Кіріспе

Импульстік тізбекпен басқарылатын көп полюсті электромеханикалық коммутатор. Электр техникасында қадамдық коммутатор немесе қадамдық реле, сондай-ақ униселектор деп аталатын құрылғы, кіріс сигналының жолын бірнеше мүмкін шығу жолдарының біріне ауыстырады және бұл процесс электр импульстарының тізбегімен бағытталады. Қадамдық коммутаторлардың негізгі қолданылуы – ерте замандағы автоматты телефон станцияларында телефон қоңырауларын бағыттау. Кейіннен олар өнеркәсіптік басқару жүйелерінде жиі қолданылды. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде жапондық шифрлау машиналарында, АҚШ-та CORAL, JADE және PURPLE деп белгіленген, осындай коммутаторлар қолданылды. Блетчли Парктегі шифрлаушылар неміс Лоренц шифрларын бұзу үшін Colossus машинасының ішіндегі униселекторларды үздіксіз айналатын мотормен басқарды, импульстар тізбегін пайдаланбады. Униселекторда қадамдық коммутатор тек бір ось бойымен немесе оның айналасында ғана жылжиды, бірақ бірнеше контактілер бір уақытта жұмыс істейді. Ал 1888 жылы Алмон Браун Строгер ойлап тапқан Строгер коммутаторы сияқты басқа түрлерінде, механикалық коммутация екі бағытта, контактілер желісі бойынша жүзеге асырылады.

Бір осьті қадамдық қосқыштар

Электромеханикалық технология басым болған кезде, тежегіштер телефон және өнеркәсіптік басқару жүйелерінде кеңінен қолданылды. Негізгі қадамдық коммутатор – бір (әдетте кіріс) және бірнеше (әдетте шығыс) терминалы бар электрмен жұмыс істейтін айналмалы коммутатор. Басқа айналмалы коммутаторлар сияқты, бір терминал контактілік қолды айналдыру арқылы, кейде сүрткіш деп аталатын, бірнеше терминалдың біріне қосылады. Бір қалпынан екінші қалпына өтуді қадам деп атайды, сондықтан механизмнің аты осылай болды. Дәстүрлі терминология бойынша, бұл бір полюсті, көп қалпынды коммутатор. Кейбір қадамдық коммутаторларда тек бір полюс (контакт қабаттары) болса, әдеттегі коммутаторларда көбірек болады; соңғы жағдайда барлық сүрткіштер бір қатарға орналасып, бірге қозғалады. Осылайша, бірнеше сымдары бар бір кіріс, импульстер жиынтығын қабылдау негізінде, бірнеше шығыстардың біріне қосылуы мүмкін. Бұл конфигурацияда айналмалы контактілер заманауи қатты дискідегі бас ұстағыштарына ұқсайды. Көп полюсті коммутаторлар жиі кездеседі; кейбіреулерінде онша көп полюс болған, бірақ олар сирек кездесетін. Көптеген коммутаторларда жарты цилиндрден асатын стационарлық контактілер бар, ал кейбіреулерінде цилиндрдің үштен бірі ғана болады. «Жарты цилиндрлік» типтегі коммутаторда бір-біріне қарама-қарсы екі сүрткіш контактісі бар, ал «цилиндрдің үштен бірі» типінде үш сүрткіш контактісі бар, олар тең аралықта орналасқан. Кез келген деңгейде екі немесе барлық үш сүрткіш қосылған, сондықтан қайсысы (немесе үшеуі) қосылғаны маңызды емес. Көптеген шығыстарға қол жеткізу қажет болғанда, роторда бір-біріне қарама-қарсы, бірақ тік ауыстырылған екі сүрткіш жиынтығы болды: бірінші жарты айналымда бір шығыс жиынтығына қол жеткізілді; екінші жарты айналымда екінші шығыс жиынтығына қол жеткізілді. Электромагнит тұрақты ток импульсымен қоректенген кезде сүрткіштерді келесі қалпына жылжытады (қадам жасайды). Магниттің якорі (серіпкелі жүктемелі) қақпақты іске қосады, ол храповикке қадам жасайды. Қақпақ толық соққыға жеткенде, храповикке тоқтау қойып, оның және сүрткіштердің тым әрі жылжуына жол бермейді. Орамға қуат берілмей қалғанда, серіпке қақпақты кері тартады. Рұқсаттама серіпкесі деп аталатын, корпусқа бұрылатын тағы бір қақпақ, сүрткіштердің кері жылжуына жол бермейді; контактілік үйкеліс оларды орнында ұстайды. Кейбір моноселекторлық конструкциялар жұмыс импульсін қолданғанда қадам жасайды; ал басқалары оны алып тастағанда қадам жасайды. Телефония сияқты көптеген қолданбаларда сүрткіштерді «бастапқы» қалпына қайтару қажет; бұл айналудың басында, стационарлық контактілер тізімінің бір шетінде орналасқан. Кейбір коммутаторларда сүрткіш білігіне бекітілген камера бар. Бұл камера сүрткіш бастапқы қалпында, яғни айналу аралығының басында болған кезде контактілер жиынтығын іске қосады. Басқа схемалар сүрткіштерді бастапқы қалпына келтіру үшін контактілердің бір полюсін пайдаланған, сондықтан жеке бастапқы контактілер қажет болмады. Әдеттегі қадамдық коммутаторларда қадамдық магниттің якорімен тікелей басқарылатын контактілер болады; бұл контактілер магнитті циклдік жұмыс істеуге («өздігінен қадам») және қуат қолданылған кезде сүрткіштерді жылжытуға мүмкіндік береді. Сыртқы басқару схемалары сүрткіштер қажетті қалпына жеткенде қуатты өшіреді; бұл бастапқы қалпы болуы мүмкін. Көптеген қадамдық коммутаторлар сүрткіштерді бір бағытта ғана айналдырады, бірақ кейбіреулері екі бағытта айналдырады; соңғыларында сүрткіштерді екінші бағытта айналдыру үшін екінші магнит бар. Үшінші түрінде сүрткіш бірте-бірте қадамдар жасағанда серіпке жиналады, ал храповик сүрткіштердің бастапқы қалпына оралуына жол бермейді. Сұлба енді қажет болмай қалғанда, басқа электромагнит ұстап тұрған қақпақты босатады; содан кейін серіпке сүрткіштерді бастапқы қалпына қайтарады. Қадамдық коммутаторлар жұмыс істегенде (әсіресе өздігінен қадам басқанда) өте шулы болды, өйткені олардың механизмдері жылдамдықты арттырып, жұмыс уақытын азайту үшін жылдам тоқтады. Олардың дыбысын кейбір жылдам әрекет ететін механизмдермен салыстыруға болады. Дегенмен, олар ұзақ қызмет ету үшін жасалған, мерзімдік техникалық қызмет көрсетумен; олар өте сенімді болды. Бір осьті қадамдық коммутаторлар кейде моноселекторлар деп аталады.

Екі осьті қадамдық ауыстырғыш

Екі осьті қадамдық ауыстырғыш (Ұлыбританияда Strowger ауыстырғышы немесе екі қозғалыс таңдаушысы деп те аталады) сәл күрделірек болды. Әдетте, сыпырушылардың бір ықшам тобы он деңгейде 100 (немесе 200) түрлі бекітілген контактілердің біріне қосыла алатын. Ауыстырғыш бос тұрғанда сыпырушылар бекітілген контактілерден ажыратылды. Сыпырушылар тік ось бойымен жоғары және төмен жылжыды, ал байланыс жасау үшін контактілер тізбегіне бұрылатын. Тік осьтің ішіндегі серіппе сыпырушыларды төменгі бастапқы орнына қайтаратын. Бұл типте екі қадамдық орам болды: біреуі сыпырушыларды қажетті контактілер тізбегіне көтеру үшін, екіншісі – тізбек ішінде бұру үшін. Бұлар көбінесе он контактіден тұратын он тізбекті телефондық ауыстыруларда қолданылды. Орамдар әдетте айналмалы телефондық дискіден алынған электр импульстарымен жетегілетін. Екі қозғалыс таңдаушысында сан терілген кезде сыпырушылар тізбектерді көтеріп, содан кейін келесі ауыстыру сатысына "бос" шығу орынын тапқанға дейін таңдалған тізбекке автоматты түрде бұрылатын (өздігінен қадамдайтын). Соңғы екі терілген сан қосылыс ауыстырғышын (Ұлыбританиядағы соңғы таңдаушы) іске қосатын. Екінші соңғы сан сыпырушыларды жоғары жылжытуға себеп болса, ал соңғы сан оларды шақырылған абоненттің желілік шығу орнына бұратын. Егер желі бос болса, шақырылған желіге қоңырау кернеуі беріліп, шақырушы желісіне қоңырау сигналы жіберілетін. Екі осьті ауыстырғыштың тағы бір түрі – батыс АҚШ-тағы телефон станцияларында кең таралған Стромберг Карлсон X Y ауыстырғышы. Бұл тегіс механизм болды, ал қозғалатын контактілер бүйірге де, алға-артқа да жылжыды. Бұл өте сенімді және минималды оқытудан өткен адамдар да оны күтіп ұстай алатын.

Қолданбалар

Көшпелі қосқыштар телефон жүйелерінен басқа да көптеген қолданыстарда қолданылады. Бірнешесін тізбектей қосып, біреуінің ең жоғары шығысын келесісінің қадамдық байланысына жіберсе, санау құралын жасауға болады. Немесе реле арқылы қадамдық контактіге үздіксіз импульстік сигнал жіберіп, релені қосқыштан шығатын сигналмен басқарса, ол автоматты түрде қуаты жоқ желіні (немесе қуатты, реле әдетте ашық немесе жабық күйде болғанына байланысты) іздей алады. Оларды екі кіріс желісі бірнеше шығыс құрылғыларын басқаратын демультиплексор ретінде де пайдалануға болады. Бір кіріс желісі дұрыс құрылғы таңдалғанша қосқышты жылжытады, ал екіншісі сол құрылғыны қосады. Тағы да көптеген қолданыстар мүмкін. Мұндай қосқыштар Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде бірқатар жапондық шифрлау машиналарында қолданылды: CORAL, JADE, PURPLE (бұл атаулар американдықтар берген). Британдықтардың Colossus деп аталатын кодты бұзу машинасы айналмалы қадамдық қосқыштарды қолданды, олар неміс Лоренц шифрын бұзуға көмектесті.