CN112467481B - 智能矩阵电连接器及其插头插座、插头识别系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能矩阵电连接器及其插头插座、插头识别系统及方法；插头上设有四个识别插针，插头内部设有存储插头参数的插头信息存储电路；插座上设有多四个识别插孔；多个智能矩阵电连接插头并排设置，构成插头矩阵；多个智能矩阵电连接插座并排设置，构成插座矩阵；插头识别系统包括多个智能矩阵电连接器、多路模拟开关、以及主单片机。本发明用主单片机通过插座识别插针和插头识别插针，读取该智能矩阵电连接插头或插座矩阵中插头信息存储电路存储的插头参数，可以盲插且自动生成测试关系映射表，大幅降低后期测试、检查及维护成本，避免了制作分叉电缆以及适配转接电缆两端芯数不匹配造成的测试资源浪费的问题。

Description

智能矩阵电连接器及其插头插座、插头识别系统及方法
技术领域
本发明涉及一种电连接器，尤其涉及一种智能型矩阵式电连接器。
背景技术
适配转接电缆目前广泛应用于军工装备、电信通讯、电器设备、工业测试测量等领域。现有的适配转接电缆的制作模式是，电缆一端为测试设备的输出电连接器(一般为标准的欧式插头、D型插头、航空插头等)，另一端焊接与待测产品连接的配套电连接器。这种模式目前在各个测试领域广泛应用，但采用传统的电连接器存在以下不足：
1、由于适配转接电缆两端的电连接器点数不匹配，导致经常需要制作分叉电缆，增加了电缆制作的难度，且分叉电缆容易缠绕在一起，后期管理和维护极为不便。
2、测试设备的测试通道是有限的，当与待测产品连接的配套电连接器芯数大于或小于测试设备的单一输出电连接器芯数，会造成大量的测试点数的浪费。
3、传统电连接器采用插针插孔进行连接，连接过程插针插孔间的摩擦力会对插针插孔的镀层造成损伤，所以频繁的插拔会降低电连接器使用寿命。但适配转接电缆的使用场合需要频繁插拔，故适配转接电缆上的电连接器连接插针镀层磨损会非常严重。
4、对于大型的待测产品，有时一次测试需要连接几十甚至上百根适配转接电缆，采用传统电连接器不具备识别功能，需要人为逐一确定电缆的连接位置，并在上位软件界面上设置对应测试映射关系，此操作极为费时费力。
为此需要一种可任意组合芯数，避免制作分叉电缆，零插拔力，可自动识别，便于后期测试、使用及管理的智能矩阵电连接器。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种可任意组合芯数，零插拔力，可自动识别，便于后续测试过程中适配转接电缆连接、测试、使用、维护的一种电连接器，此电连接器为适配转接电缆的制作、管理、使用提供了方便，减少了测试资源的浪费，大大降低了人工成本及材料成本。
本发明的技术解决方案是：
一种智能矩阵电连接插头，其插头配合面上设置有多个连接插针，其特殊之处在于：还包括设置在插头配合面上的至少四个识别插针、以及设置在插头内部且与识别插针电连接的插头信息存储电路；所述插头信息存储电路用于存储插头参数；所述插头参数包括芯数以及插头编号。
进一步地，所述识别插针包括电源正插针、数据正插针、数据负插针和电源负插针；所述插头信息存储电路包括数据存储芯片；所述数据存储芯片的电源正引脚与电源正插针相连，其数据正引脚与数据正插针相连，其数据负引脚与数据负插针相连，其电源负引脚与电源负插针相连。
进一步地，所述插头信息存储电路还包括滤波电容；所述滤波电容的一端接数据存储芯片的电源正引脚，另一端与数据存储芯片的电源负引脚相连。
进一步地，所述插头配合面上相邻连接插针或相邻连接插针组之间设置有隔离凸棱；所述连接插针组包括至少两个连接插针；所述配合面上下两端分别设置有定位卡销。
本发明还提出一种智能矩阵电连接插座，与上述智能矩阵电连接插头配合，其插座配合面上设置有多个连接插孔，其特殊之处在于：还包括设置在插座配合面上且与所述智能矩阵电连接插头的识别插针匹配的至少四个识别插孔。
进一步地，所述连接插孔中设置有可与连接插针相接触且能自动调节高度的弹针；所述识别插孔中设置有可与识别插针相接触且能自动调节高度的弹针。
进一步地，所述插座配合面上设置有与所述隔离凸棱相匹配的隔离凹槽以及与所述定位卡销相匹配的定位销孔。
同时，本发明还提出一种智能矩阵电连接器，其特殊之处在于：包括卡扣组件、至少一个智能矩阵电连接插头、以及与智能矩阵电连接插头相配合的智能矩阵电连接插座；
多个智能矩阵电连接插头并排设置，构成插头矩阵；多个智能矩阵电连接插座并排设置，构成插座矩阵；
所述一个智能矩阵电连接插头或者所述插头矩阵中一个智能矩阵电连接插头，还包括设置在插头配合面上的至少四个识别插针、以及设置在插头内部且与识别插针电连接的插头信息存储电路；所述插头信息存储电路用于存储插头或插头矩阵参数；所述参数包括芯数以及插头或插头矩阵编号；
所述一个智能矩阵电连接插座或者所述插座矩阵中与所述智能矩阵电连接插头匹配的智能矩阵电连接插座，还包括设置在插座配合面上且与所述识别插针匹配的至少四个识别插孔；
所述卡扣组件包括至少两个卡扣以及至少两个卡扣挂钩；所述卡扣分别设置在插头矩阵上端面两侧以及下端面两侧；所述卡扣挂钩分别设置在插座矩阵配合面的上下两端。
进一步地，所述识别插针包括电源正插针、数据正插针、数据负插针和电源负插针；所述插头信息存储电路包括数据存储芯片；所述数据存储芯片的电源正引脚与电源正插针相连，其数据正引脚与数据正插针相连，其数据负引脚与数据负插针相连，其电源负引脚与电源负插针相连。
本发明还提出一种插头识别系统，其特殊之处在于：包括至少一个智能矩阵电连接器、与每个智能矩阵电连接插座分别连接的模拟开关、以及通过通讯总线与每路模拟开关相连的主单片机；
所述主单片机控制模拟开关每次打开一路模拟开关，并读取该路模拟开关所连接的智能矩阵电连接器中插头信息存储电路的插头或插头矩阵参数。
本发明还提出一种插头识别方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)将智能矩阵电连接插头或插头矩阵，任意插入智能矩阵电连接插座或插座矩阵；
2)主单片机通过插座识别插针和插头识别插针，读取该智能矩阵电连接插头或插座矩阵中插头信息存储电路存储的插头参数；
3)主单片机根据插头参数识别插头，生成插头插座关系映射表。
本发明的有益效果：
1、本发明在插头内部设计有插头信息存储电路，配合插头的识别插针和插座的识别插孔，以及硬件的识别电路可读取插头的相关信息，为后续测试及测试关系映射提供便利，所有使用本发明电连接器制作的适配转接电缆，配合相应的电路，都可盲插且可以自动生成测试关系映射表。
2、本发明的插头和插座均可根据使用需要进行组合拼接，得到与所需点数最接近的插头芯数，避免了制作分叉电缆，以及适配转接电缆两端芯数不匹配造成的测试资源浪费的问题。
3、由于采用本发明的电连接器所制作的适配转接电缆均为一对一的电缆，电缆可以复用，极大的提高了适配转接电缆的利用率。为后期的测试、排查及维护带来了便利，同时避免了人力及物力的浪费，如此可大幅降低后期测试、检查及维护成本。
4、本发明的插针插孔接触方式采用弹针形式进行连接，插头的连接插针和插座的连接插座接触过程中，连接插座根据所受压力自动调节高度，连接插针和连接插孔之间没有相对摩擦，也不会有摩擦损耗，延长了电连接器的寿命。
5、本发明在插头信息存储电路中增加了保护电容，滤波电容并联在电源电路两端，用以降低交流脉动波纹系数、平滑直流输出的一种储能器件。滤波电容不仅使电源直流输出平滑稳定，降低了交变脉动电流对电子电路的影响，同时还可吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰，使得电子电路的工作性能更加稳定。
6、插头的上下两端各装有1个卡扣，配合插座的卡扣挂钩对插头起到固定作用，防止插头受到外力而与插座脱开；上下两端各装有1个定位卡销，配合插座的定位卡销孔对插头插座的连接过程提供定位和导向，在连接过程保护连接插座和连接插针不会损坏。
7、专门设计的凹凸结构与针座配合，增大相邻两组连接插座之间的爬电距离，提高抗电性能。
8、本发明多个插头并联成时智能矩阵电连接插头，可以只设置一组4个识别插针。
附图说明
图1为本发明智能矩阵电连接插头的立体结构示意图；
图2为本发明智能矩阵电连接插头的内部结构示意图；
图3为本发明智能矩阵电连接插座的立体结构示意图；
图4为本发明智能矩阵电连接器的插座矩阵的主视图；
图5为本发明智能矩阵电连接器的插头矩阵的主视图；
图6为本发明智能矩阵电连接插头和插座的拼接示意图；
图7为本发明智能矩阵电连接器中插头信息存储电路的连接关系图；
图8为本发明插头识别系统的连接关系示意图；
图9是本发明智能矩阵电连接插头的立体示意图；
图中：1-卡扣，2-连接条，3-压线板，4-插头信息存储电路，5-插头外壳，6-针座，7-插针套板，8-连接插针，9-识别插针，10-定位卡销，11-卡扣挂钩，12-定位卡销孔，13-识别插孔，14-连接插孔，15-插座固定板，16-插座背板，17-插头配合面，18-插座配合面，19-凸棱，20-插孔套板，21-凹槽，22-电连接插头，23-电连接插座，24-数据存储芯片，25-滤波电容，26-模拟开关。
具体实施方式
本发明智能矩阵电连接器，分为电连接插头和电连接插座两部分。插头主要用于制作适配转接电缆，插座用以装设于机箱、机柜、适配箱作为输出端口。
如图1、图2和图7所示，电连接插头包括定位卡销10、卡扣1、识别插针9、插头信息存储电路4、连接插针8、插针套板7、针座6、插头外壳5、插头盖板及连接条2。其中连接插针8、插针套板7、针座6组合在一起形成了插头的芯体；定位卡销10和卡扣1分别起到定位引导和插头锁紧的作用；插头外壳5和插头盖板起到固定和保护各零件的作用；四个识别插针9和插头信息存储电路4用于读取和存储插头信息。识别插针包括电源正插针Vcc、数据正插针D+、数据负插针D-和电源负插针GND。插头信息存储电路4用于存储电连接器参数；电连接器参数包括电连接器型号、插头型号和芯数。插头信息存储电路包括数据存储芯片和滤波电容；数据存储芯片的电源正引脚与电源正插针相连，其数据正引脚与数据正插针相连，其数据负引脚与数据负插针相连，其电源负引脚与电源负插针相连；滤波电容的一端接电源正引脚，另一端与所有空引脚及电源负引脚相连。插头上两两一组的相邻连接插针组间设置有隔离凸棱；插座上设置有与凸棱相匹配的凹槽。插头两端分别设置有定位卡销，插座相应位置设置有与定位卡销相匹配的销孔。
如图3所示，本发明电连接插座，包括定位卡销孔12、卡扣挂钩11、识别插孔13、连接插孔14、插孔套板20、插座固定板15、插座背板16。其中连接插孔14、插孔套板20、插座固定板15、插座背板16组合在一起形成了插座的芯体；定位卡销孔12和卡扣挂钩11分别起到定位引导和插头锁紧的作用；识别插孔13配合识别电路用于读取插头信息和插头位置。
如图6所示，当插头和插座连接在一起时，插座安装在面板上时，上下各配套安装有一个卡扣挂钩，用于与插头的卡扣配合固定插头；插座上下各布置有一个定位卡销孔，用于配合插座的定位卡销孔对插头插座的连接过程提供定位和导向，在连接过程保护连接插座和连接插针不会损坏。定位卡销10和定位卡销孔12，相互配合定位；卡扣1和卡扣挂钩11，相互配合锁紧插头和插座。
测试设备的识别电路可通过识别插孔13、识别插针9、插头信息存储电路4来读取电连接器的插头参数信息，还可根据插座上插头所连接的位置判断插头的位置信息；插头的芯体(连接插针8、插针套板7、针座6)和插座的芯体(插孔套板20、插座固定板15、插座背板16)进行弹性接触，实现插头和插座的电信号联通；导线槽5对引出的导线起到梳理的作用，压线板3构成的导线通道对所引出的导线起到固定作用，防止焊点受力。
多片插头或插座组合构成智能矩阵电连接器使用时，参见图5，采用4根连接条2将多片插头连接在一起构成插头矩阵即可增加插头的芯数，每增加一片插头可增加8个四线制测试点。相应的，如图4所示，插座并排构成插座矩阵。
参见图7至图8，插头识别系统，包括多个智能矩阵电连接器、与每个智能矩阵电连接器分别连接的多路模拟开关、通过通讯总线与每个模拟开关相连的主单片机；主单片机控制模拟开关每次打开一路模拟开关，并读取该路模拟开关所连接智能矩阵电连接器的插头参数，上位计算机通过用户测试软件对单片机进行控制和升级。
插孔套板、插座固定板及插座背板将连接插座头部完全固定包裹保护起来，防止连接插座在插头插座连接过程中受侧向压力而损坏连接插座；且插孔套板正面和反面专门设计的凹凸结构与插座固定板相邻两组连接插座之间的开槽对应，增大了相邻两组连接插座之间的爬电距离；插座背板增强了插座固定板，防止插头插座连接过程中因压力导致插座固定板变形而接触不良；每片插座可提供8个四线制输出点，多片插座可根据需要组合在一起，以8点为基数成为一个更大点数的插座。
插头芯体上方装有4个识别插针，通过与插座的识别插孔连接，配合识别系统可将插头中插头信息存储电路的信息导出；插头的壳体内部装有插头信息存储电路，电路中存储的插头的编号、型号、芯数、所连接的电连接器型号等信息，可供插座识别电路读取；连接插针、插针套板及针座组合在一起形成了插头的芯体，插针套板和针座将连接插针固定并保护起来；所有这些零件全部固定在插头外壳中，并且在插头外壳内部专门设计有导线槽，避免焊接导线后，导线相互交错；最终插头盖板，将所有零件封闭在插头外壳内；每片插头可提供8个四线制输出点。

Claims (4)

1.一种智能矩阵电连接器，其特征在于：
包括卡扣组件、多个智能矩阵电连接插头、以及与智能矩阵电连接插头相配合的多个智能矩阵电连接插座；
多个智能矩阵电连接插头并排设置，构成插头矩阵；多个智能矩阵电连接插座并排设置，构成插座矩阵；
所述插头矩阵中一个智能矩阵电连接插头还包括设置在插头配合面上的至少四个识别插针、以及设置在插头内部且与识别插针电连接的插头信息存储电路；所述插头信息存储电路用于存储插头或插头矩阵参数；所述参数包括芯数以及插头或插头矩阵编号；
所述识别插针包括电源正插针、数据正插针、数据负插针和电源负插针；所述插头信息存储电路包括数据存储芯片和滤波电容；所述数据存储芯片的电源正引脚与电源正插针相连，其数据正引脚与数据正插针相连，其数据负引脚与数据负插针相连，其电源负引脚与电源负插针相连；所述滤波电容的一端接数据存储芯片的电源正引脚，另一端与数据存储芯片的电源负引脚相连；
所述插头配合面上设置有多个连接插针，相邻的连接插针或相邻的连接插针组之间设置有隔离凸棱；所述连接插针组包括至少两个连接插针；所述插头配合面上下两端分别设置有定位卡销；所述智能矩阵电连接插座的插座配合面上设置有与所述隔离凸棱相匹配的隔离凹槽以及与所述定位卡销相匹配的定位销孔；
所述智能矩阵电连接插座还包括设置在插座配合面上且与所述识别插针匹配的至少四个识别插孔；
所述卡扣组件包括至少两个卡扣以及至少两个卡扣挂钩；所述卡扣分别设置在插头矩阵上端面两侧以及下端面两侧；所述卡扣挂钩分别设置在插座矩阵配合面的上下两端。
2.根据权利要求1所述的智能矩阵电连接器，其特征在于：所述插座配合面上设置有多个连接插孔，所述连接插孔中设置有可与连接插针相接触且能自动调节高度的弹针；所述识别插孔中设置有可与识别插针相接触且能自动调节高度的弹针。
3.一种插头识别系统，其特征在于：包括至少一个如权利要求1或2所述的智能矩阵电连接器、与每个智能矩阵电连接插座分别连接的模拟开关、以及通过通讯总线与每路模拟开关相连的主单片机；
所述主单片机控制模拟开关每次打开一路模拟开关，并读取该路模拟开关所连接的智能矩阵电连接器中插头信息存储电路的插头或插头矩阵参数。
4.一种权利要求3所述的插头识别系统的插头识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将插头矩阵任意插入插座矩阵；
2）主单片机通过识别插孔和识别插针，读取该插头矩阵中插头信息存储电路存储的参数；
3）主单片机根据参数识别插头，生成插头插座关系映射表。
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