CN108106767A - 数字式接触体保持力检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电连接器检测技术领域，具体的说是一种数字式接触体保持力检测仪。本发明包括探针、壳体组件和检测电路板，所述检测电路板固定在所述壳体组件内部，所述探针连接所述检测电路板并延伸至所述壳体组件外部。本发明可以准确控制接触体保持力，防止检测过程中对电连接器造成损伤；同时可以根据记录的数据对检测质量进行监控和评估。

Description

数字式接触体保持力检测仪

技术领域

本发明涉及电连接器检测技术领域，具体的说是一种数字式接触体保持力检测仪。

背景技术

具有取送功能的压接电连接器因其接触体装配、更换方便被广泛应用。使用时，接触体压线后通过取送工具送入连接器即可使用产品。为了保证接触体安装到位，将接触体送入电连接器后，通常需要进行保持力检测。常用的检测方法有：徒手轻拉导线(后端)、探针施压(前端)、机械施力工具检测(前端)三种方法。徒手轻拉导线和探针施压对施力大小无法控制，实际操作中容易导致施力过大，进而对连接器造成损伤；机械施力工具施压虽然可以控制力的大小，但人为操作过程中实际操作力是否超过限制无法记录，仍然不能对检测施力大小进行严格监控，同时，由于采用的是目视(工具上有标线)的方法判断施力大小是否合适，操作不够方便，容易造成操作人员疲劳。

另外，机械施力工具检测仪为机械式的，是通过控制弹簧的行程来控制力，测试被检测端的力是否符合要求。但时间一长弹簧存在弹力不稳定的情况，使得检测仪使用寿命短并且精度不好。数字式接触体保持力检测仪则是在机械检测仪的基础上通过电路板与压力传感器实现的数字式检测仪，可在产品的显示屏上直观的看出力的数值。为了配合数字式接触体保持力检测仪，也需要一种能够将力直接作用在压力传感器上，并且能够保证力在传导过程中不会使力有过大的损失的壳体结构。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种数字式接触体保持力检测仪，以解决接触体保持力检测时施力不够精确，操作不够简便，施力数据无法记录等问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种数字式接触体保持力检测仪，包括探针、壳体组件和检测电路板，所述检测电路板固定在所述壳体组件内部，所述探针连接所述检测电路板并延伸至所述壳体组件外部。

所述检测电路板包括露出所述壳体组件外部显示屏、指示灯、数据接口和设置于所述壳体组件内部的电路板；所述电路板连接所述显示屏、指示灯、数据接口。

所述电路板包括如下模块：

压力传感器，用于连接所述探针，采集压力模拟信号；

AD转换器，连接所述压力传感器，用于将所述压力模拟信号转换为压力数字信号；

微控制器，连接所述AD转换器，接收所述AD转换器生成的压力数字信号，用于实时地将所述压力数字信号转化为压力值数据；

存储模块，连接所述微控制器，用于累积存储所述微控制器输出的压力值数据；

按键模块，连接所述微控制器，用于接收对所述微控制器的外部指令；

OLED显示模块，连接所述微控制器和所述显示屏，用于实时显示所述微控制器输出的压力值数据；

通信模块，连接所述微控制器，用于通过所述微控制器获取所述存储模块中的压力值数据，并通过所述数据线端口模块传输出去；

数据线端口模块，连接所述通信模块和所述数据接口；

直流电源模块，用于为上述各个模块提供工作电源。

还包括充电模块，连接所述直流电源模块和数据线端口模块，用于为所述直流电源模块充电。

所述充电模块包括充电电路和稳压电路；所述充电电路的输入端连接所述数据线端口模块，控制端连接所述微控制器，输出端连接所述稳压电路；所述稳压电路的输入端连接所述充电电路，输出端连接所述直流电源模块。

还包括声音提示模块，连接所述微控制器，用于在所述微控制器的控制下发出提示音；

所述微控制器设置压力的上限值和下限值，当所述压力数字信号对应的压力值超过上限值或低于下限值时，触发所述声音提示模块发出提示音。

所述壳体组件包括后壳体、前壳体和传力机构，所述传力机构包括小壳体、传导杆、顶杆弹簧；所述后壳体与前壳体对接，后壳体内部上方设有槽，在槽内安装有小壳体，在小壳体的内部下方固定安装有传导杆，传导杆的内部设有空腔，在空腔内安装有弹簧，顶杆与传导杆滑动连接并置于弹簧的上方，顶杆以小壳体和传导杆为导程进行轴向的位移，顶杆的内部设有螺纹孔，所述后壳体上方设有导向孔，与螺纹孔的位置相对应并连通。

所述小壳体内部还设有压力传感器，并且安装在传导杆的下方；所述传导杆的底部外壁上设有凹槽，与所述压力传感器的受力处接触，将传力机构受的力直接作用在压力传感器上。

所述后壳体上、下两端前端面分别设有螺孔A；所述前壳体内侧上、下两端分别设有螺孔B，分别与后壳体上的螺孔A相对应，螺钉穿过螺孔A和螺孔B，将前壳体和后壳体固定。

所述探针穿过所述导向孔，并与所述顶杆的螺纹孔通过螺纹连接。

本发明具有以下优点及有益效果：

1、本发明可以准确控制接触体保持力，防止检测过程中对电连接器造成损伤；同时可以根据记录的数据对检测质量进行监控和评估。

2、本发明具有重量轻、结构简单、使用方便的特点，可有效提高接触体保持力检测效率和质量，降低操作者的劳动强度。

3、本发明独创性的采用了声觉(短“滴”加“长鸣”)和视觉(可视化的动态力值及状态显示)相组合的施力提醒方法，提高了检测过程中力值判断的准确性和操作性；同时，采用了峰值数据记录和力值数据导出功能，为检测质量控制和后续的质量分析提供了数据保障。

4、本发明的壳体组件能够保护检测仪产品内部元器件，并且保证内部零件能够正确的使用：在壳体内安装有传力机构，能够确保检测端的力能够直接作用在压力传感器上且使得力是沿轴向传导的，这样测试数据能够更加准确，弹簧不仅能够把力传导到传感器上且能够避免瞬间用力过大对压力传感器造成一些损伤的作用，另外通过小壳体结构保证力沿着轴向传导减小力的其他方向的发散造成损失。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为图1的剖视图；

图3为本发明的检测电路板的结构图；

图4为本发明的电路板的结构框图；

图5为本发明实施例中的AD转换器的结构图；

图6为本发明实施例中的充电模块的结构图；

图7为本发明实施例中的充电模块的稳压部分的结构图；

图8为本发明实施例中的存储模块的结构图；

图9为本发明实施例中的通信模块的结构图；

图10为本发明实施例中的微控制器的结构图；

图11是本发明的壳体组件结构示意图；

图12是图11的剖视图；

图13是本发明实施例中的传力机构的结构示意图；

其中，1.探针，2.壳体组件，21.后壳体，21-1.导向孔，21-2.螺孔A，21-3.开口A，22.前壳体，22-1.螺孔B，22-2.开口槽，22-3.圆形通孔，22-4.孔，23.传力机构，23-1.小壳体，23-2.传导杆，23-2-1.凹槽，23-3.顶杆，23-3-1.螺纹孔，23-4.弹簧，23-5.压力传感器，23-6.开口B，3.检测电路板，31.显示屏，32.电路板，33.指示灯，34.数据接口，4.开关；5.螺孔C。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1-3所示，一种数字式接触体保持力检测仪，包括探针1、壳体组件2及检测电路板3三部分。检测电路板3包括露出所述壳体组件2外部的显示屏31、设置于所述壳体组件2内部的电路板32，安装在电路板32下方的指示灯33、安装在电路板32底端的数据接口34和安装在电路板32一侧的开关4，。所述电路板32连接所述显示屏31、指示灯33、数据接口34。壳体组件2包括后壳体21和前壳体22，后壳体21包裹在显示屏31外部，前壳体22包裹在电路板32、指示灯33和数据接口34外部，并露出圆形通孔22-3。电路板32的上、下两端分别设有螺孔C5，螺孔C5分别与螺孔A21-2和螺孔B22-1的位置相对应，压力传感器23-5与检测电路板3连接。

如图4所示，所述电路板包括如下模块：压力传感器，用于连接所述探针1，采集压力模拟信号；AD转换器，连接所述压力传感器，用于将所述压力模拟信号转换为压力数字信号；微控制器，连接所述AD转换器，接收所述AD转换器生成的压力数字信号，用于实时地将所述压力数字信号转化为压力值数据；存储模块，连接所述微控制器，用于累积存储所述微控制器输出的压力值数据；按键模块，连接所述微控制器，用于接收对所述微控制器的外部指令；OLED显示模块，连接所述微控制器和所述显示屏31，用于实时显示所述微控制器输出的压力值数据；通信模块，连接所述微控制器，用于通过所述微控制器获取所述存储模块中的压力值数据，并通过所述数据线端口模块传输出去；数据线端口模块，连接所述通信模块和所述数据接口34；直流电源模块，用于为上述各个模块提供工作电源。

还包括充电模块，连接所述直流电源模块和数据线端口模块，用于为所述直流电源模块充电。所述充电模块包括充电电路和稳压电路；所述充电电路的输入端连接所述数据线端口模块，控制端连接所述微控制器，输出端连接所述稳压电路；所述稳压电路的输入端连接所述充电电路，输出端连接所述直流电源模块。

还包括声音提示模块，连接所述微控制器，用于在所述微控制器的控制下发出提示音；所述微控制器设置压力的上限值和下限值，当所述压力数字信号对应的压力值超过上限值或低于下限值时，触发所述声音提示模块发出提示音。所述声音提示模块具有多种提示声音，在所述微控制器的控制下触发不同的提示声音。

如图5所示，使用高精度专用AD芯片进行压力传感器的信号采集，将小型化压力传感器与此芯片进行功能结合，达到了良好的AD值效果，校准值较高。在本发明的一个实施例中，AD转换器采用专用AD转换芯片HX711，包括PNP型硅三极管Q3，电阻R8、R14、R15、R18、R19，电容C9、C14、C19和接插头J3。其中，接插头J3接收由所述压力传感器通过外界得到的信号变化，通过INA-与INA+引脚，经HX711进行信号整合、放大、模数转换，从SCK与DOUT引脚输出数字信号给单片机处理。

如图6所示，在本发明的一个实施例中，充电模块的构成如下：核心是TP4056芯片，是一款完整的单节锂离子电池采用恒定电流/恒定电压线性充电器。利用芯片内部的功率晶体管对直流电源模块(可充电电池)进行恒流和恒压充电。充电电流可以用外部电阻编程设定，最大持续充电电流可达1A，不需要另加阻流二极管和电流检测电阻。BAT引脚为电池的连接端，其向电池提供供电电流和4.2V的限制电压。LED1与LED2分别显示正在充电和充电完成时的状态，用不同颜色以区分。如图7所示，充电模块附稳压功能，主芯片为TPS76333，构成如下：电容C12、C13，电解电容E2，能稳定将电压控制在3.3V左右。

如图8所示，在本发明的一个实施例中，存储模块的功能如下：W25X80是一款能够为系统程序提供快速存取通道的串行(SPI)存储单元，又是一款非常理想的核心应用程序、文本文件和数据的存储器。它支持2.7～3.6V的单一电源供电。

如图9所示，在本发明的一个实施例中，通信模块的构成如下：核心是CH340T芯片，接受前级微控制器传送过来的信号RXD与TXD，通过芯片内部处理解码，可将数据通过数据线端口模块从D+与D-导出到计算机。外围配备晶振电路，构成有：电容C10、C11、C15，晶振12MHz。

数据线端口模块可用常规mini USB口充电，直流电源为内置充电电池，功耗少，通过OLED显示模块显示产品的工作状态以及充电状态。电路结构紧凑，元器件主要使用贴片封装形式，便于手持操作。如图10所示，微控制器选用32位单片机，引脚功能强大，对功能扩展有其他低位单片机不可比拟的优势。OLED显示模块选用低功耗OLED显示模块，其功耗低，相对于传统的LED可现实更多字符以及功能，对于传统液晶也更节能，占用单片机引脚更少，具有技术的唯一性，创新性。

微控制器内部可设置压力值的上限值与下限值，当测试值达到上限值或下限值时，通过声音提示模块发出不同的声音提示。产品可在-25℃～70℃条件下稳定工作。产品可以实现过压保护、过流保护，并能通过显示屏提示电量状态。整体结构紧凑，动态与静态性能良好。应用范围广，市场前景好。具有较为巨大的经济价值和社会价值。

在本发明的另一个实施例中，对压力传感器施加压力，所加力的上限值与下限值不相同，试验效果为到达下限值10N时声音提示模块短响一声，超过上限33N时声音模块长响一声，提示不可再继续加大压力测试；具有可视化的力值状态显示功能，当前力值小于下限力时，显示“L”；当前力值高于上限力值时，显示“H”；当前力值介于下限力与上限力(即合格力范围内)时，显示“M”；并且有记录功能(通过存储模块累积记录)，能够自动记录每次测试中的最大力值，可用数据线连接电脑端导出数据，并能以TXT文件的形式导出，便于后续的数据分析和质量管控；

另有不同之处在于：选择菜单中校准选项，如果想为压力传感器重新校准，选择此功能；为了精确达到校准度，为该发明测试仪设置了五个校准基准点，分别为0N、10N、20N、30N、40N和50N。其中0N为零点校准，50N为满量程校准，一般压力机测试即有此两点校准值。此测试仪多加三个基准点，使得AD采样值线性度更好，校准精度更高，同时可弥补压力传感器本身的线性度，具有科研技术的创新性。具有充电状态显示功能，充电时指示灯显示红色；充满时指示灯显示绿色。

不同规格接触体具有不同的保持力值要求，使用时对应不同规格的探针。测试时，仅需要更换探针规格，壳体组件不变，就可以实现一台测试仪测试不同规格接触体的保持力。

如图11-13所示，壳体组件2包括后壳体21、前壳体22和传力机构23，所述传力机构23包括小壳体23-1、传导杆23-2、顶杆23-3和弹簧23-4；所述后壳体21与前壳体22对接，后壳体21内部上方设有槽，在槽内安装有小壳体23-1，在小壳体23-1的内部下方固定安装有传导杆23-2，传导杆23-2的内部设有空腔，在空腔内安装有弹簧23-4，顶杆23-3与传导杆23-2滑动连接并置于弹簧23-4的上方，顶杆23-3以小壳体23-1和传导杆23-2为导程进行轴向的位移，顶杆23-3的内部设有螺纹孔23-3-1，所述后壳体21上方设有导向孔21-1，与螺纹孔23-3-1的位置相对应并连通。所述小壳体23-1内部还设有压力传感器23-5，并且安装在传导杆23-2的下方。所述传导杆23-2的底部外壁上设有凹槽23-2-1，与所述压力传感器23-5的受力处接触，将传力机构受的力直接作用在压力传感器23-5上。所述后壳体21上、下两端前端面分别设有螺孔A21-2。所述前壳体22内侧上、下两端分别设有螺孔B22-1，分别与后壳体21上的螺孔21-2相对应，螺钉穿过螺孔A21-2和螺孔B22-1，将前壳体22和后壳体21固定。所述前壳体22上方前端面设有长方形的开口槽22-2，下方的一侧端面设有孔22-4，下方的前端面设有圆形通孔22-3。所述后壳体21上方前端面设有开口A21-3，小壳体23-1的前端面设有开口B23-6，开口A21-3和开口B23-6均用于放置压力传感器与元器件连接用的导线。

安装时，将压力传感器23-5先置于小壳体23-1的内部最底端，然后将传导杆23-2置于压力传感器23-5上方，传导杆23-2底部的凹槽23-2-1与所述压力传感器23-5的受力处接触，将传力机构23受的力直接作用在压力传感器23-5上，再把弹簧23-4安装在传导杆23-2的内部空腔内，顶杆23-3置于小壳体23-1内弹簧23-4的上方并与传导杆23-2滑动连接，使顶杆23-3能够以小壳体23-1和传导杆23-2为导程进行轴向的位移，最后将装配好的传力机构23装在后壳体21的槽内。

使用时，将检测电路板3卡在前壳体22内，显示屏31卡在前壳体22上方的开口槽22-2内，开关4置于孔22-4内，指示灯33对应圆形通孔22-3位置，

电路板32上的螺孔C5与螺孔A21-2和螺孔B22-1的位置相对应，将前壳体22和后壳体21对接后，在螺孔C5与螺孔A21-2和螺孔B22-1的位置采用螺钉依次穿过前壳体22、电路板32和后壳体21将前壳体22、后壳体21和电路板32固定，将探针1安装在导向孔21-1内，探针1尾端具有螺纹，与顶杆23-3的螺纹孔23-3-1通过螺纹连接。探针与被检测接触体作用，受到检测端的力将顶杆23-3下压，顶杆沿小壳体23-1内部及传导杆23-2向下滑动，压缩弹簧23-4，将检测端的力直接作用在压力传感器23-5上，压力传感器23-5将信息传递至电路板32，显示屏31可动态显示当前施力大小，数据接口34具有数据导出功能，能够将测试中的最大力值以TXT文件的形式导出，便于后续的数据分析和质量管控。指示灯33具有充电状态显示功能，充电时指示灯显示红色；充满时指示灯显示绿色。

Claims (10)

1.一种数字式接触体保持力检测仪，其特征在于，包括探针、壳体组件和检测电路板，所述检测电路板固定在所述壳体组件内部，所述探针连接所述检测电路板并延伸至所述壳体组件外部。

2.根据权利要求1所述的一种数字式接触体保持力检测仪，其特征在于，所述检测电路板包括露出所述壳体组件外部显示屏、指示灯、数据接口和设置于所述壳体组件内部的电路板；所述电路板连接所述显示屏、指示灯、数据接口。

3.根据权利要求2所述的一种数字式接触体保持力检测仪，其特征在于，所述电路板包括如下模块：

压力传感器，用于连接所述探针，采集压力模拟信号；

AD转换器，连接所述压力传感器，用于将所述压力模拟信号转换为压力数字信号；

微控制器，连接所述AD转换器，接收所述AD转换器生成的压力数字信号，用于实时地将所述压力数字信号转化为压力值数据；

存储模块，连接所述微控制器，用于累积存储所述微控制器输出的压力值数据；

按键模块，连接所述微控制器，用于接收对所述微控制器的外部指令；

OLED显示模块，连接所述微控制器和所述显示屏，用于实时显示所述微控制器输出的压力值数据；

通信模块，连接所述微控制器，用于通过所述微控制器获取所述存储模块中的压力值数据，并通过所述数据线端口模块传输出去；

数据线端口模块，连接所述通信模块和所述数据接口；

直流电源模块，用于为上述各个模块提供工作电源。

4.根据权利要求3所述的一种数字式接触体保持力检测仪，其特征在于，还包括充电模块，连接所述直流电源模块和数据线端口模块，用于为所述直流电源模块充电。

5.根据权利要求4所述的一种数字式接触体保持力检测仪，其特征在于，所述充电模块包括充电电路和稳压电路；所述充电电路的输入端连接所述数据线端口模块，控制端连接所述微控制器，输出端连接所述稳压电路；所述稳压电路的输入端连接所述充电电路，输出端连接所述直流电源模块。

6.根据权利要求3所述的一种数字式接触体保持力检测仪，其特征在于，还包括声音提示模块，连接所述微控制器，用于在所述微控制器的控制下发出提示音；

所述微控制器设置压力的上限值和下限值，当所述压力数字信号对应的压力值超过上限值或低于下限值时，触发所述声音提示模块发出提示音。

7.根据权利要求1所述的一种数字式接触体保持力检测仪，其特征在于，所述壳体组件包括后壳体(21)、前壳体(22)和传力机构(23)，所述传力机构(23)包括小壳体(23-1)、传导杆(23-2)、顶杆(23-3)和弹簧(23-4)；所述后壳体(21)与前壳体(22)对接，后壳体(21)内部上方设有槽，在槽内安装有小壳体(23-1)，在小壳体(23-1)的内部下方固定安装有传导杆(23-2)，传导杆(23-2)的内部设有空腔，在空腔内安装有弹簧(23-4)，顶杆(23-3)与传导杆(23-2)滑动连接并置于弹簧(23-4)的上方，顶杆(23-3)以小壳体(23-1)和传导杆(23-2)为导程进行轴向的位移，顶杆(23-3)的内部设有螺纹孔(23-3-1)，所述后壳体(21)上方设有导向孔(21-1)，与螺纹孔(23-3-1)的位置相对应并连通。

8.根据权利要求7所述的一种数字式接触体保持力检测仪，其特征在于，所述小壳体(23-1)内部还设有压力传感器(23-5)，并且安装在传导杆(23-2)的下方；所述传导杆(23-2)的底部外壁上设有凹槽(23-2-1)，与所述压力传感器(23-5)的受力处接触，将传力机构受的力直接作用在压力传感器(23-5)上。

9.根据权利要求7所述的一种数字式接触体保持力检测仪，其特征在于，所述后壳体(21)上、下两端前端面分别设有螺孔A(21-2)；所述前壳体(22)内侧上、下两端分别设有螺孔B(22-1)，分别与后壳体(21)上的螺孔A(21-2)相对应，螺钉穿过螺孔A(21-2)和螺孔B(22-1)，将前壳体(22)和后壳体(21)固定。

10.根据权利要求7所述的一种数字式接触体保持力检测仪，其特征在于，所述探针穿过所述导向孔(21-1)，并与所述顶杆(23-3)的螺纹孔(23-3-1)通过螺纹连接。