CN110768068B

CN110768068B - 一种插合距离可测的连接器及插合距离的测试方法

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Publication number: CN110768068B
Application number: CN201911044501.9A
Authority: CN
Inventors: 张小虎; 陈宏光; 张磊; 张东波; 尤宗毅
Original assignee: China Aviation Optical Electrical Technology Co Ltd
Current assignee: China Aviation Optical Electrical Technology Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: CN110768068A

Abstract

一种插合距离可测的连接器，包括连接器插头和连接器插座，在连接器插头和连接器插座上还对应设置有一组或多组电容位移传感器，电容位移传感器包括插针端子和插孔端子；连接器插合时，插针绝缘头与插孔电极滑动接触、插孔绝缘套与插针电极滑动接触，使插针电极与插孔电极无电性接触、且存在径向间隙。本发明还公开了一种插合距离的测试方法，用于测试并判断连接器的插合距离是否在设定的区域。本发明通过电容位移传感器以及设备端的检测电路，测试并判断连接器的插合距离是否在设定的区域，从而消除连接器插合不到位、或者插合歪斜造成的设备无法工作、损坏连接器、以及可能出现的质量隐患，同时也便于在设备检修时，对连接器连接可靠性的辨别。

Description

一种插合距离可测的连接器及插合距离的测试方法

技术领域

本发明涉及连接器技术领域，尤其是涉及一种插合距离可测的连接器及插合距离的测试方法。

背景技术

连接器作为一种可以实现信号断开和导通的机电元件，若插合不到位会导致信号不通，设备无法正常工作；若插头、插座之间的插合力过大，会降低连接器的使用寿命，甚至损坏连接器。作为设备接口的连接器，往往具有体积大、传输信号种类多、芯数多、盲插拔的特点，这种连接器在使用过程中往往存在以下问题：

1、由于机箱的设计制造误差，导致连接器无法插合到位或插合力过大；

2、连接器的锁紧力大导致插合不到位，如大壳体号的螺纹式或卡扣式圆形连接器；

3、连接器尾部拖曳很粗的电缆导致连接器插合偏斜；

4、作为设备与设备之间互连接口的集成化连接器，在盲插的过程中也容易出现插合偏斜的现象。

以上现象往往会导致设备无法工作或存在质量隐患，且增大设备在检修时辨别问题的难度。因此，有必要对连接器的插合状态进行检测，确保连接器能够正确插合。现有的连接器不具备对插头、插座插合距离检测的功能，因此有必要在连接器中设计插头、插座插合距离检测结构，使其具备对插头、插座之间插合距离的检测功能。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种插合距离可测的连接器，其目的在于：对连接器的插合距离进行检测。

本发明还公开了一种连接器插合距离的测试方法，其目的在于：测试并判断连接器的插合距离是否在设定的区域，确保连接器能够正确插合。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种插合距离可测的连接器，包括连接器插头和连接器插座，在连接器插头和连接器插座上还对应设置有一组或多组电容位移传感器。

所述电容位移传感器包括插针端子和插孔端子。

所述插针端子主要由插针绝缘头、插针电极、以及插针导线组成，其中，插针绝缘头、插针导线位于插针电极的两端。

所述插孔端子主要由插孔绝缘套、插孔电极、以及插孔导线组成，其中，插孔绝缘套、插孔导线位于插孔电极的两端。

连接器插头与连接器插座插合时，插针端子与插孔端子对应插合；其中，插针绝缘头与插孔电极的插孔内壁滑动接触、插孔绝缘套的内壁与插针电极的外壁滑动接触，使插针电极与插孔电极无电性接触、且使插针电极与插孔电极之间存在恒定的径向间隙。

为了进一步地改进技术方案，所述插针端子设置在连接器插头上，连接器插头设有用于安装插针端子的绝缘安装孔；所述插孔端子设置在连接器插座上，连接器插座设有用于安装插孔端子的绝缘安装孔；所述插针端子、所述插孔端子均设有与各自绝缘安装孔相对应的安装台阶。

为了进一步地改进技术方案，所述插针端子设置在连接器插座上，连接器插座设有用于安装插针端子的绝缘安装孔；所述插孔端子设置在连接器插头上，连接器插头设有用于安装插孔端子的绝缘安装孔；所述插针端子、所述插孔端子均设有与各自绝缘安装孔相对应的安装台阶。

为了进一步地改进技术方案，在连接器插头和连接器插座上对应设置有两组电容位移传感器，两组电容位移传感器分别设置在连接器插头和连接器插座插合端的两侧。

为了进一步地改进技术方案，所述插针绝缘头的外径大于插针电极的外径，所述插孔绝缘套的内径小于插孔电极的内径。

一种连接器插合距离的测试方法，其特征是：包括以下步骤：

S1：连接器插头与连接器插座插合后，向两组电容位移传感器施加相同的电压，使两组电容位移传感器分别带有电荷；

S2：通过设备端的检测电路分别检测两组电容位移传感器上的电容，并得到电容值C1、C2；

S3：根据针孔式电容的计算公式：

计算插针端子在插孔端子内的位移量X1、X2；

式中：插针端子的外径为d；

插孔端子的外径为D；

两极板间介质的介电常数为ω；

S4：设备端的检测电路对位移量X1、X2与插合设定区域进行比较，Y1、Y2分别是插合设定区域的两个端点，如果同时满足：

Y1≤X1≤Y2，Y1≤X2≤Y2；

则设备端的检测电路判断连接器插头与连接器插座的插合距离达到要求，否则，判断插合距离达不到要求。

为了进一步地改进技术方案，S1中，插孔端子接地，插针端子带有电荷。

为了进一步地改进技术方案，S1中，插针端子接地，插孔端子带有电荷。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本发明具有如下有益效果：

本发明的一种插合距离可测的连接器，通过在连接器插头和连接器插座上对应设置一组或多组电容位移传感器，实现对连接器插头与连接器插座插合距离的检测。

本发明的一种连接器插合距离的测试方法，可以测试并判断连接器的插合距离是否在设定的区域，确保连接器能够正确插合。

在航空领域，连接器的连接可靠性对飞行器的安全性尤为重要，本发明的插合距离可测的连接器以及应用于该连接器的插合距离的测试方法，可以通过电容位移传感器以及设备端的检测电路，测试并判断连接器的插合距离是否在设定的区域，从而消除连接器插合不到位、或者插合歪斜造成的设备无法工作、连接器的损坏、以及可能出现的质量隐患。

本发明不但可以测试并判断连接器的插合距离是否在设定的区域，而且可以判断插合不到位是由于插合不到位、还是由于插合过度、或者是由于插合存在歪斜造成的。这种判断对连接器连接可靠性的辨别十分重要，尤其在设备检修时，可以快速排除连接器的连接质量对设备造成的影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为插针端子的结构示意图。

图3为插孔端子的结构示意图。

图4为插针端子与插孔端子插合时的结构示意图。

图5为针孔式电容位移传感器的工作原理示意图。

图中：1、连接器插头；2、连接器插座；3、电容位移传感器；3.1、插针端子；3.11、插针绝缘头；3.12、插针电极；3.13、插针导线；3.2插孔端子、；3.21、插孔绝缘套；3.22、插孔电极；3.23、插孔导线；4、插头绝缘体；5、插座绝缘体；6、插头壳体；7、插座壳体。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

一种插合距离可测的连接器，用于对连接器插合距离的检测。

如图1所示，所述连接器包括连接器插头1和连接器插座2，在连接器插头1和连接器插座2上还对应设置有一组或多组电容位移传感器3。本实施例中，电容位移传感器3设置有两组，两组电容位移传感器3分别设置在连接器插头1和连接器插座2插合端的两侧。两组电容位移传感器3分别设置在连接器插头1和连接器插座2插合端的两侧，可以放大连接器插头1和连接器插座2的插合误差，有利于提高对连接器插合状态检测的精度。

所述电容位移传感器3包括插针端子3.1、以及与插针端子3.1对应插合的插孔端子3.2。

如图2所示，所述插针端子3.1主要由插针绝缘头3.11、插针电极3.12、以及插针导线3.13组成，其中，插针绝缘头3.11、插针导线3.13位于插针电极3.12的两端，插针绝缘头3.11的外径大于插针电极3.12的外径。

如图3所示，所述插孔端子3.2主要由插孔绝缘套3.21、插孔电极3.22、以及插孔导线3.23组成，其中，插孔绝缘套3.21、插孔导线3.23位于插孔电极3.22的两端，插孔绝缘套3.21的内径小于插孔电极3.22的内径。

插针端子3.1与插孔端子3.2不分配合方向，插针端子3.1可以设置在连接器插头1上，也可以在连接器插座2上。本实施例中，插针端子3.1设置在连接器插头1上，连接器插头1上设置有插头绝缘体4，插头绝缘体4上设有用于安装插针端子3.1的绝缘安装孔；插孔端子3.2设置在连接器插座2上，连接器插座2上设置有插座绝缘体5，插座绝缘体5上设有用于安装插孔端子3.2的绝缘安装孔。插针端子3.1、插孔端子3.2均设有与各自绝缘安装孔相对应的安装台阶，插针端子3.1、插孔端子3.2通过各自的安装台阶，安装在各自对应的绝缘安装孔内。绝缘安装孔的作用，一是固定插针端子3.1、插孔端子3.2，使插针端子3.1、插孔端子3.2能够同轴插合；二是将插针端子3.1与插头壳体6电性绝缘，将插孔端子3.2与插座壳体7电性绝缘，防止插头壳体6与插座壳体7插合时，插针端子3.1与插孔端子3.2发生短路。

连接器插头1与连接器插座2插合时，两组电容位移传感器3上的插针端子3.1对应插入插孔端子3.2的插孔内。如图4所示，插合时，插针绝缘头3.11插入到插孔端子3.2的插孔内，并与插孔电极3.22的插孔内壁滑动接触；插孔绝缘套3.21的内壁套在插针端子3.1的外壁上，并与插针电极3.12的外壁滑动接触。由于插针绝缘头3.11的外径大于插针电极3.12的外径，且插孔绝缘套3.21的内径小于插孔电极3.22的内径，因此，在插合过程中，插针电极3.12与插孔电极3.22无电性接触，而且在插合过程中，插针电极3.12与插孔电极3.22之间始终存在恒定的径向间隙。

连接器插头1与连接器插座2插合后，由于插针电极3.12与插孔电极3.22之间存在恒定的径向间隙，使得电容位移传感器3具备成为电容元件的结构基础。当设备端向两组电容位移传感器3施加相同的电压时，两组电容位移传感器3将带有电荷，具有电容元件的功能。设备端可通过对电容位移传感器3电容值的检测，得到插针端子3.1与插孔端子3.2插合的插合距离，从而实现对连接器插合距离的检测。

基于上述插合距离可测的连接器，本发明还公开了一种连接器插合距离的测试方法，用于测试并判断连接器的插合距离是否在设定的区域，确保连接器能够正确插合。

下面以两个实施例，详细说明连接器插合距离的测试方法。

实施例1：

所述连接器插合距离的测试方法，包括以下步骤：

S1：连接器插头1与连接器插座2插合后，向两组电容位移传感器3施加相同的电压，使两组电容位移传感器3分别带有电荷；本实施例中，插针端子3.1接地，插孔端子3.2带有正电荷。

S2：通过设备端的检测电路分别检测两组电容位移传感器3上的电容，并得到电容值C1＝0.91pF、C2＝0.93pF；

S3：根据针孔式电容的计算公式：

计算插针端子3.1在插孔端子3.2内的位移量X1＝6mm、X2＝6mm；

式中：插针端子3.1的外径为d，d＝1.9mm

插孔端子3.2的外径为D；D＝2mm

两极板间介质的介电常数为ω；ω＝0.00885PF/mm(空气)

如图5所示，插针端子3.1在插孔端子3.2内的位移量就是连接器插头1与连接器插座2之间的插合距离；由针孔式电容的计算公式可知，插合距离与电容量C为线性关系。因此，检测到的电容量C就是连接器插头1与连接器插座2之间的插合距离。

S4：设备端的检测电路对位移量X1、X2与插合设定区域进行比较，Y1、Y2分别是插合设定区域的两个端点，Y1＝5mm、Y2＝7mm；

5≤X1≤7，且，5≤X2≤7；

则，设备端的检测电路判断连接器插头1与连接器插座2的插合距离达到要求，连接器插头1与连接器插座2的插合正确。

实施例2：

所述连接器插合距离的测试方法，包括以下步骤：

S1：连接器插头1与连接器插座2插合后，向两组电容位移传感器3施加相同的电压，使两组电容位移传感器3分别带有电荷；本实施例中，插孔端子3.2接地，插针端子3.1带有正电荷。

S2：通过设备端的检测电路分别检测两组电容位移传感器3上的电容，并得到电容值C1＝0.93pF、C2＝1.22pF；

S3：根据针孔式电容的计算公式：

计算插针端子3.1在插孔端子3.2内的位移量X1＝6mm、X2＝8mm；

式中：插针端子3.1的外径为d，d＝1.9mm

插孔端子3.2的外径为D；D＝2mm

两极板间介质的介电常数为ω；ω＝0.00885PF/mm(空气)

S4：设备端的检测电路对位移量X1、X2与插合设定区域进行比较，Y1＝5mm、Y2＝7mm分别是插合设定区域的两个端点，如果同时满足：

5≤X1≤7，且，X2＞7；

则，设备端的检测电路判断连接器插头1与连接器插座2的插合距离达不到要求，且连接器插头1与连接器插座2的插合存在歪斜，属于插合过度。

由上述两个实施例容易看出，本发明可以通过电容位移传感器以及设备端的检测电路，测试并判断连接器的插合距离是否在设定的区域，从而消除连接器插合不到位、或者插合歪斜造成的设备无法工作、连接器的损坏、以及可能出现的质量隐患。

设备端的检测电路不但可以测试并判断连接器的插合距离是否在设定的区域，而且可以判断插合不到位是由于插合不到位、还是由于插合过度、或者是由于插合存在歪斜造成的。这种判断对连接器连接可靠性的辨别十分重要，尤其在设备检修时，可以快速排除连接器的连接质量对设备造成的影响。

未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种插合距离可测的连接器，包括连接器插头(1)和连接器插座(2)，其特征是：在连接器插头(1)和连接器插座(2)上还对应设置有一组或多组电容位移传感器(3)；

所述电容位移传感器(3)包括插针端子(3.1)和插孔端子(3.2)；

所述插针端子(3.1)主要由插针绝缘头(3.11)、插针电极(3.12)、以及插针导线(3.13)组成，其中，插针绝缘头(3.11)、插针导线(3.13)位于插针电极(3.12)的两端；

所述插孔端子(3.2)主要由插孔绝缘套(3.21)、插孔电极(3.22)、以及插孔导线(3.23)组成，其中，插孔绝缘套(3.21)、插孔导线(3.23)位于插孔电极(3.22)的两端；

连接器插头(1)与连接器插座(2)插合时，插针端子(3.1)与插孔端子(3.2)对应插合；其中，插针绝缘头(3.11)与插孔电极(3.22)的插孔内壁滑动接触，插孔绝缘套(3.21)的内壁与插针电极(3.12)的外壁滑动接触，使插针电极(3.12)与插孔电极(3.22)无电性接触，且使插针电极(3.12)与插孔电极(3.22)之间存在恒定的径向间隙。

2.如权利要求1所述的一种插合距离可测的连接器，其特征是：所述插针端子(3.1)设置在连接器插头(1)上，连接器插头(1)设有用于安装插针端子(3.1)的绝缘安装孔；所述插孔端子(3.2)设置在连接器插座(2)上，连接器插座(2)设有用于安装插孔端子(3.2)的绝缘安装孔；所述插针端子(3.1)、所述插孔端子(3.2)均设有与各自绝缘安装孔相对应的安装台阶。

3.如权利要求1所述的一种插合距离可测的连接器，其特征是：所述插针端子(3.1)设置在连接器插座(2)上，连接器插座(2)设有用于安装插针端子(3.1)的绝缘安装孔；所述插孔端子(3.2)设置在连接器插头(1)上，连接器插头(1)设有用于安装插孔端子(3.2)的绝缘安装孔；所述插针端子(3.1)、所述插孔端子(3.2)均设有与各自绝缘安装孔相对应的安装台阶。

4.如权利要求2或3所述的一种插合距离可测的连接器，其特征是：在连接器插头(1)和连接器插座(2)上对应设置有两组电容位移传感器(3)，两组电容位移传感器(3)分别设置在连接器插头(1)和连接器插座(2)插合端的两侧。

5.如权利要求4所述的一种插合距离可测的连接器，其特征是：所述插针绝缘头(3.11)的外径大于插针电极(3.12)的外径，所述插孔绝缘套(3.21)的内径小于插孔电极(3.22)的内径。

6.应用如权利要求5所述连接器的一种连接器插合距离的测试方法，其特征是：包括以下步骤：

S1：连接器插头(1)与连接器插座(2)插合后，向两组电容位移传感器(3)施加相同的电压，使两组电容位移传感器(3)分别带有电荷；

S2：通过设备端的检测电路分别检测两组电容位移传感器(3)上的电容，并得到电容值C1、C2；

S3：根据针孔式电容的计算公式：

计算插针端子(3.1)在插孔端子(3.2)内的位移量X1、X2；

式中：插针端子(3.1)的外径为d；

插孔端子(3.2)的外径为D；

插针端子(3.1)与插孔端子(3.2)之间介质的介电常数为ω；

Y1≤X1≤Y2，Y1≤X2≤Y2；

则设备端的检测电路判断连接器插头(1)与连接器插座(2)的插合距离达到要求，否则，判断插合距离达不到要求。

7.如权利要求6所述的一种连接器插合距离的测试方法，其特征是：S1中，插孔端子(3.2)接地，插针端子(3.1)带有电荷。

8.如权利要求6所述的一种连接器插合距离的测试方法，其特征是：S1中，插针端子(3.1)接地，插孔端子(3.2)带有电荷。