CN112394303A - 用于识别电子电路板上的插头的存在性的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子电路板(1)，具有：多个形成接触条带(22)的接触部(4、5)，用于将多芯线缆(8)与插头(6)连接；以及监控装置，用于识别插头(6)的存在性，其中，所述监控装置包括逻辑模块(11)，由所述逻辑模块将至少一个输入端(19)与接触条带(22)的至少一个第一接触部(12)电连接，并且逻辑模块(11)被配置用于识别所述输入端(19)上的电子变化。本发明还涉及一种用于识别带有多芯线缆(8)的插头(6)在由多个接触部(4、5)构成的接触条带(22)上、特别是在电子电路板(1)上的存在性的方法，其中，逻辑模块(11)对接触部(4、5)的至少一个第一接触部(12)电子监视，并且基于第一接触部上的电子特性，推断出插头(6)存在或者不存在。按照这种方式，在安装于壳体中的电路板中，当存在通向其逻辑模块的路径时，则即使其上没有连接任何设备，也可以识别：是否插入了插头。

Description

用于识别电子电路板上的插头的存在性的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别电子电路板上或其立面上的插头的存在性(是否存在)的设备和方法。

背景技术

电路板(印制电路板)在电子产品或工业实践中的使用非常普遍。几乎每个电子设备都包含一个或多个电路板。因此，电路板的任意多样的扩展和连接(即与外围设备或用于灵活构造的其他电路板或功能电路转换的连接)都是必不可少的。

为此，通常在电路板的边缘上或邻近电路板的边缘成排地布置多个(通常为矩形的)金属接触部，并且金属接触部例如通过在通常是铜的基材上电镀镍金层来形成。借助于一个或多个插头，电路板可以彼此电连接或与外围设备电连接。

这种插头通常包括绝缘壳体，该绝缘壳体具有针对电路板边缘上的金属接触部的狭缝形的容纳槽，该容纳槽在插头内沿纵向方向延伸。在容纳槽的相对侧，通常设置多个导电接触部以连接至线束，从而实现与例如外围设备的电连接。

可以通过光学方式或通过所连接的执行器或传感器的电气功能或通过测量接口的线束侧的电信号来实现对线束插头是否已插入的识别。即因此，只有在接触到相对侧的情况下，才可以通过电气方式确定插头是否已插入。

一个技术问题是，如今已经交付的是如下的电路板(在成品系统中也是如此)，该电路板通过插头与尚未在相反侧连接以进行后续装备配件的线束相适配。

特别是对于配备有电路板的电气设备，有时在电路板上提供未连接的插头作为接口，可以将这些接口连接到其他设备，以用于不同的场合和应用。另外，插头通常被包封在壳体内，这使得难以使用常规方法确定插头是否被插入。在这种情况下，期望找到一种简单的解决方案来确定插头的存在性。

发明内容

这里的设备和相关方法表现为：当插头的相对侧未与其他设备连接时，针对在电路板中的插头的存在性检查的、在现有技术中迄今没有讨论的任务的解决方案。

基于此，在此介绍了一种特别有利的设备和一种特别有利的用于识别电子电路板上的插头的存在性的方法。

介绍了根据本发明的电子电路板，所述电子电路板具有：多个形成接触条带的接触部，用于将多芯线缆与插头连接；以及用于识别插头的存在性的监控装置，该监控装置包括逻辑模块，由逻辑模块将至少一个输入端与接触条带的至少一个第一接触部电连接，并且逻辑模块被配置用于识别该输入端上的电子变化。

术语“电子电路板”在这里特别是指用于电子构件的载体，所述载体用于机械固定和电连接，并且存在于几乎每个电子设备中。现代电路板在上侧和下侧上承载有连接部、结构元件和接触部。

术语“接触部”特别是指多个通常为矩形的金属接触部，其通常成行地布置在电路板边缘的旁边。紧邻电路板边缘的一个或多个接触部一起形成所谓的“接触条带”，由此，可以借助一个或多个插头将电路板与外围设备电连接。插头例如可以是边缘插头，并且通常包括一个绝缘壳体，该绝缘壳体带有用于在电路板边缘上的接触部的容纳槽，该容纳槽在插头内沿纵向延伸。在容纳槽的相对侧，通常有多个用于容纳“多芯线缆”(线束)的插座。由此，能够在电路板与例如外围设备之间进行电连接。

为了：特别是在空闲状态下，即如果插头未连接到其他设备，识别插头是否被插在电路板上，可以使用配设给电路板的监控装置，该监控装置包括逻辑模块。逻辑模块可以是任意的评估电路，用于识别电压电位形式的输入信号。这种逻辑模块的重要示例是微处理器。因此，逻辑模块可以是微处理器。如果下面在本发明和优点等方面说明微处理器及其功能，则其总是与其他类型的逻辑模块有关。其他类型的逻辑模块是例如手动评估电路或由单独的电子组件构成的评估电路。微处理器本质上是一个集成电路，它接受数据，使用命令对数据进行处理，然后再次输出获得的结果。在这里，例如微处理器的至少一个输入端被与接触条带的接触部电连接，使得该接触部上的电子特性(例如电压、频率、电流的相位)可以作为输入数据输入到微处理器中。该接触部在此被称为“第一接触部”。

借助位于电路板上的微处理器来监视插头的存在性的基本原理是，连接到第一接触部的电路根据插头是否存在而有所不同，使得：微处理器的输入端上的电子特性相应地变化。通过确定第一接触部的电子变化来识别插头的存在性。

在电子电路板的优选实施例中，插头在插装的状态下将第一接触部与限定的电压电位连接，该电压电位不同于没有插头的第一接触部的电压电位。

由于整个电源系统必须针对电路板所有组件确保电压稳定，因此优选以很小的耗费进行电压电位分析。在此，例如给第一接触部配置定义的电压电位，该电压电位因插头的存在性而有所不同，因此微处理器可以根据插头的存在与否的改变而关闭。

在另一个优选的实施方式中，电子电路板具有带电导体带的上侧和下侧，所述接触条带分别在上侧和下侧上具有相对的接触部，并且至少是上侧上的第一接触部与下侧上的与其相对的第二接触部电隔离，并且在无插头的运行中，第一接触部和第二接触部连接到不同的电压电位。

电子电路板包括两个侧面，这里，带有微处理器的一侧称为“上侧”。另一侧面是“下侧”。两个侧面优选分别具有电导体带。但是，也可行的是，主要(或完全)仅在一侧设置导体带，而在另一侧布置构件(例如微处理器)。

导体带的端部，特别是在电路板的用于与例如外围设备连接的边缘区域中，通常与金属基接触面相连，接触面的宽度比导体带的宽度大得多。这些接触面在此被称为“接触部”。多个接触部一起在边缘区域上形成只需将插头简单地推到其上的“接触条带”。

优选地，接触条带在上侧和下侧具有彼此相对的接触部。即接触部始终具有相对应的接触部，该接触部在同一竖轴上位于电路板另一侧上。

在此，“第一接触部”尤其是指在上侧与微处理器的输入端相连的接触部。“第二接触部”是指在下侧而不是通过电子电路板与第一接触部连接的接触部，具体而言，在无需插头的运行中，两个接触部连接到不同的电压电位。“接触部没有彼此连接”意味着电接触部彼此电隔离。但是，当然在评估逻辑上存在两个电接触部之间的连接，该连接用于比较电接触部(第一电接触部和第二电接触部)上存在的电位。“彼此电隔离”的表述还特别是指两个接触部之间不存在直接连接，恰通过插上插头来建立该连接。

在电子电路板中，特别有利的是，接触条带在上侧和下侧具有多个相对的接触部，接触部分别形成相对置的一对接触部，相对的一对接触部中仅一部分形成与逻辑模块连接的第一接触部和第二接触部。第一接触部和第二接触部的对优选分别形成用于插头的接触夹的作用点，该插头可以被插装在电路板的边缘上。优选地，这些接触部对中的仅一些接触部被设计为第一接触部和第二接触部，凭借其如所描述的那样可以识别：插头是否被插装到电路板的边缘上。特别优选的是，甚至仅一对接触部被设计成与逻辑模块连接。此外特别优选的是，被设计用于识别插头是否被插装或与逻辑模块的接触部的对被以如下方式布置，使得可以识别插头的牢固保持。例如，可以将第一接触部和第二接触部的靠外的接触部的对设计用于识别：插头是否已插装或者与逻辑模块连接。

特别优选的是，逻辑模块能够识别通过在上侧上的第一接触部和下侧上的第二接触部之间在插头中利用接触夹建立的电连接而产生的电子变化，并且根据识别到的变化而用信号表明插头的存在性。在实施变型方案中，有利的是，电连接直接通过插头中的接触夹建立，而不是通过更远地布置的电连接建立，所述电连接例如在通过多芯线缆与插头连接的其他线路板中建立。通过直接与接触夹的连接可以很简单地检查插头的存在性。

在另一优选的实施方式中，插头具有用于将第一接触部与至少一个第二接触部连接的接触夹。

特别优选的是，插头连接到多芯线缆，针对每个芯都设有接触夹。在这种情况下，优选的是，插头中的接触夹的仅一部分，并且非常特别优选地仅一个或两个被设置用于：将第一电接触部和第二电接触部通过逻辑模块与插头识别的目标连接。进一步优选的是，插头具有容纳槽，利用该容纳槽可以将插头简单地推移到接触条带上，在容纳槽内设有至少一个接触夹。优选地，容纳槽被设置用于包嵌带有第一接触部和第二接触部的电子电路板的边缘。

为了连接电路板，插头优选具有容纳槽，从而可以将插头简单地推移到接触条带上。为了电接触，在容纳槽内设置至少一个接触夹，该接触夹在典型的电路板边缘插头中也用于连接导线。由此，当插头正确插接时，第一接触部和第二接触部得到电连接。

在另一优选的实施例中，设置有电路，其中，该第一接触部通过第一电阻连接到正电压电位，而第二接触部接地或连接到负电压电位，第一和第二接触部互换亦可。

在本装置中，进行电压电位分析，第一电阻用于保护微处理器输入端，并与电容器一起形成低通滤波器。

电容器设置用于抑制干扰，电容器将微处理器(逻辑模块)的两个输入端相互连接。由此形成如下的电路，该电路用于衰减特别是来自微处理器的半导体组件的不期望的干扰。

更优选的是，第二电阻作为上拉电阻可以在电源侧被串联连接，以便提高第一接触部上的电压电位。

此外，与第一接触部相对的第二接触部连接到接地导体或负电压电位，以形成电位差。当存在插头的情况下，第一接触部和第二接触部被短接，从而由电压电位差形成电流通路，并且电压作为输入值加在微处理器的输入端上。

这里还介绍了一种系统，该系统包括所介绍的电子电路板和所介绍的插头。

在另一优选实施例中，介绍了一种用于识别带有多芯线缆的插头在由多芯线缆制成的接触条带上、特别是在电子电路板上的存在性的方法，其中，微处理器以电子方式监视至少一个第一接触部，并且基于其电子特性推知插头存在或不存在。

用于识别插头存在性的基本原理是：当不存在插头时，上侧接触部中的至少一个和下侧接触部中的至少一个产生不同的信号。上侧接触部是处在上侧上的接触部。下侧接触部是处在下侧上的接触部。通过插上插头，两个接触部被连接(短路)，从而两个接触部传递相同的信号。通过识别此信号变化可以识别插头的存在性。

在此，微处理器或逻辑模块的输入端可以与作为“第一接触部”的上侧接触部连接，以便微处理器可以使用该接触部处的信号(即电子属性)来推断插头是存在还是不存在。接触部也可以颠倒地布置在上侧和下侧上。因此，第一接触部可以布置在下侧上，而第二接触部可以布置在上侧上。

在另一优选的实施方式中，第一接触部和第二接触部与不同的电结构元件连接，使得两个接触部与不同的电结构元件连接。“第二接触部”是未通过电子电路板与第一接触部连接的下侧接触部。

在另一种优选的实施形式中，第一接触部通过至少一个电阻与正电压电位连接，并且第二接触部与参考电位(接地或负电压电位)连接。

通过在第一接触部处与正电压电位连接以及在第二接触部处与接地导体或负电压电位连接而形成电位降。另外通过插上插头，将两个接触部短接，从而形成电流通路。由此，第一接触部上的电子特性能够以电压的形式由微处理器检测。

为此，安装至少一个电阻作为保护电阻和/或去耦电阻，所述电阻与电容器一起用于衰减特别是来自微处理器的半导体组件的不希望的干扰。

在另一优选实施方式中，微处理器识别第一接触部上的电压电位，并由此识别插头是否存在，并转发该信息。

在此，微处理器通过上述电路识别第一接触部上的电压电位。

在此，执行程序可以预先存储在微处理器中，其中，所连接的正电压可以用作参考电位。在触发执行程序后，微处理器将识别到的电位与参考电位进行比较，以确定电位差。例如，用户可以借助与微处理器无线连接的显示设备来触发执行程序。

如果所连接的电压为正的DC电压，则上述电路中的电流会被电容器截止，使得在不存在插头的情况下，不会有电流流过，并且电压电位也不会改变。

如果存在插头，则第一接触部和第二接触部被短接，从而形成电路。所连接的电阻将电流转换为电压，从而由于电阻而使电压电位下降。

附图说明

下面参考附图更详细地解释用于识别电路板上的插头的存在性的设备和方法。应该指出的是，附图仅示出优选的实施例，然而本发明不限于这些实施例。其中：

图1示出用于执行所描述的方法的电路板和插头的示意图，以及

图2示出用于识别插头的存在性的电路的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出电路板1和插头6，其中，电路板1包括上侧2和下侧3，上侧2和下侧3作为用于元件和用于钎焊连接部的装备侧面，导体带10位于上侧和下侧之间。在电路板1的边缘区域中有接触面，接触面称为接触部4、5。在上侧2上彼此并排地间隔(对应)布置的接触部是上侧接触部4。在下侧3上彼此并排地间隔布置的接触部是下侧接触部5。上侧接触部4和下侧接触部5以如下方式相应实施，为每个上侧接触部4设置相对的下侧接触部5。上侧接触部4和下侧接触部5总是成对地实施，并且通常也成对地电连接，使得在每对接触部中，多芯线缆8的芯线9可以连接。上侧接触部4和下侧接触部5一起形成接触条带22，插头6可插到该接触条带22上。插头6具有狭缝形的容纳槽23，在容纳槽中，接触夹7也对应于接触部4、5地彼此并排地间隔布置。电路板1包括逻辑模块(例如微处理器)11，该逻辑模块11监视第一接触部12，方式为：将第一接触部12与逻辑模块的输入端19连接。第二接触部13与第一接触部12相对，并且没有通过电路板1直接与第二接触部13相连或断开，因此在没有插头6的情况下，第一接触部12和第二接触部13可以连接到不同的电压电位。逻辑模块11还具有通过显示设备21与用户的连接件20(无线或有线的)，以便用户可以获得有关插头6的存在性的信息。

图2示出用于识别插头的存在性的电路，其中，第一接触部12和第二接触部13通过插头6的接触夹7而被短接。第一接触部12通过第一电阻16与逻辑模块的输入端19串联。第二接触部13连接到比较电位14，该比较电位14可以是例如接地，但是也可以是负电压电位或任意与第一接触部12处的电压电位不同的电压电位(只要第一接触部12和第二接触部13是分开的)。第一接触部12也与比较电位14固定地、但是经由电容器15地连接。以这种方式，在逻辑模块11中形成RC电路以衰减来自半导体组件的不希望的干扰。在第一接触部12和第一电阻16之间，设置具有正电压电位的电位连接部18，该电位连接部通过第二电阻17与第一电阻16连接。

第二接触部13和电容器15的一端以及逻辑模块11的输入端也与比较电位14连接，以构成电流通路。

以此方式，还可以在安装于壳体中的电路板1中看到：当存在通向其逻辑模块11的路径时，则即使其上没有连接任何设备，也可以识别：是否插入了插头6。

附图标记列表

1 电子电路板

2 上侧

3 下侧

4 上侧接触部

5 下侧接触部

6 插头

7 接触夹

8 多芯线缆

9 芯线

10 布线部、导体带

11 逻辑模块

12 第一接触部

13 第二接触部

14 比较电位

15 电容器

16 第一电阻

17 第二电阻

18 电位连接部

19 逻辑模块的输入端

20 与用户的连接件

21 显示设备

22 接触条带

23 容纳槽

Claims (14)

1.一种电子电路板(1)，其特征在于，其具有：多个形成接触条带(22)的接触部(4、5)，用于将多芯线缆(8)与插头(6)连接；以及监控装置，用于识别插头(6)的存在性，其中，所述监控装置包括逻辑模块(11)，由所述逻辑模块将至少一个输入端(19)与接触条带(22)的至少一个第一接触部(12)电连接，并且逻辑模块(11)被配置用于识别所述输入端(19)上的电子变化。

2.根据权利要求1所述的电子电路板(1)，其特征在于：插头(6)在已插装的状态下，将第一接触部(12)与限定的电压电位连接，所述限定的电压电位与不带插头(6)的第一接触部(12)的电压电位不同。

3.根据权利要求1或2所述的电子电路板(1)，其特征在于：电子电路板(1)具有带导体带(10)的上侧(2)和下侧(3)，接触条带(22)在上侧(2)和下侧(3)上具有分别相对置的接触部(4、5)，并且在上侧(2)上的至少一个第一接触部(12)与在下侧(3)上的与第一接触部相对的第二接触部(13)电分隔，并且在不带插头(6)的运行中，第一接触部(12)和第二接触部(13)接在不同的电压电位上。

4.根据权利要求3所述的电子电路板(1)，其特征在于：接触条带(22)在上侧(2)和下侧(3)上具有多个相对的接触部(4、5)，所述多个相对的接触部形成接触部(4、5)的分别彼此相对的接触部对，其中，接触部(4、5)的分别彼此相对的接触部对中的仅一部分形成第一接触部(12)和第二接触部(13)。

5.根据权利要求3或4所述的电子电路板(1)，其特征在于：逻辑模块(11)能够识别通过在上侧(2)上的第一接触部(12)和下侧上的第二接触部(13)之间利用插头建立的电连接而产生的电子变化，并且根据识别到的变化而用信号表明插头的存在性。

6.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的电子电路板(1)的插头，其特征在于：所述插头(5)具有用于将第一接触部(12)与至少一个第二接触部(13)连接的接触夹(7)。

7.根据权利要求6所述的插头，其特征在于：所述插头与多芯线缆(8)连接，其中，针对每根芯线(9)设置一个接触夹(7)。

8.根据权利要求6或7所述的插头，其特征在于：其具有容纳槽，利用容纳槽能够将插头容易地推移到接触条带上，其中，在所述容纳槽内部设置有至少一个接触夹(7)。

9.一种用于根据权利要求1-5中任一项所述的电子电路板(1)的电路，其特征在于：第一接触部(12)通过第一电阻(16)与正电位连接，并且第二接触部(13)接地或与负电压电位连接，或者第二接触部通过第一电阻与正电位连接，并且第一接触部接地或与负电压电位连接。

10.一种系统，其特征在于：该系统由根据权利要求1至5中任一项所述的电子电路板(1)和根据权利要求6和7中任一项所述的插头构成。

11.一种用于识别带有多芯线缆(8)的插头(6)在由多个接触部(4、5)构成的接触条带(22)上、特别是在根据权利要求1至5中任一项所述的电子电路板(1)上的存在性的方法，其特征在于：逻辑模块(11)对接触部(4、5)的至少一个第一接触部(12)进行电子监视，并且基于第一接触部上的电子特性，推断出插头(6)存在或者不存在。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：第一接触部(12)和第二接触部(13)与不同的电结构元件连接。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：第一接触部(12)通过至少一个电阻(16、17)与正电位连接，并且第二接触部(13)与接地(14)或与负电压电位连接，或者第二接触部通过至少一个电阻与正电位连接，并且第一接触部接地或与负电压电位连接。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于：逻辑模块(11)检测第一接触部(12)上的电压电位，并且由此识别插头存在或者不存在，并且转发相关信息。

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