CN103399252A - 端口插接的检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种端口插接的检测装置和检测方法。该端口插接的检测装置在主端口和从端口上分别设置两个检测位，在主端口的第一检测位连接检测电路、第二检测位接地，而从端口上的两个检测位根据一定逻辑连接，本装置利用简单的电路连接实现了端口插接情况检测与报警锁定的功能，避免了由于插线异常（虚插、漏插等）所造成的不良等情况。本发明中端口插接的检测方法使用电源Vpp拉高第一检测位的电平，第一检测位与第三检测位的连接以及第二检测位与第四检测位的连接影响着第一检测位的电平，经过检测电路之后输出高电平或者低电平来判断端口连接是否准确，本方法逻辑简单，容易实现并且可靠性高，适合端口插接的检测。

Description

端口插接的检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及电路板端口检测，尤其涉及一种端口插接的检测装置和检测方法。

背景技术

在现代电子化产品结构越来越复杂、制作越来越精细，功能越来越强大的今天，通过多个连接线将不同功能的PCB电路板进行互连构成完整系统的需求变得不可避免，而凡是通过连接线进行连接的方式，均可能出现诸如插接不良、插接头松动脱落、插接插反或插错位置等等异常情况，而一旦出现此错误，将可能导致产品失效、甚至产品的损坏、某些工业应用中甚至造成爆机等安全事故，因此如何对接插线的正确性进行保证成为在该类产品中必须认真考虑的现实问题。

在当前已有的应用技术中，设计人员常常采用的方法是：利用端子的机械防呆特性来防止插线的反插，利用不同端子的不同引脚数量和不同间距形式来防止多插线情况下插错插头位置的设计思想来解决此问题。然而该技术方法存在许多不足之处，例如，该方法根本无法防止插线头插接时的虚插与漏插情况，对于插线是否真正将电路连接导通的状态不能反馈给系统电路作判断，且当产品系统复杂程度增加、插头数量进一步增加时，将很难通过不同的端子引脚数或间距差异来区分插线应插的位置。而且该方法也仅仅只能在机器设备生产过程中防止装配工人插错插反之用，装配完成后出现的插线振脱、不良等情况将无从知道，造成极大风险，即便该概率较小，在一些安全性要求高的大功率性设备中，一旦出现，其后果将十分严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种端口插接的检测装置和检测方法，能够更好地检测到端口虚插和漏插的不良情况。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种端口插接的检测装置，第一线路板的主端口与第二线路板上对应的从端口形成多组端口组，端口插接的检测装置包括检测电路，主端口上设有第一检测位和第二检测位，从端口上设有对应第一检测位的第三检测位和对应第二检测位的第四检测位，第一检测位连接第三检测位，第二检测位连接第四检测位，第一组端口组的第三检测位连接最后一组端口组的第四检测位，每一组端口组的第四检测位连接下一组端口组的第三检测位；第一检测位连接检测电路，第二检测位接地。

进一步地，检测电路包括光耦、电源VCC和第一电阻，光耦的集电极通过第一电阻连接电源VCC，光耦的集电极还连接主控单元，光耦的发射极接地。

进一步地，检测电路还包括电源Vpp和上拉电阻，电源Vpp通过上拉电阻分别连接第一检测位和光耦。

进一步地，检测电路还包括整流电路，上拉电阻与光耦之间串接整流电路。

进一步地，整流电路为半桥整流电路，整流电路连接光耦的阳极，光耦的阴极接地，检测电路还包括第二电阻，第二电阻并联于光耦的阳极和阴极之间。

进一步地，整流电路为全桥整流电路，整流电路并联于光耦的阳极和阴极之间。

进一步地，当端口组数量不小于3时，偶数组端口组的第三检测位与第四检测位位置对调，偶数组端口组的第一检测位与第二检测位位置对调。

本发明还公开了一种端口插接的检测方法，包括以下步骤：

S1，主端口的第一检测位与从端口的第三检测位建立连接，主端口的第二检测位与从端口的第四检测位建立连接，从端口的第三检测位与第四检测位建立连接；

S2，第一检测位由电源Vpp拉高电平，第一检测位与检测电路的输入端建立连接；

S3，判断第一检测位与第三检测位的连接以及第二检测位与第四检测位的连接是否准确。

进一步地，在步骤S3中，若所有端口组连接准确，则步骤S3后还包括步骤：

S4，检测电路的输入端接收来自第一检测位的低电平，检测电路的输出端输出高电平信号。

进一步地，在步骤S3中，若端口组连接不准确，则步骤S3后还包括步骤：

S5，检测电路的输入端接收来自第一检测位的高电平，检测电路的输出端输出低电平信号。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

（1）本发明中端口插接的检测装置在主端口和从端口上分别设置两个检测位，在主端口的第一检测位连接检测电路、第二检测位接地，而从端口上的两个检测位根据一定逻辑连接，相比机械防呆方式，本发明的装置利用简单的电路连接实现了PCB板级间端口插接情况检测与报警锁定的功能，避免了由于插线异常（虚插、漏插等）所造成的产品失效或设备损坏、人员伤害等情况，在提高各类产品的安全应用性能上带来较大的有益效果。

（2）本发明中的检测电路采用了光耦作为故障信号输出的开关，其抗干扰能力强，光耦输出端和输入端之间绝缘，提高了检测电路的使用可靠性。

（3）本发明中端口插接的检测方法使用了本发明中的端口插接的检测装置，先使用电源Vpp拉高第一检测位的电平，第一检测位与第三检测位的连接以及第二检测位与第四检测位的连接影响着第一检测位的电平，经过检测电路之后输出高电平或者低电平来判断端口连接是否准确，本方法逻辑简单，容易实现并且可靠性高，适合端口插接的检测。

附图说明

图1为本发明第一实施例电路图

图2为本发明第二实施例电路图

图3为本发明第三实施例电路图

图4为本发明第四实施例电路图

图5为本发明第五实施例电路图

图6为本发明第六实施例电路图

图7为本发明端口插接的检测方法的流程图

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。

本发明第一实施例的具体电路图如图1所示。第一实施例的端口插接的检测装置包括检测电路13。第一线路板11的主端口CN1与第二线路板12上对应的从端口CM1形成端口组。主端口CN1上设有第一检测位A和第二检测位B。从端口CM1上设有对应第一检测位A的第三检测位A’和对应第二检测位B的第四检测位B’。第一检测位A连接第三检测位A’，第二检测位B连接第四检测位B’。第三检测位A’连接第四检测位B’。第一检测位A连接检测电路13，第二检测位B接地。检测电路13包括光耦U1、电源VCC和第一电阻Rz。光耦U1的集电极通过第一电阻Rz连接电源VCC，光耦U1的集电极还连接主控单元，光耦U1的发射极接地。检测电路还包括电源Vpp和上拉电阻R1。电源Vpp通过上拉电阻R1分别连接第一检测位A和光耦U1。光耦U1的阳极连接上拉电阻R1，光耦U1的阴极接地。检测电路13还包括第二电阻R0，第二电阻R0并联于光耦U1的阳极和阴极之间。

第一实施例的工作原理是：当主端口CN1与从端口CM1正确连接，从而第一检测位A与第三检测位A’正确连接，第二检测位B与第四检测位B’正确连接，因此第一检测位A低电平，光耦U1断开，输出端FO为高电平，主控单元接收输出端FO的高电平后不报警并开启输出。

本发明第二实施例的具体电路图如图2所示。第二实施例的端口插接的检测装置包括检测电路23。第一线路板21的主端口CN1与第二线路板22上对应的从端口CM1形成第一组端口组201，第一线路板21的主端口CN2与第二线路板22上对应的从端口CM2形成第二组端口组202。第一组端口组201的主端口CN1上设有第一检测位A和第二检测位B，从端口CM1上设有对应第一检测位A的第三检测位A’和对应第二检测位B的第四检测位B’。主端口CN1的第一检测位A连接从端口CM1的第三检测位A’，主端口CN1的第二检测位B连接从端口CM1的第四检测位B’。主端口CN2的第一检测位A连接从端口CM2的第三检测位A’，主端口CN2的第二检测位B连接从端口CM2的第四检测位B’。第一组端口组201的第三检测位A’连接第二组端口组202的第四检测位B’，第一组端口组201的第四检测位B’连接第二组端口组202的第三检测位A’。第一组端口组201主端口CN1的第一检测位A连接检测电路23，主端口CN1的第二检测位B接地。第二组端口组202主端口CN2的第一检测位A连接检测电路23，主端口CN2的第二检测位B接地。第二实施例的检测电路23与第一实施例的检测电路13的区别是：检测电路23还包括整流电路，同时检测电路23还多设了上拉电阻R2。电源Vpp通过上拉电阻R2分别连接主端口CN2的第一检测位A和光耦U1。该整流电路为半桥整流电路，包括二极管D1和二极管D2。上拉电阻R1与光耦U1之间串接二极管D1，上拉电阻R1连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接光耦U1的阳极。上拉电阻R2与光耦U1之间串接二极管D2，上拉电阻R2连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接光耦U1的阳极。

第二实施例的工作原理类似于第一实施例的工作原理：当两组端口组都插接正常，二极管D1和二极管D2反向截止无压差，光耦U1不接通，输出端FO为高电平，主控单元接收输出端FO的高电平后不报警并开启输出。

本发明第三实施例的具体电路图如图3所示。第三实施例的端口插接的检测装置检测电路33。第三实施例中有三组端口组：第一组端口组301为主端口CN1和从端口CM1，第二组端口组302为主端口CN2和从端口CM2，第三组端口组303为主端口CN3和从端口CM3。每组端口组都设有第一检测位A、第二检测位B、第三检测位A’和第四检测位B’。第一组端口组301的第三检测位A’连接最后一组（即第三组）端口组的第四检测位B’，每一组端口组的第四检测位B’连接下一组端口组的第三检测位A’。所有第一检测位A与检测电路33上的光耦U1阳极连接关系类似于第二实施例中的同类连接关系。当端口组数量不小于3时，偶数组端口组的第三检测位A’与第四检测位B’位置对调，偶数组端口组的第一检测位A与第二检测位B位置对调。第三实施例中端口组数量为3，因此第二组端口组302从端口CM2的第三检测位A’与从端口CM2的第四检测位B’位置对调，第二组端口组302主端口CN1的第一检测位A与主端口CN1的第二检测位B位置对调，而其中所有第三检测位A’与所有第四检测位B’之间的连接关系保持不变，同时所有第一检测位A与检测电路33的连接关系保持不变，所有第二检测位B保持接地。检测电路33中的整流电路为半波整流电路，其连接关系与第二实施例类似。

第三实施例的工作原理与第二实施例的类似，但是第三实施例比第二实施例多了相邻端口防插错的功能。譬如第一组端口组301的主端口CN1连接于第二组端口组302的从端口CM2上，或第二组端口组302的主端口CN2连接于第三组端口组303的从端口CM3上，那么其中某一个第一检测位A会保持高电平，那么光耦U1会接通，主控单元接收输出端FO的低电平信号之后切断输出并报警。

本发明第四实施例的具体电路图如图4所示。第四实施例与第三实施例的区别在于整流电路。第四实施例的整流电路为全桥整流电路，整流电路并联于光耦U1的阳极和阴极之间。

本发明第五实施例的具体电路图如图5所示。第五实施例是端口组数量为n的情况，其中n为奇数。第五实施例的整流电路为半波整流电路。当端口组数量不小于3时，偶数组端口组的第三检测位A’与第四检测位B’位置对调，偶数组端口组的第一检测位A与第二检测位B位置对调。第五实施例的工作原理与第三实施例的工作原理类似，同时也具有相邻端口防插错的功能。

本发明第六实施例的具体电路图如图6所示。第六实施例的端口组数量为n+1，其中n为奇数。第六实施例的整流电路为半波整流电路。当端口组数量不小于3时，偶数组端口组的第三检测位A’与第四检测位B’位置对调，偶数组端口组的第一检测位A与第二检测位B位置对调。第六实施例的工作原理与第三实施例的工作原理类似，同时也具有相邻端口防插错的功能。

在以上实施例中的电路均能有效的对端口插接状况进行实时的在线监测。由于在不同的实际应用领域中，针对插线监测可能有不同的要求，因此在上述案例中提到有半桥整流方式和全桥整流两种方式。在采用半桥整流方式时，任意插接口松脱或漏插接均能实时的检测到并输出故障电平信号给系统进行报警锁定；可某些特殊应用场合，需要对未装成成品系统时，所有连接线均没有插接的初始状态进行上电测试单板其他功能，或者每次仅仅只连接其中一条连接线用于单模块功能逐步测试的调试阶段进行插线故障的屏蔽，只对完成整个系统后插接了两条及以上数量的连接线材情况进行实时在线监测报警，则可采用上述实施例中的全桥整流方式，因此本专利的实现简单、灵活、有效，对不同情况的端口插线实现在线的监测。

本发明中端口插接的检测方法的具体流程图如图7所示。该端口插接的检测方法包括以下步骤：

步骤S1，主端口的第一检测位与从端口的第三检测位建立连接，主端口的第二检测位与从端口的第四检测位建立连接，从端口的第三检测位与第四检测位建立连接；

步骤S2，第一检测位由电源Vpp拉高电平，第一检测位与检测电路的输入端建立连接；

步骤S3，判断第一检测位与第三检测位的连接以及第二检测位与第四检测位的连接是否准确。

在步骤S3中，若所有端口组连接准确，则步骤S3后还包括步骤：

步骤S4，检测电路的输入端接收来自第一检测位的低电平，检测电路的输出端输出高电平信号。

在步骤S3中，若端口组连接不准确，则步骤S3后还包括步骤：

步骤S5，检测电路的输入端接收来自第一检测位的高电平，检测电路的输出端输出低电平信号。

以上陈述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (10)

1.一种端口插接的检测装置，第一线路板的主端口与第二线路板上对应的从端口形成多组端口组，其特征在于，所述端口插接的检测装置包括检测电路，所述主端口上设有第一检测位和第二检测位，所述从端口上设有对应第一检测位的第三检测位和对应第二检测位的第四检测位，所述第一检测位连接第三检测位，所述第二检测位连接第四检测位，第一组端口组的第三检测位连接最后一组端口组的第四检测位，每一组端口组的第四检测位连接下一组端口组的第三检测位；所述第一检测位连接检测电路，所述第二检测位接地。

2.如权利要求1所述的端口插接的检测装置，其特征在于，所述检测电路包括光耦、电源VCC和第一电阻，所述光耦的集电极通过第一电阻连接电源VCC，所述光耦的集电极还连接主控单元，所述光耦的发射极接地。

3.如权利要求2所述的端口插接的检测装置，其特征在于，所述检测电路还包括电源Vpp和上拉电阻，所述电源Vpp通过上拉电阻分别连接第一检测位和光耦。

4.如权利要求3所述的端口插接的检测装置，其特征在于，所述检测电路还包括整流电路，所述上拉电阻与光耦之间串接整流电路。

5.如权利要求4所述的端口插接的检测装置，其特征在于，所述整流电路为半桥整流电路，所述整流电路连接光耦的阳极，所述光耦的阴极接地，所述检测电路还包括第二电阻，所述第二电阻并联于光耦的阳极和阴极之间。

6.如权利要求4所述的端口插接的检测装置，其特征在于，所述整流电路为全桥整流电路，所述整流电路并联于光耦的阳极和阴极之间。

7.如权利要求5或6所述的端口插接的检测装置，其特征在于，当端口组数量不小于3时，偶数组端口组的第三检测位与第四检测位位置对调，偶数组端口组的第一检测位与第二检测位位置对调。

8.一种端口插接的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，主端口的第一检测位与从端口的第三检测位建立连接，主端口的第二检测位与从端口的第四检测位建立连接，从端口的第三检测位与第四检测位建立连接；

S2，第一检测位由电源Vpp拉高电平，第一检测位与检测电路的输入端建立连接；

S3，判断第一检测位与第三检测位的连接以及第二检测位与第四检测位的连接是否准确。

9.如权利要求8所述的端口插接的检测方法，其特征在于，在步骤S3中，若所有端口组连接准确，则步骤S3后还包括步骤：

S4，检测电路的输入端接收来自第一检测位的低电平，检测电路的输出端输出高电平信号。

10.如权利要求8所述的端口插接的检测方法，其特征在于，在步骤S3中，若端口组连接不准确，则步骤S3后还包括步骤：

S5，检测电路的输入端接收来自第一检测位的高电平，检测电路的输出端输出低电平信号。

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