مرحل زنبركي سلكي

مرحل الزنبرك السلكي هو نوع من المرحلات ، حيث تُصنع زنبركاته من أسلاك مسحوبة من النيكل والفضة، بدلاً من قطعها من صفائح معدنية مسطحة كما في مرحل الزنبرك المسطح. وقد وفر هذا النوع من المرحلات مزايا في التصنيع والتشغيل مقارنةً بالتصاميم السابقة. ودخلت مرحلات الزنبرك السلكي مرحلة الإنتاج الضخم في أوائل الخمسينيات من القرن العشرين. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

كانت المرحلات الزنبركية السلكية هي الأنسب لوظائف المنطق والحوسبة. وقد استُخدمت على نطاق واسع في أجهزة التوجيه ، وهي عبارة عن أجهزة كمبيوتر خاصة تُستخدم لتوجيه المكالمات في مكاتب التحويل المركزية .

كانت شركة ويسترن إلكتريك تُصنّع في الأساس مرحلات الزنبرك السلكي لاستخدامها في مقاسم الهاتف الكهروميكانيكية في نظام بيل . وقد تم ترخيص التصميم للاستخدام في جميع أنحاء العالم، وكان شائع الاستخدام في اليابان.

انخفض تصنيع مرحلات الزنبرك السلكي بشكل كبير في أواخر القرن العشرين بسبب إدخال أنظمة التبديل الإلكترونية الرقمية التي استخدمتها بأعداد قليلة جداً.

يتكون المرحل من جزأين رئيسيين، هما المغناطيس الكهربائي والموصلات. قد تتراوح مقاومة المغناطيس الكهربائي بين 15 و200 أوم ، وغالبًا ما يُصمم ليعمل بكفاءة عند جهد هاتفي شائع ، مثل 24 أو 48 فولت.

يمكن أيضًا تعديل المغناطيس الكهربائي عن طريق إدخال قطع معدنية (كتل) لإنشاء تأخير قصير قبل سحب الملامسات (تشغيل بطيء)، أو تثبيت الملامسات في مكانها لفترة وجيزة بعد إزالة الطاقة (تحرير بطيء).

يحتوي مرحل الزنبرك السلكي عادةً على العديد من نقاط التلامس الفردية. كل نقطة تلامس إما ثابتة، لا تتحرك، أو متحركة، ومصنوعة من سلك قصير. تُصنع نقاط التلامس من كتل صغيرة من المعادن النفيسة، مثل البلاديوم ، تُلحم بالزنبركات السلكية. احتوت غالبية مرحلات الزنبرك السلكي المصنعة في ستينيات القرن الماضي على اثنتي عشرة نقطة تلامس ثابتة. يمكن توفير نقطة تلامس مفتوحة عادةً (توصيل)، أو نقطة تلامس مغلقة عادةً (فصل)، أو كليهما لكل نقطة تلامس ثابتة. تتكون نقطة التلامس المتحركة من سلكين بارزين من قاعدة المرحل، مثنيين قليلاً إلى الداخل للضغط على المحرك.

تُفصل نقاط التلامس المتحركة عن نقاط التلامس الثابتة بواسطة نمط من ورق الفينول يُسمى "البطاقة". ^{[ 3 ]} بتغيير عمق الشقوق في هذا النمط، يمكن ضبط نقاط التلامس لتتصل أو تنفصل قبل أو بعد نقاط التلامس الأخرى. يُمكن استخدام هذه التقنية لنقل التحكم الكهربائي أو الطاقة من مصدر إلى آخر، وذلك بجعل نقطة التلامس "المتصلة" تعمل قبل نقطة التلامس "المنفصلة" المقابلة لها.

بالنسبة لمبادلات التحكم بالبرامج المخزنة في أوائل سبعينيات القرن العشرين، صُنعت العديد من المرحلات بنوى فولاذية ظلت ممغنطة حتى بعد انقطاع التيار الكهربائي في الملف. ^{[ 4 ]} استُخدمت خاصية التثبيت المغناطيسي هذه، التي تختلف عن استخدام القطع المعدنية لتأخير تشغيل المرحل، في مصفوفات مرحلات القصب التي كانت تُبدّل مسارات التوصيل في النماذج الأولى لأنظمة التبديل الإلكترونية . كما تم إنتاج مرحل زنبركي سلكي مصغر، بدءًا من عام 1974 تقريبًا، كجزء من إعادة تصميم مفتاح 1ESS 1A .

يمكن ربط مرحلات الزنبرك السلكية ببعضها البعض لإنشاء الدوائر التوافقية النموذجية التي تم استخدامها لاحقًا في تصميم السيليكون.

يمكن استخدام نقاط تلامس مرحل واحد أو أكثر لتشغيل ملف مرحل آخر. على سبيل المثال، لإنشاء بوابة "أو" ، يمكن توصيل نقاط تلامس عدة مرحلات إدخال في دوائر متوازية واستخدامها لتشغيل المغناطيس الكهربائي لمرحل ثالث. هذا، بالإضافة إلى الدوائر المتصلة على التوالي ومخططات أكثر تعقيدًا مثل المغناطيسات الكهربائية متعددة اللفات، يسمح بإنشاء بوابات "و" وبوابات "أو" والعاكسات (باستخدام نقطة التلامس المغلقة عادةً في المرحل). باستخدام هذه الدوائر البسيطة مع قوانين دي مورغان ، يمكن إنشاء أي دالة توافقية باستخدام المرحلات.

عندما تُعاد تغذية أسلاك الإخراج كمدخلات، ينتج عن ذلك حلقة تغذية راجعة أو دائرة تسلسلية لديها القدرة على مراعاة تاريخها الخاص. غالبًا ما تكون هذه الدوائر مناسبة كذاكرة.

يمكن أيضًا إنشاء دوائر ذاكرة على شكل مزاليج عن طريق جعل ملامس المرحل يُكمل دائرة ملفه عند تشغيله. عندئذٍ، يُثبّت المرحل الحالة التي تم تشغيله عليها ويخزنها. بفضل هذه الخاصية، استُخدمت المرحلات في ثلاثينيات القرن العشرين لإنشاء حواسيب خاصة لمقاسم الهاتف . ابتداءً من خمسينيات القرن العشرين، تم تحويل هذه التصاميم إلى مرحلات زنبركية سلكية، مما جعلها أسرع وأكثر موثوقية. استُخدمت غالبية المرحلات الزنبركية السلكية في مقاسم 5XB .

معظم المرحلات الزنبركية السلكية تحتوي على قلب من سبيكة بيرمالوي ، وتتطلب طاقة مستمرة للحفاظ على حالتها. بعضها يحتوي على قلب فولاذي، مما يجعلها مرحلات ذات قفل مغناطيسي ، على غرار مرحلات القصب من نوعي فيريد وريمريد .

تتميز مرحلات القصب بصغر حجمها وانخفاض تكلفتها، مما يجعلها أكثر ملاءمة لتخزين البيانات. وقد استُخدمت بالتزامن مع مرحلات الزنبرك السلكي، على سبيل المثال، لتخزين الأرقام لإرسالها إلى مكاتب تحويل أخرى . في جهاز إرسال متعدد الترددات (وهو جزء من المحول يُرسل معلومات التوجيه الخاصة بالمكالمات الصادرة عبر خطوط الربط )، على سبيل المثال، تُوجّه مرحلات الزنبرك السلكي الأرقام المطلوبة واحدًا تلو الآخر من مجموعات مرحلات القصب إلى مولدات التردد، وذلك تحت تحكم تسلسلي منطقي مُنفّذ باستخدام مرحلات الزنبرك السلكي. في الطرف الآخر، تُوجّه مرحلات مماثلة الأرقام الواردة من مُفكّك النغمات إلى ذاكرة مرحل القصب. في مثل هذه الاستخدامات، تتحقق رموز "اثنان من خمسة" والأنظمة المشابهة من وجود أخطاء في كلا الطرفين.

تم أيضًا دمج مرحلات الزنبرك السلكي في وحدات قنوات الإشارة لأنظمة الناقل .