっても短絡 をシミュレートすることができる。「サブスクライバ」カードは制御回路８８も 含んでおり、この回路はスイッチ７６、７８、８２および８６の開位置または閉 位置を、「サブスクライバ」カードに接続された分岐線がおかれる状態に応じて 、個別に制御することを可能とする。換言すると、制御回路８８はカード３０ａ の制御入力から一連の命令を受け取って、そのスイッチの一つを閉じるとともに 、他の三つを開いたままとする。 第４図はスイッチ２８の好ましい実施の形態を示す。これはスイッチ２６とま ったく同一のアーキテクチャを有している。外部出力端子として使用する場合、 各「サブスクライバ」カード３０を電気測定装置２２に接続するためのスイッチ の外部入力端子４２ａおよび４２ｂが存在することを理解するだけでよ い。より詳細には、第４図に示すように、各「サブスクライバ」カード３０の端 子７４ａおよび７４ｂがスイッチ２８の外部入力端子４２ａおよび４２ｂに接続 される。スイッチは行内で、入力２８ａで命令を受け取る制御回路９０によって 制御される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．スイッチングアセンブリの入力を構成する二つの外部端子（１０２、１０４ ）と、 ｐ行のスイッチであって、行ｉが２ⁱ個のスイッチを有しており、各スイッチ （Ｋ）が入力端子（ａ）、第一および第二の出力端子（ｂ、ｃ）、および前記入 力端子を前記第一の出力端子または前記第二の出力端子に選択的に接続する制御 可能な電気接続手段を有しており、行ｉのスイッチの前記第一および第二の出力 端子の各々が行ｉ＋１のそれぞれのスイッチの前記入力端子（ａ）に電気的に接 続されており、前記二つの外部端子が第一の行の二つのスイッチ（Ｋ_1,1、Ｋ_1,2 ）のそれぞれの入力端子に電気的に接続されているｐ行のスイッチと、 同一行のすべてのスイッチ（Ｋ_i,j）に関して同時に、二進値の制御状態に応 じて、前記入力端子（ａ）が前記第一の出力端子（ｂ）に接続されるか、又は前 記第二の出力端子（ｃ）に接続されるように、同一行のすべてのスイッチの制御 可能な電気的接続手段を制御する制御手段（１０８）とを備えており、 ２^p個の前記第一の出力端子の各々および２^p個の前記第二の出 力端子の各々が前記スイッチング入力端子または出力端子のそれぞれに接続され ており、スイッチの行の前記制御手段の二進値の制御状態の各組合せに関して、 前記スイッチングアセンブリの二つの外部端子（１０２、１０４）がスイッチン グ入力端子または出力端子（１０６ａ、１０６ｂ）のいずれかの単一の対に接続 できるように、前記ｉ番目の行の前記第一および第二の出力端子が前記（ｉ＋１ ）番目の行の前記スイッチの前記入力端子に接続されている ことを特徴とするスイッチングアセンブリ。 ２．前記スイッチ（Ｋ）が光カプラの制御下にある２極スイッチであることを特 徴とする請求の範囲第１項に記載のスイッチングアセンブリ。