CN110932038B - 一种具有插合特性检测功能的连接器 - Google Patents

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Abstract

一种具有插合特性检测功能的连接器，包括连接器、压阻薄膜传感器组件和印制板组件；压阻薄膜传感器组件包括压阻薄膜传感器和传感器引线；印制板组件包括印制板、功能电路、接触件。通过在连接器内部增加压阻薄膜传感器组件和印制板组件，使连接器自身具备机械寿命计数和插合到位提示的功能，降低了由于连接器插合不到位或偏斜，造成设备无法工作或存在其他问题的隐患。

Description

一种具有插合特性检测功能的连接器
技术领域
本发明涉及连接器，尤其是涉及一种具有插合特性检测功能的连接器。
背景技术
现有的连接器不具备对自身插合特性(机械寿命次数和插合到位提示)的检测功能。
连接器作为一种可以实现信号断开和导通的机电元件，在使用过程中的机械寿命往往有一定的次数要求，当连接器的机械寿命次数超过规定值后就会存在安全隐患。现有的连接器自身很少具备机械寿命计数的功能，尤其对于用在军事、医疗等关键领域，并且需要进行高频次插拔的连接器，这就会给设备的正常运行造成隐患。
作为设备接口的金属壳体连接器，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；②连接器尾部拖曳很粗的电缆导致连接器插合偏斜；③作为设备与设备之间互连接口的金属框架连接器在盲插的过程中也容易出现插合偏斜的现象。现有的连接器自身很少具备插合到位提示的功能，连接器出现插合不到位或偏斜的状况，往往会造成设备无法工作或存在质量隐患。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种具有插合特性检测功能的连接器，通过在连接器内部增加压阻薄膜传感器组件和印制板组件，使连接器自身具备机械寿命计数和插合到位提示的功能。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种具有插合特性检测功能的连接器，包括连接器、压阻薄膜传感器组件和印制板组件；压阻薄膜传感器组件包括压阻薄膜传感器和传感器引线；印制板组件包括印制板、功能电路、接触件；功能电路包括信号采集模块、信号放大处理模块和通信模块；信号采集模块接收采集压阻薄膜传感器输出的电阻信号；信号放大处理模块接收信号采集模块输出信号，对插合操作进行判断，产生插合特性信号；通信模块用于将插合特性信号转化为标准的CAN协议信号；接触件包括插座内部电源接触件和插座内部通信接触件；插座内部电源接触件固定在印制板上，用于对印制板组件供电；插座内部通信接触件固定在印制板上，用于传递CAN协议信号；印制板组件通过卡圈固定在插座绝缘体和插座方盘壳体之间；压阻薄膜传感器和插座界面封严体共形，固定在插座界面封严体上；插座界面封严体粘接在插座方盘壳体上；传感器引线通过插座绝缘体内的通槽引出，连接信号采集模块。
进一步的，传感器引线采用灌胶密封的方式固定在插座绝缘体内的通槽。
进一步的，连接器为圆形，所述压阻薄膜传感器为环状结构。
进一步的，压阻薄膜传感器厚度为0.2-0.4mm。
进一步的，印制板为圆形，印制板上有若干通孔。
进一步的，信号采集模块采用惠斯通电桥；信号放大处理模块包括运放信号放大模块、A/D转换模块、数据处理模块、插合特性模块和故障判断模块。
进一步的，插合特性模块设置插拔操作阈值，插拔操作阈值包括压力阈值和时间阈值，压力阈值设置为10N，时间阈值设置为2秒；当脉冲电压信号大于压力阈值且持续时间大于时间阈值，确认产生插拔操作。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明通过在连接器内部增加压阻薄膜传感器组件和印制板组件，使连接器自身具备机械寿命计数和插合到位提示的功能，降低了由于连接器插合不到位或偏斜而造成的设备无法工作或存在其他问题的隐患。
附图说明
图1为具有插合特性检测功能的连接器结构示意图；
图2为连接器剖面结构示意图；
图3为压阻薄膜传感器结构示意图；
图4为印制板部件结构示意图；
图5功能电路原理框图。
图中：1、连接器插头；2、插头壳体部件；3、插合压缩区域；4、插座界面封严体；5、压阻薄膜传感器；6、插座方盘壳体；7、连接器插座；8、插座绝缘体；9卡圈；10、印制板部件；101、印制板；102、芯片；103、插座内部电源接触件；104、插座内部通信接触件；105、通孔；11、传感器引线。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
本发明通过在连接器内部增加压阻薄膜传感器组件和印制板组件，使连接器自身具备机械寿命计数和插合到位提示的功能。
见图1-3，压阻薄膜传感器组件包括压阻薄膜传感器5和传感器引线11，压阻薄膜传感器5通过粘接的方式同插座界面封严体4固定，然后整体粘接到插座方盘壳体6上，可以极大的减小对连接器插合面的改变；传感器引线11通过插座绝缘体8内的通槽引出，焊接到印制板101上；插座绝缘体8槽采用灌胶密封的方式实现传感器引线11的固定。
本发明的一个实施例是采用圆形连接器，因此压阻薄膜传感器5设计为环状结构，厚度一般为0.2-0.4mm。该种传感器的耐环境性能强，可以满足宽温限和高振动冲击的要求。
如图4所示，印制板部件由印制板101、接触件、功能电路组成，通过卡圈9固定在插座绝缘体8和插座方盘壳体6之间。功能电路包括信号采集模块、信号放大处理模块和通信模块，具体硬件包含单片机、CAN芯片、电源芯片、电阻、电容等部件。印制板部件主要实现对接收到的传感器信号进行调理、AD转换、故障判断和数据存储的功能，最后将插合特性信号转化为标准的CAN协议信号输出。印制板101根据连接器的结构设计为圆形，上面设计通孔105，避免跟连接器的接触件干涉；插座内部电源接触件103实现对印制板部件的供电功能，插座内部通信接触件104实现印制板101对外的CAN协议信号通信功能。
功能电路的原理框图如图5所示。信号采集模块电路采用惠斯通电桥来测量压阻薄膜传感器5的阻值，电桥两端电压为基准电压源V，电桥测量压差为V1，桥臂电阻分别为R1、R2和R3，Rt为传感器电阻值。当连接器插头1、插座分离时，压阻薄膜传感器5未受到外部压力没有信号输出；当连接器插合时，插头部件会挤压插座界面封严体4后面的压阻薄膜传感器5，压合面产生压力，压阻薄膜传感器5发生形变，其电阻值就会发生变化。当连接器插头1、插座插合到位的时候，传感器输出的电压信号与压力成正比。接着对产生的电压信号进行放大，然后通过单片机内置AD转换将其转变成数字量，接着对得到的数据进行预处理，并同预设的插合到位时的阈值电压进行比较判断是否进行了插合操作并计数，即可完成连接器的插合特性检测功能。
为了防止误触发报警，根据正常操作的压力值，设置插拔操作阈值，当检测到脉冲电压信号大于阈值时才认为发生了插拔操作。因此，设置当后端控制电路判定压阻薄膜传感器5承受的压力≥10N，且持续时间≥2秒中，系统判定连接器进行了一次插拔，控制电路记录一次数据。
本发明未详述部分为现有技术。

Claims (7)

1.一种具有插合特性检测功能的连接器，其特征是：包括连接器、压阻薄膜传感器组件和印制板组件；其中：所述压阻薄膜传感器组件包括压阻薄膜传感器(5)和传感器引线(11)；所述印制板组件包括印制板(101)、功能电路、接触件；所述功能电路包括信号采集模块、信号放大处理模块和通信模块；所述信号采集模块接收采集压阻薄膜传感器(5)输出的电阻信号；所述信号放大处理模块接收信号采集模块输出信号，对插合操作进行判断，产生插合特性信号；所述通信模块将插合特性信号转化为标准的CAN协议信号；所述接触件包括插座内部电源接触件(103)和插座内部通信接触件(104)；所述插座内部电源接触件(103)固定在印制板(101)上，用于对印制板组件供电；所述插座内部通信接触件(104)固定在印制板(101)上，用于传递CAN协议信号；所述印制板组件通过卡圈(9)固定在插座绝缘体(8)和插座方盘壳体(6)之间；所述压阻薄膜传感器(5)和插座界面封严体(4)共形，固定在插座界面封严体(4)上；所述插座界面封严体(4)粘接在插座方盘壳体(6)上；所述传感器引线(11)通过插座绝缘体(8)内的通槽引出，连接信号采集模块。
2.根据权利要求1所述具有插合特性检测功能的连接器，其特征是：所述传感器引线(11)采用灌胶密封的方式固定在插座绝缘体(8)内的通槽。
3.根据权利要求1所述具有插合特性检测功能的连接器，其特征是：所述连接器为圆形，所述压阻薄膜传感器(5)为环状结构。
4.根据权利要求3所述具有插合特性检测功能的连接器，其特征是：所述压阻薄膜传感器(5)厚度为0.2-0.4mm。
5.根据权利要求3所述具有插合特性检测功能的连接器，其特征是：所述印制板(101)为圆形，印制板(101)上有若干通孔(105)。
6.根据权利要求1所述具有插合特性检测功能的连接器，其特征是：所述信号采集模块采用惠斯通电桥；所述信号放大处理模块包括运放信号放大模块、A/D转换模块、数据处理模块、插合特性模块和故障判断模块。
7.根据权利要求6所述具有插合特性检测功能的连接器，其特征是：所述插合特性模块设置插拔操作阈值，所述插拔操作阈值包括压力阈值和时间阈值，所述压力阈值为10N，时间阈值为2秒；当脉冲电压信号大于压力阈值且持续时间大于时间阈值，确认产生插合操作。
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