матричный коммутатор "prosto"

Формула изобретения

1. Матричный коммутатор "PROCTO", содержащий коммутирующее устройство, линию связи и пульты управления, отличающийся тем, что коммутирующее устройство выполнено в виде набора коммутационных матриц, установленных вблизи источников сигналов, линия связи представляет собой двухпроводную линию, параллельно к которой подключены набор коммутационных матриц и пульты управления, при этом соединение пользователем выходов одних матриц с входами других формирует внутреннюю организацию коммутирующего устройства, причем память каждой матрицы содержит собственные комбинации соединений, соответствующие общим для всех матриц командам управления, а каждый пульт управления имеет инфракрасный приемник, принимающий команды управления от пульта дистанционного управления телевизора пользователя.

2. Матричный коммутатор по п.1, отличающийся тем, что коммутационные матрицы подключены друг к другу параллельно, при этом выходы матриц объединены.

3. Матричный коммутатор по п.1, отличающийся тем, что коммутационные матрицы подключены друг к другу последовательно, при этом часть входов последующей матрицы используют для коммутации выходов предыдущей матрицы.

4. Матричный коммутатор по п.1, отличающийся тем, что коммутационные матрицы подключены друг к другу подобно дереву, при этом выходы нескольких матриц одного уровня ветвей подключены к входам матриц следующего уровня ветвей.

5. Матричный коммутатор по п.1, отличающийся тем, что коммутационные матрицы подключены друг к другу последовательно, параллельно, подобно дереву.

6. Матричный коммутатор по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что каждая матрица содержит две микросхемы матриц, управляемых микроконтроллером, который имеет подключенные к нему внешнюю память, схему первоначальной установки и приемник, связанные со схемой питания.

7. Матричный коммутатор по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что пульт управления содержит схему питания, микроконтроллер, к входам которого подключены схема первоначальной установки и формирователь, выходы последнего подключены к усилителю.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники, а именно к матричным коммутаторам, используемым в системах управления и наблюдения.

Известна схема наблюдения (VIDEO MATRIX SWITCHER) производства фирмы MERIT LI-LIN ENT CO LTD (см. проспект фирмы, октябрь 1996 г.) Система содержит коммутирующее устройство, линию связи, мониторы, видеокамеры и пульты управления. Коммутирующее устройство имеет жесткую организацию 16 х 8 или 32 х 8 или 64 х 16 и до 16 пультов управления.

Недостатками устройства-прототипа являются ограниченное число входов и выходов, сведение большого числа кабелей от источников сигналов к одному устройству коммутации, ограниченное число пультов управления, невозможность скрытой установки пульта управления.

Задачей создания изобретения является разработка конструкции устройства, свободного от недостатков прототипа и которое позволяет значительно сократить число кабелей и их длину. Коммутатор не имеет ограничений по числу пультов управления. Организация коммутационного поля может меняться под конкректного пользователя. На отдельных участках, охваченных коммутатором, возможна организация локальных участков с локальными пользователями, получающих сигналы с матриц, находящихся в пределах локального участка. Управление может осуществляться пользователем с помощью пульта дистанционного управления (ДУ) телевизора. Пульт управления может быть установлен скрытно.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом "Матричный коммутатор", названный автором "PROSTO", содержащий коммутирующее устройство, линию связи и пульты управления, и отличительных существенных признаков, таких, как выполнение коммутирующего устройства в виде набора коммутационных матриц, установленных вблизи источников сигналов, при этом соединение пользователем выходов одних матриц с входами других формирует внутреннюю организацию коммутирующего устройства, причем память каждой матрицы содержит собственные комбинации соединений, соответствующие общим для всех матриц командам управления, а линия связи представляет собой двухпроводную линию, параллельно к которой подключены набор коммутационных матриц и пульты управления, причем каждый пульт управления имеет инфракрасный приемник, принимающий команду управления от пульта дистанционного управления телевизора пользователя.

Согласно пунктам 2-5 формулы изобретения отражена особенность подключения матриц друг к другу, а именно

параллельно, при этом выходы матриц объединены;

последовательно, при этом часть входов последующей матрицы используют для коммутации выходов предыдущей матрицы;

подобно дереву, при этом выходы нескольких матриц одного уровня ветвей подключены к входам матриц следующего уровня ветвей; последовательно, параллельно, подобно дереву.

В пункте 6 формулы изобретения раскрыта конструкция каждой матрицы, а именно каждая матрица содержит две микросхемы матриц, управляемых микроконтроллером, который имеет подключенные к нему внешнюю память, схему первоначальной установки и приемник, связанные со схемой питания.

Пункт 7 формулы изобретения характеризует особенность выполнения пульта управления, а именно пульт управления содержит схему питания, микроконтроллер, к входам которого подключены схема первоначальной установки и формирователь, выходы последнего подключены к усилителю.

Вышеперечисленные признаки позволяют расширить функциональные возможности матричного коммутатора, устранить недостатки прототипа.

Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами: на фиг. 1 приведена блок-схема метричного коммутатора; на фиг. 2 - вариант параллельного соединения матриц; на фиг. 3 - вариант последовательного соединения матриц; на фиг. 4 - вариант подключения матриц в виде дерева; на фиг. 5 - смешанная схема подключения матриц; на фиг. 6 - коммутационная матрица; на фиг. 7 - принципиальная схема пульта управления.

Матричный коммутатор содержит коммутирующее устройство 1, соединенное с помощью линии связи 2 с пультами управления 3 (фиг.1).

Коммутирующее устройство 1 (фиг. 1-5) содержит набор коммутационных матриц 4, установленных вблизи источников сигналов (не показаны). Каждый пульт управления имеет инфракрасный приемник 5, принимающий команды управления от пульта ДУ телевизора пользователя (не показан). Линия связи 2 представляет собой двухпроводную линию, устройства 3,4 к которой подключены параллельно.

Коммутационные матрицы объединяются следующими вариантами соединений:

- параллельно (фиг. 2), при этом выходы матриц объединяются;

- последовательно (фиг. 3), при этом часть входов последующей матрицы используется для коммутации выходов предыдущей матрицы;

- подобно дереву (фиг. 4), при этом выходы нескольких матриц одного уровня ветвей подключаются ко входам матриц следующего уровня ветвей и т.д.;

- смешанно (фиг. 3), при этом матрицы объединяются комбинацией вышеперечисленных вариантов соединения.

Коммутационная матрица 4 (фиг. 6) состоит из микросхем 6 и 7, управляемых микроконтроллером 8, который имеет подключенные к нему внешнюю память 9, схему первоначальной установки 10 и приемник 11. Вышеуказанные устройства подключены к схеме питания 12.

Пульт управления 3 (фиг. 7) содержит схему питания 13, микроконтроллер 14, к входам которого подключена схема первоначальной установки 15, и формирователь 16, выходы которого подключены к усилителю 17.

Матричный коммутатор (фиг. 1) работает следующим образом. Инфракрасные сигналы управления, поступившие в ИК- приемник 5, передаваемые с пульта ДУ пользователя, дешифрируются пультом управления 3 и передаются по линии связи 2 на коммутационные матрицы 4. Матрицы 4 извлекают из памяти комбинации соединений, соответствующие сигналам управления.

Матрица 4 работает следующим образом (фиг.6). В исходном состоянии микроконтроллер 8 анализирует сигналы, поступающие с приемника DTMF сигналов 11. DTMF сигнал управления поступает с линии управления через разъем X12 на вход приемника 11, выполненного на ИМС U5, которая производит преобразование DTMF сигналов в 4-х разрядный двоичный код для управления микроконтроллером 8. Микроконтроллер 8, выполненный на ИМС U4, обрабатывает 4-х разрядный двоичный код, приходящий с ИМС U5 приемника 11, и преобразует его в последовательный код управления микросхемами матриц сигналов 7 (U1) и 8 (U2). При этом сигнал тактовой частоты подается с вывода 17 U4 на выводы 39 (CLOCK) ИМС U1 и U2; сигнал данных подается с вывода 18 U4 на выводы 1(DIN) ИМС U1 и U2; сигналы выборки матриц видеосигналов поступают на выводы 40 (CS) ИМС U1 и U2 с выводов 1 и 2 ИМС U4, соответственно ИМС U1, U2 могут находиться либо во включенном, либо выключенном (Z) состоянии.

Пользователь сам может производить настройку (программирование) матриц. При этом вся необходимая информация записывается в EEPROM микроконтроллера U4. При недостатке собственной памяти данные записываются в последовательную внешнюю память 9 (U3). Коммутация входных сигналов может осуществляться в любом сочетании из 8 в 4(раздельно для ИМС U1 и U2). При объединении одноименных выходов OUT1 - OUT4 ИМС U1 и U2 через выходные соединители X4-X11 (выводы 3) получается матрица сигналов из 16 в 4. С выходов OUT1-OUT4 ИМС U1 и U2 сигналы поступают через согласующие резисторы R12-R18 на выводы 2 соединителей (X4-X11). Схема питания 12 работает следующим образом. Напряжение питания +12В подается через разъем XЗ и через защитный диод VD1 поступает на инвертор напряжения -5В, собранного на элементах R1-R4. R6. C7- C13 VD1-VD2, VT1-VT2, DD1, DA2. Напряжение питания +5В, необходимое для питания ИМС U1-U5, формируется стабилизатором на элементах R5 и DA1.

При включении напряжения питания схема начальной установки 10 формирует импульс положительной полярности, подаваемый на вывод MCLR (4) U4 микроконтроллера 8.

Пульт управления (фиг.7) работает следующим образом. В исходном состоянии микроконтроллер 14, собранный на ИМС U2, находится в ждущем режиме. На его выводе 11 присутствует сигнал высокого уровня, что переводит формирователь 16, собранный на ИМС U1, в ждущий режим. На вывод 12 U2 сигнал низкого уровня, VT3 и VT4 усилителя 17 закрыты. Линия связи 2 свободна.

Подключенный к соединителю X2 ИК-приемник 5 (не показан) принимает сигналы управления с пульта ДУ телевизора и передает их для обработки в микроконтроллер 14 (вывод 6 U2). Питание приемника Ик сигналов 5 осуществляется схемой питания 13 через развязывающую цепь R13C9.

Микроконтроллер 14 (U2) производит дешифровку сигналов, приходящих с приемника ИК-сигналов 5 и преобразует их в 4-х разрядные сигналы управления формирователем DTMF сигналов 16. Активизация U1 осуществляется подачей уровня логического 0 на вывод СЕ (13) с выхода 11 U2. При этом на вывод 15 (TONE) формируется DTMF посылка. Одновременно на все время передачи на вывод 12 устанавливается высокий уровень, что переводит VT3 в режим насыщения, а VT4 - в активный режим. Усиленный VT4 по току DTMF сигнал поступает в линию связи.

При наличии занятости линии связи 2 микроконтроллер 14 анализирует ее состояние (вывод 2 U2) и до момента ее освобождения не позволяет запускать формирователь 16 (если поступают сигналы управления с приемника ИК-сигналов). При этом U2 запоминает сигналы управления, которые были переданы на приемник ИК-сигналов 5 в момент занятости линии связи другим пультом управления. При освобождении линии связи микроконтроллер 14 разрешает передачу данных на формирователь 16. Таким образом осуществляется работа нескольких пультов управления на одной линии связи. Микроконтроллер 14 управляет работой ключа на транзисторе VT3, который обеспечивает необходимый режим работы выходного усилителя 17 при передаче DTMF сигнала с формирователя 16 через усилитель 17 в линию связи 2, подключенную к разъему X1. Усилитель 17 работает следующим образом. Через согласующий эмиттерный повторитель на транзисторе VT2 сформированный DTMF сигнал подается через разделительный конденсатор C7 на вход оконечного усилителя, выполненного на транзисторах VT3-VT4. Транзистор VT3 управляет смещением VT4, обеспечивая его нормальную работу в линии связи.

Питание пульта управления осуществляется схемой питания 13 линии связи 2 (двухпроводное подключение, токовый выход), либо от отдельного стабилизированного источника питания напряжением +12В (трех проводное подключение, потенциальный выход).

Линия связи подключается к контактам 1 и 2 соединителя X1. Во втором случае к контактам 1 и 3 соединителя X1 подключается источник питания, a R15 выполняет функцию нагрузки линии связи.

При включении напряжения питания схема начальной установки 15 формирует импульс положительной полярности, подаваемый на микроконтроллер 14 (вывод MCLR (4) U2).

Предлагаемая система впервые позволяет действительно скрытно устанавливать несколько сотен видеокамер с аудиоканалом. При этом имеется возможность оперативно ими управлять.

Отпадает необходимость в сложной системе с множеством переключателей и кнопок - просто набираем с ДУ телевизора номер группы камер (точно так, как номер программы) и получаем изображение со звуком. Возможен просмотр любого количества камер.