DE60100906T2

DE60100906T2 - Verfahren zum zuverlässigen Schalten einer DSL Relaismatrix

Info

Publication number: DE60100906T2
Application number: DE60100906T
Authority: DE
Inventors: Bruce Francis Orr; Patrick Conrick
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2021-08-08
Also published as: US20030030959A1; US6741443B2; DE60100906D1; ATE251338T1; EP1331657B1; ES2206389T3; AU2002300371B2; EP1331657A1

Description

Technisches Feld
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Relaismatrix und auf ein Adressierungssystem für Matrizen von Relais. Die Erfindung eignet sich für miniaturisierte Relais, kann aber auch für größere Relais verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
In der angemeldeten, nicht veröffentlichten australischen Patentanmeldung Nr. 28005/01 wird ein miniaturisiertes Relais offen gelegt, das als integraler Bestandteil eines Substrats, wie z. B. einer gedruckten Leiterplatte, gebildet wird. In einer bevorzugten Ausführung dieser Anordnung sind die Relais in einer Matrix angeordnet, und es wird ein Adressierungssystem für Zeilen und Spalten verwendet, um die Relais zu setzen oder zurückzusetzen.
Ein bekanntes Verfahren zur Adressierung von Relais in einer Matrix ist die Bereitstellung von zwei Wicklungen an jedem Relais, wobei eine Wicklung einem Zeilen-Ansteuerungssignal zugeordnet ist und eine Wicklung einem Spalten-Ansteuerungssignal zugeordnet ist, und von jeder Wicklung wird die Hälfte des erforderlichen Aktivierungsstroms bereitgestellt. Ein solches Verfahren ist aus GB 1 509 822 bekannt, das als am nächsten liegendes Verfahren des bisherigen Standes der Technik betrachtet wird, und bei dem ein Relais adressiert wird, indem ein erstes elektrisches Stromsignal an die entsprechende Zeile und ein zweites Stromsignal an die entsprechende Spalte angelegt wird. Eine bekannte Begrenzung solcher Adressierungs-Anordnungen ist eine begrenzte Unterscheidung zwischen ausgewählten Matrizen und nicht ausgewählten Matrizen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Adressierungs-System für solche Matrizen aus Relais.
Zusammenfassung der Erfindung
Das oben erwähnte Problem wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und einen Relaismatrix-Treiber gemäß Anspruch 3 gelöst. Die Unterscheidung zwischen Zeilen- und Spalten-Adressierung in einer Relaismatrix, wie oben beschrieben, kann durch Verwendung von "Kompensations-Strömen" in den nicht adressierten Relais verbessert werden.
Ein fehlerhafter Betrieb von Relais kann in einem Zeilen- und Spalten-Adressierungs-System auftreten, das eine unzureichende Unterscheidung des Aktivierungsstroms zwischen adressierten und nicht adressierten Relais aufweist.
Die Unterscheidung kann verbessert werden, indem ein Strom unterhalb des minimalen Auslösestroms in der Zeilen-Spule des ausgewählten Relais bereitgestellt wird und indem das Doppelte dieses Stroms in der Spalten-Spule des ausgewählten Relais bereitgestellt wird. In allen anderen Zeilen wird ein entgegengesetzt gerichteter Strom, der gleich dem Strom der ersten Zeile ist, aber in entgegengesetzter Richtung fließt, verwendet, dem Spalten-Strom entgegen zu wirken und die Netto-Magnetkraft für alle Relais in anderen Zeilen unter die Auslöseschwelle zu verringern, mit Ausnahme der ausgewählten Zeile, in der sich die Ströme verstärken.
Dies ergibt eine 3 : 1-Unterscheidung zwischen ausgewählten und nicht ausgewählten Relais. Um einen fehlerhaften Betrieb zu verhindern, werden die Ströme unterhalb des Auslösestroms angelegt, bevor der doppelte Strom an die ausgewählte Spalte angelegt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Zeilen-/Spalten-Adressierungs-System für eine Matrix aus Relais.
2 zeigt ein Zeilen-Spalten-Adressierungs-System für eine Matrix aus Relais, das für eine differentielle Ansteuerung angepasst ist.
3 zeigt ein Beispiel für Zeilen- und Spalten-Ansteuersignale, die zur Implementation des Verfahrens verwendet werden.
4 zeigt ein Beispiel für Zeilen- und Spalten-Ansteuersignale, die zur Implementation einer Ausführung des Verfahrens mit einer differentiellen Ansteuerung verwendet werden.
5 zeigt ein Zeilen-/Spalten-Adressierungs-System für eine Matrix aus Relais, bei denen gemeinsame/ausgedehnte Spulen verwendet werden.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Matrix aus Relais, wobei jedes Relais zwei Aktivierungs-Spulen aufweist. Eine Spule jedes Relais ist an ein Spalten-Ansteuersignal angeschlossen, und die verbleibende Spule jedes Relais ist an ein Zeilen-Ansteuersignal angeschlossen. Die einzelnen Spulen in jeder Zeile oder Spalte sind in der Figur in Reihe geschaltet. Alternativ können die einzelnen Spulen in jeder Zeile oder Spalte parallel geschaltet werden.
Die Zeilen- und Spalten-Ansteuersignale werden typischerweise durch steuerbare Strom- oder Spannungsquellen erzeugt. Die Art der erforderlichen Steuerung ist die Polarität und die Dauer von Spannung/Strom. In dem Fall der Verwendung von Spannungsquellen wird der Strom durch die Spannung und den Gesamt-Spulenwiderstand der Zeile oder Spalte bestimmt.
Optional können die einzelnen Relais so gefertigt werden, dass sie im aktivierten Zustand einrasten, nachdem sie adressiert wurden. Beispiel-Verfahren für die Verriegelung umfassen die Verwendung von Stromstoßrelais, die einen Vormagnetisierungs-Magneten enthalten oder die Hinzufügung einer zusätzlichen dritten Spule, die ständig von Strom durchflossen wird. In dem Fall des Verriegelungs-Betriebs können einzelne Relais gelöst werden, indem ein gleiches Adressierungs-System verwendet wird, aber die Polarität des angelegten Zeilen- und Spalten-Signals im Vergleich zu der für das Setzen umgekehrt ist.
Bei den Zeilen- und Spalten-Spulen in 1 ist eine Seite an einen Treiber und die andere Seite an Masse angeschlossen. In dieser Anordnung müssen die Treiber in der Lage sein, drei Zustände zu erzeugen, nämlich 1. keinen Strom, 2. einen positiven Strom, 3. einen negativen Strom.
2 zeigt eine alternative Anordnung, bei der die eine Seite der Zeilen- und Spalten-Spulen nicht geerdet ist, und in der eine differentielle Ansteuerungs-Anordnung für die Zeilen- und Spalten-Spulen verwendet wird. In dieser Anordnung können die Zeilen- und Spalten-Treiber so vereinfacht werden, dass sie nur zwei Zustände aufweisen, d. h. den Zustand Null und den positiven Zustand.
3 zeigt ein Beispiel für Zeilen- und Spalten-Adressierungs-Signale, die zur Anwendung der Erfindung auf eine Relaismatrix verwendet werden.
Die ersten beiden Signalformen sind die Zeilen-Adressierungs-Signale. An die adressierte Zeile wird ein Impuls mit positiver Polarität angelegt, während an die nicht adressierten Zeilen Impulse mit negativer Polarität angelegt werden.
Die nächsten beiden Signalformen sind die Spalten-Adressierungs-Signale. Die adressierte Spalte wird durch einen Impuls mit positiver Polarität angesteuert, der typischerweise die doppelte Amplitude der Zeilen-Impulse hat. An die nicht adressierten Spalten wird kein Ansteuersignal angelegt.
Indem das Anlegen des doppelten Stromimpulses für die Spalte bis nach dem Anlegen der Zeilen-Ströme verzögert wird, wird vermieden, dass nicht ausgewählte Relais adressiert werden. Auf gleiche Weise sollte die Spaltenansteuerung weggenommen werden, bevor die Zeilenansteuerung weggenommen wird.
Das Relais am Schnittpunkt der adressierten Zeile und der adressierten Spalte wird durch die Überlagerung des Zeilenstroms und des Spaltenstroms betätigt. Die negativen Zeilenströme in den nicht adressierten Zeilen dienen zur Erhöhung des Verhältnisses des Stroms im ausgewählten Relais zum Strom in den nicht ausgewählten Relais. Das Verhältnis kann typischerweise 3 : 1 sein, indem der Spaltenstrom doppelt so groß wie der Zeilenstrom gemacht wird. Dies steht im Vergleich zu einem Verhältnis von 2 : 1 für die herkömmliche Zeilen-/Spalten-Adressierung.
Es muss verstanden werden, dass dieselbe Lösung für eine Matrix beliebiger Größe angewendet werden kann.
4 zeigt ein Beispiel für die Signalformen der Ansteuersignale, die in einer Ausführung der Erfindung mit differentieller Ansteuerung verwendet werden. Die Ansteuersignale a sind an das eine Ende der Zeilen- oder Spalten-Spulen angeschlossen, während die Ansteuersignale b an das andere Ende angeschlossen sind. Durch Aktivierung entweder des Ansteuerstroms a oder b kann die Stromrichtung durch die Spulen gesteuert werden. Wenn kein Ansteuersignal aktiviert wird, fließt kein Strom durch die Spulen.
Die nicht adressierten Zeilen werden durch Signalformen so angesteuert, dass sich als Folge ein Stromfluss in Gegenrichtung im Vergleich zur adressierten Zeile ergibt.
An die adressierte Spalte wird ein Ansteuersignal angelegt, das typischerweise im Vergleich zu den Zeilensignalen verzögert ist, um eine richtige Adressierung sicherzustellen.
Für den Fall von Stromstoßrelais wird das Zurücksetzen eines adressierten Relais erreicht, indem der Stromfluss umgekehrt wird.
5 zeigt ein System zur Zeilen-/Spalten-Adressierung für eine Matrix aus Relais, bei denen gemeinsam genutzte Zeilen- und Spalten-Spulen verwendet werden. Ein solches System gemeinsam genutzter Spulen wird in der nicht veröffentlichten australischen Patentanmeldung Nr. 28005/01 beschrieben.
In dieser Anordnung werden Spannungen oder Ströme an die gemeinsam genutzten Zeilen- und Spalten-Spulen angelegt, um eine Adressierung von ausgewählten Relais zu erreichen, die auf eine ähnliche Weise erfolgt wie oben für getrennte Zeilen- und Spalten-Spulen pro Relais beschrieben. Da sich die Zeilen- und Spalten-Spulen über die gesamte Zeile oder Spalte erstrecken, ist es in diesem Fall nicht erforderlich, einzelne Relais-Spulen in Reihe oder parallel anzuschließen.
Die gemeinsame Nutzung von Zeilen- und Spalten-Spulen kann erreicht werden, indem verlängerte planare Spulen verwendet werden, die durch die magnetische Öffnung mehrerer Relais laufen, die eine Zeile oder eine Spalte umfassen. In dieser Anordnung hat die magnetische Öffnung jedes Relais in der Matrix eine verlängerte Zeilen-Spule und eine verlängerte Spalten-Spule, die durch sie hindurch verlaufen.
In einer alternativen Ausführung können die einzelnen Relais über den Schnittpunkten der Zeilen- und Spalten-Spulen angeordnet werden und durch das Magnetfeld angesteuert werden, das sich an diesen Punkten ergibt.

Die gemeinsam genutzten Zeilen- und Spalten-Spulen können jeweils eine Zeile oder Spalte bedienen oder sie können zwei benachbarte Zeilen oder Spalten bedienen, abhängig davon, wie die Spulen durch die magnetische Öffnung der einzelnen Relais geführt werden. Figur 1 Abbildungen

Column	Spalte
Row	Zeile

Figur 2

Column	Spalte
Row	Zeile

Figur 3

Addressed row	Adressierte Zeile
Unaddressed rows	Nicht adressierte Zeilen
amplitude	Amplitude
Addressed column	Adressierte Spalte
Unaddressed columns	Nicht adressierte Spalten
Set relay	Relais setzen
Reset relay	Relais zurücksetzen
Time	Zeit

Figur 4

Figur 5

Row coils	Zeilen-Spulen
Column coils	Spalten-Spulen

Claims

Ein Verfahren zum Betrieb einer Relaismatrix unter Verwendung einer Zeilen- und Spalten-Adressierung, um die Unterscheidung zwischen ausgewählten und nicht ausgewählten Relais zu verbessern, das folgendes umfasst: Anlegen eines ersten Stroms, der kleiner als der Auslösestrom ist, an eine Zeile, die das ausgewählte Relais enthält; Anlegen eines zweiten Stroms an die anderen Zeilen, der den gleichen Wert und die entgegengesetzte Richtung des ersten Stroms hat; Anlegen eines dritten Stroms an die Spalte, die das ausgewählte Relais enthält, wobei der dritte Strom typischerweise den doppelten Wert und die gleiche Richtung wie der erste Strom hat; wobei die Summe des ersten und des dritten Stroms größer als der Auslösestrom ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der zweite Strom vor dem dritten Strom angelegt wird.
Ein Relaismatrix-Treiber, der steuerbare Quellen hat, um einen ersten Strom, der unter dem minimalen Auslösestrom liegt, an die Zeile anzulegen, die ein ausgewähltes Relais enthält, und um einen zweiten Strom mit dem selben Wert und entgegengesetzter Polarität an die Zeilen anzulegen, welche das ausgewählte Relais nicht enthalten, und um einen dritten Strom, der typischerweise den doppelten Wert und die gleiche Richtung wie der erste Strom hat, an die Spalte anzulegen, die das ausgewählte Relais enthält, wobei die Summe des ersten und des dritten Stroms größer als der Auslösestrom ist.
Ein Relaismatrix-Treiber gemäß Anspruch 3, bei dem die steuerbaren Quellen steuerbare Stromquellen sind.
Ein Relaismatrix-Treiber gemäß Anspruch 3, bei dem die steuerbaren Quellen steuerbare Spannungsquellen sind und der Strom dann durch die Spulenwiderstände bestimmt wird.
Ein Treiber gemäß Anspruch 3 bis 5, der einen Zeitgeber enthält, um zu bewirken, dass der zweite Strom vor dem dritten Strom angelegt wird.
Ein Treiber gemäß Anspruch 3 bis 6, bei dem die Zeilen und Spalten an jedem Ende Treiber haben, und bei dem die Zeilen und Spalten differentiell angesteuert werden.