In der Elektronik sind ein Querbalken-Schalter (auch bekannt als Koppelpunkt-Schalter, Koppelpunkt-Schalter oder Matrixschalter) ein Schalter, der vielfache Eingänge mit vielfachen Produktionen auf eine Matrixweise verbindet.

Ursprünglich wurde der Begriff wörtlich für einen Matrixschalter gebraucht, der von einem Bratrost kontrolliert ist, Metallbars zu durchqueren, und wurde später zu Matrixschaltern im Allgemeinen verbreitert. Es ist eine der Hauptschalter-Architekturen, zusammen mit einem rotierenden Schalter, Speicherschalter und einem Überkreuzungsschalter.

Allgemeine Eigenschaften

Ein Querbalken-Schalter ist ein Zusammenbau von individuellen Schaltern zwischen vielfachen Eingängen und vielfachen Produktionen. Die Schalter werden in einer Matrix eingeordnet. Wenn der Querbalken-Schalter M Eingänge und N Produktionen hat, dann hat ein Querbalken eine Matrix mit der M x N Koppelpunkte oder Plätze, wo sich die "Bars" treffen. An jedem Koppelpunkt ist ein Schalter; wenn geschlossen, verbindet es eine der M Eingänge zu einer von N Produktionen. Ein gegebener Querbalken ist eine einzelne Schicht, blockierungsfreier Schalter. Sammlungen von Querbalken können verwendet werden, um vielfache Schicht und/oder blockierende Schalter durchzuführen. Ein Querbalken-Schaltungssystem wird auch ein Koordinatenschaltungssystem genannt.

Anwendungen

Querbalken-Schalter werden in Informationsverarbeitungsanwendungen wie Telefonie und Leitungsvermittlung am berühmtesten verwendet, aber sie werden auch in Anwendungen wie mechanische Sortieren-Maschinen mit Eingängen verwendet.

Das Matrixlay-Out eines Querbalken-Schalters wird auch in einigen Halbleiter-Speichergeräten verwendet (sieh Nanotechnologie). Hier sind die "Bars" äußerst dünne Metall"Leitungen", und die "Schalter" sind schmelzbare Verbindungen. Die Sicherungen werden geblasen oder haben Verwenden-Hochspannung geöffnet, und lesen Sie das Verwenden niedrige Stromspannung. Solche Geräte werden programmierbaren ROM-Speicher genannt. Auf der NSTI 2008-Nanotechnologie-Konferenz wurde ein Vortrag gehalten, der eine nanoscale Querbalken-Durchführung eines beitragenden Stromkreises besprochen hat, der als eine Alternative zu Logiktoren für die Berechnung verwendet ist.

Außerdem ist Matrixreihe für moderne Flachbildschirme grundsätzlich. LCDs des Dünnfilm-Transistors haben einen Transistor an jedem Koppelpunkt, so, wie man betrachten konnte, haben sie einen Querbalken-Schalter als ein Teil ihrer Struktur eingeschlossen.

Für das Video, das im Haus und den Berufstheateranwendungen umschaltet, werden ein Querbalken-Schalter (oder ein Matrixschalter, weil es diese Anwendung allgemeiner herbeigerufen wird) verwendet, um die Produktion von vielfachen Videogeräten gleichzeitig zu jedem Monitor oder jedem Zimmer überall in einem Gebäude bereitzustellen. In einer typischen Installation werden alle Videoquellen auf einem Ausrüstungsgestell gelegen, und werden als Eingänge mit dem Matrixschalter verbunden.

Wo die Hauptkontrolle der Matrix praktisch ist, bietet ein typischer Matrixschalter des Gestell-Gestells Frontplatte-Knöpfe an, um manuelle Verbindung von Eingängen zu Produktionen zu erlauben. Ein Beispiel solch eines Gebrauchs könnte eine Sportbar sein, wo zahlreiche Programme gleichzeitig gezeigt werden. Um das zu vollbringen, würde eine Sportbar normalerweise ein getrenntes Kabel- oder Satellitenabonnement für jede Anzeige kaufen müssen, für die unabhängige Kontrolle gewünscht wird. Der Matrixschalter ermöglicht den Signalen, auf einer Laune umgeleitet zu werden, so musste das Erlauben die Errichtung, nur jene Abonnements zu kaufen, die Gesamtzahl von einzigartigen Programmen angesehen überall im Gebäude bedecken.

Solche Schalter werden am hohen Ende Haustheateranwendungen verwendet. Videoquellen haben sich normalerweise geteilt schließen mit dem Satz oberste kabelt/Satelliten Empfänger oder DVD-Wechsler ein; dasselbe Konzept gilt für das Audio ebenso. Die Produktionen werden an Fernsehen in individuellen Zimmern angeschlossen. Der Matrixschalter wird über Ethernet oder RS-232 Serienverbindung von einem Automationskontrolleur des ganzen Hauses, wie diejenigen kontrolliert, die durch AMX, Crestron oder Control4 gemacht sind - der die Benutzerschnittstelle zur Verfügung stellt, die dem Benutzer in jedem Zimmer ermöglicht, der Gerät auszuwählen, zuzusehen. Die wirkliche Benutzerschnittstelle ändert sich durch die Systemmarke, und könnte eine Kombination von Bildschirmmenüs, Sensorbildschirmen und tragbaren Fernbedienungen einschließen. Das System ist notwendig, um dem Benutzer zu ermöglichen, das Programm auszuwählen, das sie von demselben Zimmer beobachten möchten, von dem sie es beobachten werden, sonst würde es notwendig (und wohl absurd sein) für sie, um zum Ausrüstungsgestell spazieren zu gehen.

Die speziellen im Verteilen von Satellitenfernsehen-Signalen verwendeten Querbalken-Schalter werden Mehrschalter genannt.

Durchführungen

Historisch hat ein Querbalken-Schalter aus Metallbars bestanden, die mit jedem Eingang und Produktion zusammen mit einigen Mitteln vereinigt sind, bewegliche Kontakte an jedem Koppelpunkt zu kontrollieren. Im späteren Teil des 20. Jahrhunderts haben sich diese wörtlichen Querbalken-Schalter geneigt, und der Begriff ist gekommen, um bildlich für rechteckige Reihe-Schalter im Allgemeinen verwendet zu werden. Moderne "Querbalken-Schalter" werden gewöhnlich mit der Halbleiter-Technologie durchgeführt. Eine wichtige erscheinende Klasse von optischen Querbalken wird mit der MEMS Technologie durchgeführt.

Mechanisch

Ein Typ der Mitte des Telegraf-Austausches des 19. Jahrhunderts hat aus einem Bratrost von vertikalen und horizontalen Messingbars mit einem Loch an jeder Kreuzung bestanden. Der Maschinenbediener hat eine Messingnadel eingefügt, um eine Telegraf-Linie mit einem anderen zu verbinden.

Elektromechanisch / Telefonie

Ein Telefonie-Querbalken-Schalter ist ein elektromechanisches Gerät, um Anrufe zu schalten. Das erste Design dessen, was jetzt einen Querbalken-Schalter genannt wird, war die Gesellschaft von Bell der "Koordinatenauswählende von westlichem Electric" von 1915. Um Geld auf Regelsystemen zu sparen, wurde dieses System auf dem gehenden Schalter oder Auswählender-Grundsatz aber nicht dem Verbindungsgrundsatz organisiert. Es wurde wenig in Amerika verwendet, aber die Televerket schwedische Regierungsagentur hat ein eigenes Design (das Design von Gotthilf Betulander von 1919, begeistert durch das Elektrische Westsystem) verfertigt, und hat es in Schweden von 1926 bis zur Digitalisierung in den 1980er Jahren im kleinen verwendet, und Medium hat A204 Musterschalter nach Größen geordnet. Das Systemdesign hat in AT&T 1XB Querbalken-Austausch verwendet, der in Einnahmendienst von 1938, entwickelt von Telefonlaboratorien von Bell eingegangen ist, durch das schwedische Design begeistert wurde, aber auf dem wieder entdeckten Verbindungsgrundsatz basiert hat. 1945 wurde ein ähnliches Design durch schwedischen Televerket in Schweden installiert, es möglich machend, die Kapazität des A204 Musterschalters zu vergrößern. Verzögert durch den Zweiten Weltkrieg, mehrere Millionen von städtischen 1XB wurden Linien von den 1950er Jahren in den Vereinigten Staaten installiert.

1950 hat der Ericsson schwedische Gesellschaft ihre eigenen Versionen 1XB und A204 Systeme für den internationalen Markt entwickelt. Am Anfang der 1960er Jahre haben die Verkäufe der Gesellschaft von Querbalken-Schaltern diejenigen ihres rotierenden 500-Schaltungen-Systems, wie gemessen, in der Zahl von Linien übertroffen. Querbalken, der schnell Ausbreitung auf den Rest der Welt umschaltet, frühste Designs wie Strowger (schrittweise) und Tafel-Systeme in größeren Installationen in den Vereinigten Staaten ersetzend. Völlig elektromechanische Kontrolle auf der Einführung absolvierend, wurden sie allmählich sorgfältig ausgearbeitet, um volle elektronische Kontrolle und eine Vielfalt zu haben, Eigenschaften einschließlich des kurzen Codes und des Wählens der Geschwindigkeit zu nennen. Im Vereinigten Königreich hat Plessey Company eine Reihe des TXK Querbalken-Austausches erzeugt, aber ihre weit verbreitete Einführung durch die britische Post hat später begonnen als in anderen Ländern, und wurde dann durch die parallele Entwicklung des TXE Rohr-Relais und der elektronischen Austauschsysteme gehemmt, so haben sie nie eine Vielzahl von Kundenverbindungen erreicht, obwohl sie wirklich etwas Erfolg gefunden haben, weil Tandem-Schalter wert ist.

Querbalken-Schalter-Gebrauch, der matrices gemacht von einer zweidimensionalen Reihe von Kontakten umschaltet, hat sich in einem X-Y-Format geeinigt. Diese, matrices umschaltend, werden durch eine Reihe von horizontalen über die Kontakte eingeordneten Bars bedient. Jede solche "ausgesuchte" Bar kann oder unten durch Elektromagneten geschaukelt werden, um Zugang zu zwei Niveaus der Matrix zur Verfügung zu stellen. Ein zweiter Satz von vertikalen "meint", dass Bars rechtwinklig auf das erste (folglich der Name, "Querbalken") gesetzt und auch durch Elektromagneten bedient werden. Die ausgesuchten Bars tragen frühlingsgeladene Leitungsfinger, die den halten Bars ermöglichen, die Kontakte unter den Bars zu bedienen. Wenn das ausgesuchte und dann die halten Elektromagneten in der Folge funktionieren, um die Bars zu bewegen, fangen sie einen der Frühlingsfinger, um die Kontakte unter dem Punkt zu schließen, wo sich zwei Bars treffen. Das macht dann die Verbindung durch den Schalter als ein Teil, einen Benennen-Pfad durch den Austausch aufzustellen. Einmal verbunden wird der ausgesuchte Magnet dann so veröffentlicht er kann seine anderen Finger für andere Verbindungen verwenden, während der halten Magnet gekräftigt für die Dauer des Anrufs bleibt, die Verbindung aufrechtzuerhalten. Die Querbalken-Schaltungsschnittstelle ist den TXK oder TXC-Schalter (Telefonvermittlungsquerbalken) - im Vereinigten Königreich genannt geworden.

Der Querbalken-Schalter von Bell System Type B der 1960er Jahre wurde in der größten Menge gemacht. Die Mehrheit war 200 Punkt-Schalter, mit zwanzig verticals und zehn Niveaus von drei Leitungen, aber dieses Beispiel ist ein 100 Punkt sechs Leitungsschalter. Jede ausgesuchte Bar trägt zehn Finger, so kann einige der zehn den zehn verticals zugeteilten Stromkreise zu jedem von zwei Niveaus in Verbindung stehen. Fünf ausgesuchte Bars, jeder fähig, oder unten zu rotieren, bedeuten eine Wahl von zehn Verbindungen zur folgenden Bühne der Schaltung. Jeder Koppelpunkt in diesem besonderen Modell hat sechs Leitungen verbunden. Bemerken Sie die Vertikalen Außernormalen Kontakte neben den halten Magneten, die entlang dem Boden des Schalters aufgestellt sind. Sie führen Logik und Speicherfunktionen durch, und die halten Bar behält sie in der aktiven Position, so lange die Verbindung ist. Die Horizontalen Von Normals auf den Seiten des Schalters werden durch die horizontalen Bars aktiviert, wenn die "Schmetterling-Magnete" sie rotieren lassen. Das geschieht nur, während die Verbindung aufgestellt wird, da die Schmetterlinge nur dann gekräftigt werden.

Die Mehrheit von Schaltern von Bell System wurde veranlasst, drei Leitungen einschließlich des Tipps und Rings eines erwogenen Paar-Stromkreises und einer Ärmel-Leitung für die Kontrolle zu verbinden. Viele haben sechs Leitungen, entweder für zwei verschiedene Stromkreise oder für einen vier Leitungsstromkreis oder andere komplizierte Verbindung verbunden. Der Miniaturquerbalken von Bell System Type C der 1970er Jahre, war aber die Finger geplant vorwärts vom Rücken und den ausgesuchten Bars gehalten an Paddeln ähnlich, um sie zu bewegen. Die Mehrheit des Typs C hatte zwölf Niveaus; das waren die weniger allgemeinen zehn Niveau. Die Nördliche Elektrische im SP1-Schalter verwendete Minibar war ähnlich, aber noch kleiner. Der ITT Pentaconta Mehrschalter desselben Zeitalters hatte gewöhnlich 22 verticals, 26 Niveaus und sechs bis zwölf Leitungen. Querbalken-Schalter von Ericsson hatten manchmal nur fünf verticals.

Elektromechanisch / Instrumentierung

Für den Instrumentierungsgebrauch haben James Cunningham, Sohn und Gesellschaft http://www.obs-us.com/people/karen/cunningham/chapter6.htm#47 schnelllaufend, Querbalken-Schalter "sehr langes Leben" http://www.obs-us.com/people/karen/cunningham/47.htm mit physisch kleinen mechanischen Teilen gemacht, die schnellere Operation erlaubt haben als Telefontyp-Querbalken-Schalter. Viele ihrer Schalter hatten den mechanischen Boolean UND die Funktion von Telefonie-Querbalken-Schaltern, aber andere Modelle hatten individuelle Relais (eine Rolle pro Koppelpunkt) in der Matrixreihe, die Relaiskontakte mit [x] und [y] Busse verbindend. Diese letzten Typen waren gleichwertig, um Relais zu trennen; dort war nicht logisch UND Funktion, die darin gebaut ist. Querbalken-Schalter von Cunningham hatten Edelmetall-Kontakte, die dazu fähig sind, Millivolt-Signale zu behandeln.

Telefonvermittlung

Früher Querbalken-Austausch wurde in eine entstehende Seite und eine endende Seite geteilt, während später und prominenter kanadischer und amerikanischer SP1-Schalter und 5XB Schalter nicht war. Als ein Benutzer den Telefonhörer aufgenommen hat, hat die resultierende Linienschleife, die das Linienrelais des Benutzers bedient, den Austausch veranlasst, das Telefon des Benutzers mit einem entstehenden Absender zu verbinden, der den Benutzer ein Zifferblatt-Ton zurückgegeben hat. Der Absender hat dann die gewählten Ziffern registriert und hat ihnen zum entstehenden Anschreiber passiert, der einen aus dem Amt scheiden Stamm ausgewählt hat und die verschiedenen Querbalken-Schalter-Stufen bedient hat, um den rufenden Benutzer damit zu verbinden. Der entstehende Anschreiber hat dann die Stamm-Anruf-Vollziehungsvoraussetzungen (Typ des Pulsierens, Widerstand des Stamms, usw.) passiert und die Details der genannten Partei dem Absender und veröffentlicht. Der Absender hat dann diese Information einem endenden Absender weitergegeben (der entweder auf demselben oder auf einem verschiedenen Austausch sein konnte). Dieser Absender hat dann einen endenden Anschreiber verwendet, um den rufenden Benutzer über den ausgewählten eingehenden Stamm dem genannten Benutzer zu verbinden, und hat den Steuern-Relaissatz veranlasst, periodisch auftretende Ringstromspannung von ungefähr 90 VAC an 20 Hz zu passieren, um die Telefonglocke des genannten Benutzers anzurufen, und Rufzeichen dem Anrufer zurückzugeben.

Der Querbalken-Schalter selbst war einfach: Austauschdesign hat die ganze logische Beschlussfassung zu den allgemeinen Kontrollelementen bewegt, die sehr zuverlässig waren, weil Relais untergeht. Das Designkriterium sollte zwei Stunden "der Ausfallzeit" für den Dienst alle vierzig Jahre haben, der eine riesige Verbesserung auf früheren elektromechanischen Systemen war. Das Austauschdesignkonzept hat sich zu zusätzlichen Steigungen geliehen, weil die Kontrollelemente getrennt von den Anruf-Koppelgliedern ersetzt werden konnten. Die minimale Größe eines Querbalken-Austausches war verhältnismäßig groß, aber in Stadtgebieten mit einer großen installierten Leitungskapazität hat der ganze Austausch weniger Raum besetzt als andere Austauschtechnologien der gleichwertigen Kapazität. Aus diesem Grund waren sie auch normalerweise die ersten Schalter, die durch Digitalsysteme zu ersetzen sind, die noch kleiner und zuverlässiger waren.

Zwei Grundsätze, Querbalken-Schalter zu verwenden, wurden verwendet. Eine frühe Methode hat auf dem Auswählender-Grundsatz basiert, und hat die Schalter als funktioneller Ersatz für Strowger oder gehenden Schalter verwendet. Kontrolle wurde zu den Schaltern selbst verteilt. Rufen Sie Errichtung ist durch die Austauschbühne durch die Bühne fortgeschritten, weil aufeinander folgende Ziffern gewählt wurden. Mit dem Auswählender-Grundsatz konnte jeder Schalter nur seinen Teil eines Anrufs auf einmal behandeln. Jeder bewegende Kontakt der Reihe war zu entsprechenden Koppelpunkten auf anderen Schaltern einem Auswählenden in der folgenden Bank von Schaltern. So konnte ein Austausch mit hundert 10x10 Schalter in fünf Stufen nur zwanzig Gespräche im Gange haben. Verteilte Kontrolle hat bedeutet, dass es keinen allgemeinen Punkt des Misserfolgs gab, sondern auch bedeutet hat, dass die Einstellungsbühne seit den zehn Sekunden gedauert hat, oder so hat der Anrufer gebracht, um die erforderliche Nummer anzuwählen. In der Kontrolle nennt Belegung diesen verhältnismäßig langen Zwischenraum erniedrigt die Verkehrskapazität eines Schalters.

Mit 1XB anfangend, hat Schalter, später und mehr übliche Methodik auf dem Verbindungsgrundsatz basiert, und hat die Schalter als Koppelpunkte verwendet. Jeder bewegende Kontakt war zu den anderen Kontakten auf demselben Niveau durch einfachere "Banjo"-Leitungen zu einer Verbindung auf einem der Eingänge eines Schalters in der folgenden Bühne. Der Schalter konnte seinen Teil von so vielen Anrufen behandeln, wie er Niveaus oder verticals hatte. So konnte ein Austausch mit vierzig 10x10 Schalter in vier Stufen hundert Gespräche im Gange haben. Der Verbindungsgrundsatz war effizienter, aber hat verlangt, dass ein komplizierteres Regelsystem müßige Verbindungen durch den umschaltenden Stoff gefunden hat.

Diese beabsichtigte allgemeine Kontrolle, wie beschrieben, oben: Alle Ziffern wurden registriert, sind dann zur allgemeinen Kontrollausrüstung - dem Anschreiber gegangen - um den Anruf in allen getrennten Schalter-Stufen gleichzeitig zu gründen. Ein Anschreiber-kontrolliertes Querbalken-System hatte im Anschreiber eine hoch verwundbare Hauptkontrolle; das wurde unveränderlich geschützt, indem es Doppelanschreiber gehabt worden ist. Der große Vorteil bestand darin, dass die Kontrollbelegung auf den Schaltern der Ordnung einer Sekunde oder weniger war, die Funktionieren- und Ausgabe-Zeitabstände der X-then-Y Armaturen der Schalter vertretend. Die einzige Kehrseite der allgemeinen Kontrolle war das Bedürfnis, Ziffer-Recorder genug zur Verfügung zu stellen, um sich mit der größten Vorhersage zu befassen, die Verkehrsniveau auf dem Austausch hervorbringt.

Der Plessey TXK1 oder 5005 Design hat eine Zwischenform verwendet, in der ein klarer Pfad durch den umschaltenden Stoff durch die verteilte Logik gekennzeichnet wurde, und dann durch plötzlich geschlossen hat.

In einigen Ländern bleibt kein Querbalken-Austausch im Einnahmendienst. Jedoch bleibt Querbalken-Austausch im Gebrauch in Ländern wie Russland, wo einige massive Stadttelefonnetze zur Digitaltechnologie noch nicht völlig befördert worden sind. Bewahrte Installationen können in Museen wie Das Museum von Kommunikationen in Seattle, Washington und dem Wissenschaftsmuseum in London gesehen werden.

Das Ändern der Nomenklatur kann verwechseln: In der aktuellen amerikanischen Fachsprache bezieht sich ein "Schalter" jetzt oft auf ein System, das auch eine "Telefonvermittlung" (der übliche Begriff in Englisch) - d. h. eine große Sammlung von Auswählenden von einer Sorte innerhalb eines Gebäudes genannt wird. Für den grössten Teil des zwanzigsten Jahrhunderts "Strowger schalten" oder ein "Querbalken-Schalter um, der" auf ein individuelles Stück des Maschinenparks verwiesen ist, der einen Teil eines Austausches zusammensetzt. Folglich zeigen die Bilder oben einen "Querbalken-Schalter" das Verwenden der früheren Bedeutung.

Halbleiter

Halbleiter-Durchführungen von Querbalken-Schaltern bestehen normalerweise aus einer Reihe von Eingangsverstärkern oder Wiederzeitmessern, die mit einer Reihe von metalizations oder "Bars" innerhalb eines Halbleiter-Geräts verbunden sind. Ein ähnlicher Satz von metalizations oder "Bars" wird mit Produktionsverstärkern oder Wiederzeitmessern verbunden. An jedem Koppelpunkt, wo das "Bar"-Kreuz, ein Pass-Transistor durchgeführt wird, der die Bars verbindet. Wenn der Pass-Transistor ermöglicht wird, wird der Eingang mit der Produktion verbunden.

Da sich Computertechnologien verbessert haben, haben Querbalken-Schalter Gebrauch in Systemen wie die Mehrstufenverbindungsnetze gefunden, die die verschiedenen in einer Prozession gehenden Einheiten in einem Gleichförmigen Speicherzugriffsparallele-Verarbeiter zur Reihe von Speicherelementen verbinden.

Schlichtung

Ein Standardproblem im Verwenden von Querbalken-Schaltern ist das des Setzens der Koppelpunkte. In der klassischen Telefonie-Anwendung von Querbalken werden die Koppelpunkte geschlossen und öffnen sich, als die Anrufe kommen und gehen. In der Asynchronen Übertragungsweise oder den Paket-Schaltungsanwendungen müssen die Koppelpunkte gemacht und an jedem Entscheidungszwischenraum gebrochen werden. In Hochleistungsschaltern müssen die Einstellungen von allen Koppelpunkten bestimmt werden und setzen dann Millionen oder Milliarden von Zeiten pro Sekunde. Eine Annäherung, um diese Entscheidungen zu treffen, ist schnell durch den Gebrauch eines wavefront Schiedsrichters.

Siehe auch

• Das Nichtblockieren des minimalen Überspannen-Schalters - beschreibt, wie man Querbalken-Schalter in größere Schalter verbindet.

Links

• 1XB
• 5XB
• 4XB
• XBT
• Ericsson ARF (in Niederländisch)
• Fotos von Glockensystemquerbalken-Schaltern und Ausrüstung
• Querbalken-Schalter (mit Fotos & Zeichnungen) durch Peter Walker
• Querbalken-Schalter-Diagramm in paraller, der in einer Prozession geht