Commutateur de séquence ou Combineur

Le commutateur électromagnétique est la pierre angulaire de tout échange automatique de cette époque
Il existe de nombreuses variantes, notamment les relais, le type Strowger, les crossbar et autres commutateurs.
Cette section couvre le commutateur de séquence et certains commutateurs dérivés.
Le principe de ce commutateur par la suite deviendra les organes Enregistreur et Traducteur des systèmes téléphoniques plus modernes.

Le commutateur de séquence est un type de commutateur auxiliaire utilisé pour assister pendant le processus d'appel.
Son utilisation est prise en compte. dans les sytèmes Panel et Rotary 7A (liens à consulter au préalable).
Ce type de commutateur a été inventé par Frank McBerty de Western Electric : brevet US 1 009 080 en 1911.

La déclaration d'ouverture du brevet se lit comme suit :
La présente invention fournit un moyen simple pour réaliser n'importe quelle séquence souhaitée d'opérations électriques tout en permettant n'importe quel degré souhaité de contrôle externe.
L'appareil est un séquenceur d'opérations.
Voyons ensuite pourquoi ce type d'opération était utile dans un central téléphonique.

Machines à états :
Passer un appel implique plusieurs étapes discrètes. Une machine à états, qui avance pas à pas, est bénéfique pour gérer les opérations d'appel.
Par exemple, considérons une machine à 5 états simple, avec des fils de sortie A, B, C, D disponibles pour signaler ou contrôler des périphériques externes. Les leads AD peuvent présenter des conditions différentes pour chaque état.
État 1- État d'origine ; A, B mis à la terre
État 2 : appelant décroché ; démarrer le chercheur de ligne, A, B ouvert, C&D fermé
État 3- Fournir une tonalité ; A&B fermés, C, D ouverts
État 4 - Enregistrer les chiffres composés ; C&D fermé, A, B mis à la terre
État 5 - Anneau appelé sous-marin ; C, D mis à la terre.

Une façon de construire une telle machine consiste à utiliser des relais.
En effet, les petites machines d’état sont souvent basées sur des relais. Le Panel et les systèmes Rotatifs nécessitent des machines à états très complexes lors de l'établissement de l'appel. À cette fin, le groupe de conception rotative de Frank McBerty a développé, vers 1908, le commutateur séquentiel pour servir de machine à états.
Il a été largement utilisé dans les centraux Rotatifs et, dans une moindre mesure, dans les centraux Panel.

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Les trois figures suivantes montrent des images de commutateurs de séquence utilisés dans le commutateur Panel.
Le schéma de la figure 1 montre qu'il est fixé à un arbre entraîné par moteur et partage la transmission avec des sélecteurs et d'autres dispositifs. Notez les 3 cames (24 possibles) et les brosses séparées pour chaque came. "L'"aimant d'entraînement R" engage brièvement l'arbre si nécessaire. Notez la "came A" et voyez les 18 positions d'état de rotation marquées.

Fig 1, Un commutateur de séquence de centre Panel avec 3 cames et deux brosses par came .

Chaque came avait des traces métalliques rivetées sur une base isolante. Le motif métallique déterminait si une brosse entrerait en contact ou non à une position donnée. Les cames avancent ensemble, au cours d'un appel, passant de la position de séquence 1 à 18 et revenant à 1 à la fin de l'appel. Avec quatre brosses par came et 24 cames, il y a 96 câbles disponibles pour signaler ou contrôler des appareils externes pour chaque état ! Souvent, quelques positions n'étaient pas utilisées (pièces de rechange).

Brevet US 1 009 080 pour un « appareil de commutation automatique » 1911 Ce fut le brevet initial de ce qui devint plusieurs versions de « commutateurs séquentiels », appliqués dans les centres Rotary 7A et sommaire. Un aspect qui mérite d’être exploré est le concept d’avance automatique. Dans la plupart des cas, le commutateur avance, sous la direction d'un contrôleur externe, d'une position à la suivante comme une étape positive. N'oubliez pas que le mécanisme est entraîné par un moteur, de sorte qu'un embrayage s'enclenche pendant le temps nécessaire pour réaliser une action en une seule étape. Comment cela peut-il se produire sans aucun moyen de timing ? Dans la figure du brevet ci-dessus, notez la came 16. S'il y a 18 positions de rotation possibles, cette came comporte 18 encoches pour correspondre à chaque position de pas. Lorsqu'une impulsion de signal externe (EP) excite l'aimant 12, l'arbre commence à tourner et le commutateur 20 se ferme alors qu'il chevauche la came 16. Le signal EP s'éteint rapidement, de par sa conception, mais le commutateur 20 est câblé pour maintenir l'aimant 12 excité. Lorsque la came 16 entre dans le bas de l'encoche suivante, l'interrupteur 20 s'ouvre et l'aimant 12 se désengage. Ce processus produit une étape positive pour chaque impulsion courte EP. Il serait difficile de garantir de manière fiable qu’une impulsion EP à elle seule puisse toujours produire un pas de rotation positif. Il existe de nombreuses variations liées à la vitesse du moteur, au frottement, aux différences de commutation, etc. C’est encore une autre raison pour laquelle la conception McBerty a eu une telle endurance. Le commutateur séquentiel du système Panel était de conception quelque peu différente mais nécessite toujours un moyen positif à une seule étape. Voir la figure 1 et la « came A » avec les brosses, ensemble, ils agissent comme l'interrupteur 20.

La figure 2 représente 24 cames avec 18 états de rotation possibles. Chaque position d'état se verrouille solidement par pas par la « came A ».
Cet exemple provient d'un centrte Panel dans les années 1920 et provient de Goldsmith.
Par ailleurs, la conception de la machine à états à commutateur de séquence a la contrainte que tous les états doivent se dérouler dans l'ordre de 1 à 18, bien que certains états puissent être « ne s'en soucient pas ».
Un interrupteur séquentiel est très économe en énergie, contrairement à un relais, il ne nécessite aucune énergie électrique pour maintenir les contacts ouverts ou fermés. La puissance n’est requise que pour faire passer la broche d’une position à la suivante.

Fig 2, répartition des pièces pour le commutateur séquentiel du panneau

Pour un commutateur sélecteur Panel, il y a 30 tiges de sélection sur les côtés avant et arrière. La figure 3 montre cinq commutateurs de séquence, chacun associé à une tige de sélection du commutateur . Bien que cela ne soit pas entièrement visible, il y a 30 commutateurs de séquence au total pour la face avant et 30 pour la face arrière.

Fig 3, Tiges d'un sélecteur Panel (côté gauche) avec cinq commutateurs de séquence associés.

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Applications de commutateur de séquence dans un central Rotary 7A

Pour mettre les choses en perspective, dans le central Panel, les relais étaient principalement utilisés pour enregistrer les impulsions de numérotation et pour orchestrer les processus lors de l'établissement de l'appel. Bien sûr, les systèmes Panel utilisaient le commutateur de séquence, mais dans une moindre mesure que le 7A.
Le groupe de conception 7A de McBerty a utilisé des commutateurs de séquence (SS) à la place des relais là où ils le pouvaient.
Il s’agissait probablement d’un impératif de conception McBerty. Comme indiqué ailleurs, le groupe de conception Panel, il participait à une sorte de concours avec les concepteurs du rotatif pour voir qui pourrait développer un nouveau type de centre téléphonique pour les zones métropolitaines.

La figure 4 est une vue générale de différents cas d'utilisation de commutateurs de séquence dans un centre Rotary 7A.

Fig 4, Utilisation du commutateur de séquence dans un échangeur rotatif de 7 A.
Les conceptions des commutateurs de séquence rotatifs et du panneau différaient par leur structure mais partageaient souvent le même objectif. La conception rotative 7A utilisait des cames avec des commutateurs individuels montés sur les encoches de chaque came.

La figure 5 est associée à un premier commutateur de sélection de groupe. Il dispose de 18 marches d'index, comme pour la version panneau.

Fig 5, commutateur de séquence associé à un commutateur de sélection de 1er groupe

Tout en haut se trouve la roue d'indexation indiquant la position 1, état d'origine. Il y a 18 cames chacune avec un interrupteur associé. Notez également l'électro-aimant d'embrayage tout en bas.
Un commutateur de séquence est associé à chaque sélecteur de groupe et à chaque sélecteur final et constitue la part du lion de l'utilisation dans un échange typique.
-Le registre Le registre ( Fig 4) est également un gros consommateur de commutateurs de séquence. Le registre est le contrôleur principal pour l'établissement des appels. Il fournit la tonalité de numérotation , enregistre les chiffres composés et dirige les commutateurs de chemin de conversation pour établir des connexions avec l'abonné appelé.
Le registre est libéré de l'appel une fois établi. Il est alors disponible pour répondre à un nouvel appelant.
Lorsqu'un abonné décroche, le LF entre en action. Immédiatement après que l'appelant a été trouvé, il est dirigé via le 1er sélecteur de groupe SS vers le premier registre inactif au moyen du sélecteur de registre R3 . C'est ce qu'on appelle un sélecteur car il peut avoir le choix entre six registres ou plus.
Ce commutateur, sur la figure 6, est presque identique au commutateur de séquence illustré sur la figure 5.
Une différence est qu'il n'y a que 10 étapes dans ce cas et non 18. Cela peut être vu en observant l'étiquette d'index supérieure.

Fig 6, quatre commutateurs de séquence du sélecteur de registre R3

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