CN109560417A - 一种多类型线缆的连接模块、识别系统及识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多类型线缆的连接模块及多类型线缆的识别方法，所述多类型线缆的连接模块包括连接器母头、连接器公头、角度传感器，连接器母头包括固定底座、位于固定底座上的阵列的连接引脚和中空的卡环，卡环与固定底座转动连接、并与角度传感器连接，卡环设有凸出的挡块，挡块包括导电面和绝缘面，导电面与外部的充电电路电连接；连接器公头包括连接柱，连接柱设有凸出的限位块，限位块包括限位导电面和限位绝缘面；连接器母头、连接器公头配合，转动卡环，使所述限位导电面与导电面连接，所述角度传感器获取卡环旋转的角度。采用本发明的技术方案，通过角度传感器转动的不同角度值来区分不同种类的线缆，结构和方法简单，便于实施。

Description

一种多类型线缆的连接模块、识别系统及识别方法

技术领域

本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种多类型线缆的连接模块、识别系统及识别方法。

背景技术

在多端口电源（以下简称母机）的使用过程中，电源可通过其任意端口经由不同种类的线缆与外部不同类型的用电设备（以下简称子机）进行能量交换。由于不同类型子机的用电需求各不相同，这就需要母机能够通过线缆来识别接入的子机类型从而匹配相应的电压电流进行能量交换。这些线缆的数量及种类较多，如果不对线缆加以辨别，使用中很难快速找到与子机相匹配的线缆。

现有技术中，有研究在线缆的两端放置识别标签或喷涂可识别记号，通过人眼识别，用相配套的线缆将子机连接到母机，形成能量交换通路。但是随着使用次数的增加或在恶劣环境下使用，标签或喷涂的记号极易损坏，一旦损坏就会大大增加线缆识别的操作难度，而且很容易连接出错。

专利CN201710566849.9中公开了在线缆内部植入芯片来进行不同种类线缆的辨别的方法。当线缆连接母机后，通过芯片识别接入的线缆类型并将识别信号传递给母机，然后由母机分配相应的能量传递方式至子机，从而进行子母机间的能量交换。专利CN201610806261.1中公开了通过在线缆内部放置电阻检测电路来进行线缆识别。当线缆连接母机后，待检测电路中的电阻与母机中检测电路及电阻分压电路形成通路，通过检测不同线缆中待检测电路中的电阻分得的不同电压信号来进行线缆种类的辨别，然后由母机分配相应的能量传递方式至子机，从而进行子母机间的能量交换。这两种方法均是在线缆内部植入电路来辨别线缆的种类，这样会造成线缆体积部分过大，并且在使用过程中，由于线缆的拔插、弯折、磨损等因素，容易造成线缆内部电路损坏，从而导致线缆无法识别。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种多类型线缆的连接模块、识别系统及识别方法。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种多类型线缆的连接模块，其特征在于：其包括连接器母头、与之配合的连接器公头、角度传感器，所述连接器母头包括带0度起始位固定底座、位于固定底座上的阵列的连接引脚和中空的卡环，所述卡环与固定底座转动连接、并与角度传感器连接，所述连接引脚位于卡环的中部，所述卡环的内壁设有凸出的挡块，所述挡块包括导电面和绝缘面，所述导电面和绝缘面相对，所述导电面与外部的充电电路电连接；所述连接器公头包括连接柱，所述连接柱内设有与所述连接器母头的连接引脚配合并连接的连接孔，所述连接柱的外侧壁设有凸出的限位块，所述限位块包括限位导电面和限位绝缘面，所述限位导电面和限位绝缘面相对设置；所述连接引脚插入到连接柱中，转动卡环，使所述限位导电面与导电面连接，所述角度传感器获取卡环旋转的角度。

作为本发明的进一步改进，所述限位块为与连接柱同中轴线的环形块，不同线缆的连接器公头的限位块的外侧壁的圆弧角度不同。

作为本发明的进一步改进，所述连接器母头与连接器公头配合时，所述限位块的外侧壁与卡环的内壁接触。

作为本发明的进一步改进，所述挡块与卡环连接处的圆弧角度为15°；所述锂电池包所使用的线缆的连接器公头的限位块的圆弧角度、USB充电线缆的连接器公头的限位块的圆弧角度、笔记本电脑充电线缆的连接器公头的限位块的圆弧角度为0~345°、且角度均不相同。

作为本发明的进一步改进，所述固定底座的0度起始位设有挡块。

作为本发明的进一步改进，所述固定底座上、在卡环与固定底座连接内侧设有与连接器公头配合的卡接构件。

本发明公开了一种多类型线缆的识别系统，其特征在于：其包括如上任意一项所述的多类型线缆的连接模块、外围分析电路和控制模块，所述角度传感器与外围分析电路连接，所述外围分析电路与控制模块连接。

本发明公开了一种多类型线缆的识别方法，其采用如上所述的多类型线缆的识别系统，不同线缆的连接器公头的限位块的外侧壁的圆弧角度不同，所述控制模块中预先设有不同线缆型号与其连接器公头的限位块角度的对应关系，卡环先位于0度起始位，将线缆的连接器公头插入到连接器母头中，旋转卡环，使卡环内挡块的导电面与该线缆连接器公头的限位块的限位导电面接触导电，所述角度传感器感应到卡环的转动角度，通过外围分析电路反馈给控制模块，从而获取线缆的类型并采用与之对应的充放电方式进行能量交换。

作为本发明的进一步改进，所述多类型线缆包括线缆1~线缆n，所述线缆1~线缆n的连接器公头的限位块的角度不同，分别为φ1~φn，设置线缆1的连接器公头的限位块的可旋转角度为φ1作为负载Load1的充电线缆，线缆2的连接器公头的限位块的可旋转角度为φ2作为负载Load2的充电线缆......线缆n的连接器公头的限位块的可旋转角度为φn作为负载Load n的充电线缆，其中φn<360°-挡块的圆弧角度-φn。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的技术方案，将线缆与角度传感器结合起来，不同的线缆其对应的角度传感器可转动角度不同，通过角度传感器转动的不同角度值来区分不同种类的线缆。这种识别方法无需在线缆上放置或喷涂任何识别标签，也无需在线缆内部放置线缆识别电路。这样即不会改变线缆固有的体积，使用中也无需担心由于线缆的磨损、弯折所造成线缆无法识别的问题，从而减轻了线缆的重量、延长了线缆的使用寿命。并且当母机内部检测及控制电路识别出此时接入的线缆及子机类型时，母机会按照指定的程序自动分配与子机能量的交换方式。

附图说明

图1是本发明实施例的六端口功率路由器的结构示意图。

图2是本发明实施例的USB接口充电线缆的结构示意图。

图3是本发明实施例的锂电池包充放电线缆的结构示意图。

图4是本发明实施例的笔记本电脑充电线缆的结构示意图。

图5是本发明实施例的环形连接器母头的结构示意图。

图6是本发明实施例的锂电池包给手机和笔记本充电示意图。

附图标记包括：10-功率路由器，1-双向输入输出端口，2-线缆接头，3-连接器公头，4-连接器母头，5-手机充电线缆，6-锂电池包充放电线缆，7-笔记本电脑充电线缆；31-连接柱，32-连接孔，33-限位块，34-限位块导电面，35-限位块绝缘面，41-固定底座，42-连接引脚，43-卡环，44-挡块，45-导电面，46-绝缘面，47-0度起始位。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本专利，下面将结合一款六端口功率路由器及其附图，对该发明的具体实施方式做进一步地描述。

如图1所示，该功率路由器10有六个可进行能量的双向输入输出端口1。使用时只需用相应的线缆将源和负载接入到功率路由器的任意端口，该功率路由器就会自动识别接入的源或者负载的类型，从而自动设置合适的端口输出电压电流对负载进行充电。

与该功率路由器连接的线缆，一端连接与源或者负载能量交换接口相匹配的插头即线缆接头2，另一端使用带有限位块33的圆形连接器公头3，用于和功率路由器端口连接器母头4对接，从而进行能量交换，如图2的一种USB接口充电线缆、图3的锂电池包充放电线缆、图4的笔记本电脑充电线缆的结构示意图所示。

如图1~图5所示，功率路由器机壳的六个端口分别使用带有角度传感器的圆形的连接器母头4，所述连接器母头4包括带0度起始位的固定底座41、位于固定底座41上的阵列的连接引脚42和中空的卡环43，所述卡环43与固定底座41转动连接、并与角度传感器连接，所述连接引脚42位于卡环43的中部，所述卡环43的内壁设有凸出的挡块44，所述挡块44包括导电面45和绝缘面46，所述导电面45和绝缘面46相对，所述导电面45与外部的充电电路电连接；所述连接器公头3包括连接柱31，所述连接柱31内设有与所述连接器母头4的连接引脚42配合并连接的连接孔32，所述连接柱31的外侧壁设有凸出的限位块33，所述限位块33包括限位块导电面34和限位块绝缘面35，所述限位块导电面34和限位块绝缘面35相对设置；所述连接引脚42插入到连接柱31中，转动卡环43，使所述限位块导电面34与导电面45连接，所述角度传感器获取卡环43旋转的角度。所述限位块33为与连接柱31同中轴线的环形块，不同线缆的连接器公头3的限位块33的外侧壁的圆弧角度不同。所述连接器母头4与连接器公头3配合时，所述限位块33的外侧壁与卡环43的内壁接触。所述固定底座41设有挡块44的0度起始位47。所述固定底座41上、在卡环43与固定底座41连接内侧设有与连接器公头3配合的卡接构件。这样，使用时先将功率路由器任一端口连接器母头4的卡环43旋至0度起始位，再将线缆的连接器公头3插入该端口，转动连接器母头4上可旋转卡环43至不能转动为止，此时将公头用力插入母头，使得卡接构件与连接器公头3的头部卡接，此时限位块33的限位块导电面34与挡块44的导电面45接触，形成导电通路。

优选的，所述挡块44与卡环43连接处的圆弧角度为15°；所述锂电池包所使用的线缆的连接器公头3的限位块33的圆弧角度为30°、USB充电线缆的连接器公头3的限位块33的圆弧角度为45°、笔记本电脑充电线缆的连接器公头3的限位块33的圆弧角度为55°。

一种多类型线缆的识别系统，其包括如上所述的多类型线缆的连接器公头3、连接器母头4，还包括外围分析电路和位于功率路由器内的单片机，所述角度传感器与外围分析电路连接，所述外围分析电路与控制模块连接。

上述多类型线缆的识别系统的识别方法为：

不同线缆的连接器公头3的限位块33的外侧壁的圆弧角度不同，所述控制模块中预先设有不同线缆型号与其连接器公头3的限位块33角度的对应关系，即所述多类型线缆包括线缆1~线缆n，所述线缆1~线缆n的连接器公头3的限位块33的角度不同，分别为φ1~φn，设置线缆1的连接器公头3的限位块33的可旋转角度为φ1作为负载Load1的充电线缆，线缆2的连接器公头3的限位块33的可旋转角度为φ2作为负载Load2的充电线缆......线缆n的连接器公头3的限位块33的可旋转角度为φn作为负载Load n的充电线缆，其中φn<360°-挡块44的圆弧角度-φn。本实施例中只列举了3种电缆。

卡环43先位于0度起始位47，将线缆的连接器公头3插入到连接器母头4中，顺时针旋转卡环43，使卡环43内挡块44的导电面45与该线缆连接器公头3的限位块33的限位块导电面34接触导电，所述角度传感器感应到卡环43的转动角度，通过外围分析电路反馈给控制模块，从而获取线缆的类型并采用相应的充电方式对其进行充电。

本实施例中，该连接器母头4内部有一个345°可旋转卡环43，卡环43内部内嵌15°限位块33作为起始点参考。使用时只需将线缆连接器的公头插入功率路由器任一端口连接器母头4的0度起始位，顺时针转动母头上可旋转卡槽至不能转动为止，此时将公头用力插入母头，听到“咔”的一声，即表示连接器公母头已牢固连接，并且此时限位器导电一面与卡环的挡块的导电面45接触，形成导电通路，角度传感器及其外围分析电路就可被供电并记录此时旋转的角度，并将旋转的角度转为数字信号传递给功率路由器内部的单片机，从而控制功率路由器使用相应的充电方式给连接在该端口的负载充电。当限位器未旋转至其最大可旋转角度时，限位块33无法与卡环43内的挡块44形成导电通路，功率路由器此时不对外输出能量，负载无法被充电。

通过设计不同负载其连接器公头3内部限位器的可旋转角度，就可以根据角度传感器转动的不同角度值来识别此时接入功率路由器的负载类型，从而使用相应的充电方式对其进行充电。

这里通过介绍功率路由器10自动识别12V的锂电池包充放电线缆6、手机充电线缆5、笔记本电脑充电线缆7，并利用这些线缆实现电池给手机和笔记本电脑充电来对上述线缆识别方法进行详细的阐述。

首先，我们设计锂电池包所使用的线缆其圆形连接器公头3限位块33为30°，这样当该线缆接入功率路由器任一端口母头时，其可旋转角度为315°（如图3所示）；设计USB充电线缆其圆形连接器公头3限位块33为45°，这样当该线缆接入功率路由器任一端口母头时，其可旋转角度为300°（如图2所示）；设计笔记本电脑充电线缆其圆形连接器公头3限位块33为55°，这样当该线缆接入功率路由器任一端口连接器母头时，其可旋转角度为290°（如图4所示）。我们在单片机内写入程序，设定角度传感器旋转角度为315°所对应的线缆为锂电池线缆，该线缆连接的锂电池包最小输出电压为10.8V（即过放电保护电压为10.8V）；设定角度传感器旋转角度为300°所对应的线缆为USB充电线缆，并同步设置该线缆输出电压为5V；设定角度传感器旋转角度为290°所对应的线缆为笔记本电脑充电线缆，并同步设置该线缆输出电压为19.8V，如图6所示，这样当上述三款线缆随机插在功率路由器的任一接口，只要其旋转其所对应的角度值，功率路由器就可识别出其连接在哪个端口，并配置好该端口的输出电压及电流值。

这样当三种不同型号的线缆接入功率路由器时，功率路由器可自动识别三种电缆的类型并匹配相对应的能量交换形式及端口输入/输出电压，给用电设备充电。这种识别方法简单快捷且使用中不会出现接错线缆等出错现象。

我们可使用与上述相同的方法，定义不同负载其线缆连接器限位块可旋转的角度值，这样在与功率路由器连接时，即可通过角度传感器传递的不同角度值来识别此时接入的线缆种类及负载，从而使用不同的充电方式给不同的负载充电，使用不同的放电方式对电池等源进行放电。

本发明中所涉及的线缆识别方法，不仅可用于电源系统中不同子母机间的能量交换，也可用于通讯系统中主从设备的识别，设置不同可旋转角度的线缆，并以总线协议向主机（母机）传递相应的信息。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多类型线缆的连接模块，其特征在于：其包括连接器母头、与之配合的连接器公头、角度传感器，所述连接器母头包括带0度起始位的固定底座、位于固定底座上的阵列的连接引脚和中空的卡环，所述卡环与固定底座转动连接、并与角度传感器连接，所述连接引脚位于卡环的中部，所述卡环的内壁设有凸出的挡块，所述挡块包括导电面和绝缘面，所述导电面和绝缘面相对，所述导电面与外部的充电电路电连接；所述连接器公头包括连接柱，所述连接柱内设有与所述连接器母头的连接引脚配合并连接的连接孔，所述连接柱的外侧壁设有凸出的限位块，所述限位块包括限位导电面和限位绝缘面，所述限位导电面和限位绝缘面相对设置；所述连接引脚插入到连接柱中，转动卡环，使所述限位导电面与导电面连接，所述角度传感器获取卡环旋转的角度。

2.根据权利要求1所述的多类型线缆的连接模块，其特征在于：所述限位块为与连接柱同中轴线的环形块，不同线缆的连接器公头的限位块的外侧壁的圆弧角度不同。

3.根据权利要求2所述的多类型线缆的连接模块，其特征在于：所述连接器母头与连接器公头配合时，所述限位块的外侧壁与卡环的内壁接触。

4.根据权利要求1所述的多类型线缆的连接模块，其特征在于：所述挡块与卡环连接处的圆弧角度为15°；所述锂电池包所使用的线缆的连接器公头的限位块的圆弧角度、USB充电线缆的连接器公头的限位块的圆弧角度、笔记本电脑充电线缆的连接器公头的限位块的圆弧角度为0~345°、且角度均不相同。

5.根据权利要求1所述的多类型线缆的连接模块，其特征在于：所述固定底座的0度起始位设有挡块。

6.根据权利要求1所述的多类型线缆的连接模块，其特征在于：所述固定底座上、在卡环与固定底座连接内侧设有与连接器公头配合的卡接构件。

7.一种多类型线缆的识别系统，其特征在于：其包括如权利要求1~6任意一项所述的多类型线缆的连接模块、外围分析电路和控制模块，所述角度传感器与外围分析电路连接，所述外围分析电路与控制模块连接。

8.一种多类型线缆的识别方法，其特征在于：其采用如权利要求7所述的多类型线缆的识别系统，不同线缆的连接器公头的限位块的外侧壁的圆弧角度不同，所述控制模块中预先设有不同线缆型号与其连接器公头的限位块角度的对应关系，卡环先位于0度起始位，将线缆的连接器公头插入到连接器母头中，旋转卡环，使卡环内挡块的导电面与该线缆连接器公头的限位块的限位导电面接触导电，所述角度传感器感应到卡环的转动角度，通过外围分析电路反馈给控制模块，从而获取线缆的类型并采用与之对应的充放电方式进行能量交换。

9.根据权利要求8所述的多类型线缆的识别方法，其特征在于：所述多类型线缆包括线缆1~线缆n，所述线缆1~线缆n的连接器公头的限位块的角度不同，分别为φ1~φn，设置线缆1的连接器公头的限位块的可旋转角度为φ1作为负载Load1的充电线缆，线缆2的连接器公头的限位块的可旋转角度为φ2作为负载Load2的充电线缆......线缆n的连接器公头的限位块的可旋转角度为φn作为负载Load n的充电线缆，其中φn<360°-挡块的圆弧角度-φn。