CN115113106A - 一种接插件连接状态识别电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子技术领域，具体为一种接插件连接状态识别电路及方法。包括反相器、二极管VD1、电阻R1、电阻R2、电路电源以及信号处理器，所述反相器的门输入端连接所述电阻R2的第一端，所述反相器的门输出端连接所述信号处理器的通用输入管脚；所述电阻R2的第二端串联电阻R1后连接所述电路电源，所述电阻R2的第二端还连接所述二极管VD1的正极；接插件头的第一状态识别管脚和第二状态识别管脚短接，接插件座的第二状态识别管脚接地，接插件座的第一状态识别管脚连接所述二极管VD1的负极。在准确判别接插件连接状态的情况下，使内部低压器件与接插件管脚隔离而得到保护，提高抗静电能力，保证了接插件连接状态识别过程中的安全性问题。

Description

一种接插件连接状态识别电路及方法

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体为一种接插件连接状态识别电路及方法。

背景技术

在空间计算机研制过程和应用中，由于测试试验场所和应用的改变，需要经常插拔接插件，如空间站操作力测量仪研制及在轨应用中需要经常插拔接插件更换传感器，这样接插件连接是否良好直接影响其功能正常，同时静电影响及误带电插拔接插件可能会造成价格昂贵的空间计算机组成电路损伤或损坏，以致整机不能正常工作，因此空间站操作力测量仪需要研制接插件连接状态识别技术避免接插件连接不良状况，以及静电和带电误插拔状况造成的芯片管脚损伤或损坏现象。

早期空间计算机一般不设计接插件插接状态识别技术或设计简单的接插件状态识别技术，抗静电能力和抗热插拔能力非常弱，测试仪产品使用安全性完全靠严格的研制场所管理以及研制流程监督管理来防静电和避免人为的误操作造成空间技术的损伤和损坏，严格的管理流程多、人为因素多，且不能完全的根除带电误插拔和静电影响，在产品研制过程中仍然会偶尔发生空间产品的芯片电路管脚损伤或损坏现象，因此，随着空间应用技术的发展，迫切需要研制更好的接插件插接状态识别保护技术，大大提高空间产品的安全性

发明内容

针对现有技术中接插件连接状态识别技术安全性差的问题，本发明提供一种接插件连接状态识别电路及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种接插件连接状态识别电路，包括反相器、二极管VD1、电阻R1、电阻R2、电路电源以及信号处理器，所述反相器的门输入端连接所述电阻R2的第一端，所述反相器的门输出端连接所述信号处理器的通用输入管脚；所述电阻R2的第二端串联电阻R1后连接所述电路电源，所述电阻R2的第二端还连接所述二极管VD1的正极；

接插件头的第一状态识别管脚和第二状态识别管脚短接，接插件座的第二状态识别管脚接地，接插件座的第一状态识别管脚连接所述二极管VD1的负极。

进一步的，所述电路电源和所述电阻R2的第一端之间串联有电容C1。

进一步的，还包括瞬态二极管，所述瞬态二极管的第一端连接所述接插件座的第一状态识别管脚，所述瞬态二极管的第二端模拟接地。

进一步的，所述接插件座的传感器供电管脚与器件电源之间设置有继电器，所述继电器的控制正极连接所述反相器的门输出端，所述继电器的控制负极模拟接地，所述继电器的负载正极连接器件电源，继电器的负载负极连接接插件座的传感器供电管脚。

进一步的，所述继电器的负载负极与所述接插件座的传感器供电管脚之间设置有二极管VD2，所述二极管VD2的正极连接所述继电器的负载负极，所述二极管VD2的负极连接所述接插件座的传感器供电管脚。

进一步的，所述反相器的门输出端与所述信号处理器的通用输入管脚之间设置有电平转换电路。

进一步的，所述反相器型号为HC14。

进一步的，所述二极管VD1型号为2DK300。

第二方面，本发明提供一种接插件连接状态识别方法，基于任一项所述的接插件连接状态识别电路，其特征在于，包括如下步骤：所述电路电源加电；根据所述信号处理器采集的电压数据识别接插件连接状态。

进一步的，所述根据所述信号处理器采集的电压数据识别接插件连接状态具体包括：

若所述电压数据在高电平范围内，则接插件头与接插件座连接良好；

若所述电压数据在低电平范围内，则接插件头与接插件座没有连接或连接不良。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

第一，本发明通过设置反相器以及二极管，在准确判别接插件连接状态的情况下，使内部低压器件与接插件管脚隔离而得到保护，提高抗静电能力，保证了接插件连接状态识别过程中的安全性问题。

第二、添加瞬态二极管，为接插件座提供了静电泄放回路从而保护电路，同时避免接插件座管脚受到外界干扰，保证状态识别稳定性。

第三、设置继电器自动开关控制接插件通电情况，当带电误拔接插件时，由于反相器输出端立即变为低而使继电器立即关电，这样接口器件由于及时断电也能得到有效保护，当接插件没有连接而测试仪误加电时，由于反相器输出端为低而使接插件接口处于关电状态，这时连接接插件接口仍然处于关电状态而得到保护，只有接插件连接量好时接口加电，提高了防带电误插拔接插件保护能力，大幅度提高操作力测量仪使用过程中频繁插拔传感器的可靠性、安全性，延长使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明一种接插件连接状态识别电路原理框图。

其中XP表示接插件头，XP上的3、10、4、6、7和8分别表示接插件头的3、10、4、6、7和8号管脚，XS表示接插件座，XS上的3、10、4、6、7和8分别表示接插件座的3、10、4、6、7和8号管脚，AGND表示模拟接地，TVS表示瞬态二极管，VD1表示第一二极管，VD2表示第二二极管，VCC表示电路电源，VDD表示器件电源，K表示继电器，HC14表示反相器，CPU_IN表示信号处理器通用输入管脚，AIN+表示差分通道正输入端，AIN-表示差分通道负输入端，INA表示仪表放大器，AAIN表示空间计算机信号输入管脚。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

如图1所示，接插件包括接插件头和插件头座，接插件座的3、10号管脚为接插件座的状态识别管脚，用于识别接插件连接状态是否良好。接插件座的4号管脚为传感器供电管脚，用于给力传感器供电。

力传感器连接到接插件头的4、6、7、8号管脚，力传感器由器件电源供电，通过差分通道正输入端和差分通道负输入端传输测量数据，并有模拟接地。

器件电源电压为3.3V。

接插件头和接插件座为插接状态，接插件座的6、7号管脚分别通过差分通道正输入端和差分通道负输入端传输测量数据给仪表放大器，接插件座的8号管脚模拟接地。仪表放大器与接插件座的6、7号管脚之间分别串联有电阻R3、电阻R4。电阻R3和仪表放大器之间上拉一个电容C2后模拟接地。电阻R4和仪表放大器之间上拉一个电容C4后模拟接地。电阻R3和仪表放大器之间下拉一个电容C3后接电阻R4和仪表放大器之间。仪表放大器后接空间计算机输入管脚，用于传输最终测量结果给空间计算机。

电阻R3大小为510Ω，电阻R4大小为510Ω，电容C2大小为220PF，电容C3大小为0.01U，电容C4大小为220PF。

本发明一种接插件连接状态识别电路，包括反相器和继电器，接插件头的3、10号管脚短接，接插件座的10号管脚模拟接地；反相器的门输入端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接到二极管VD1的正极，二极管VD1的负极连接接插件座的3号管脚，反相器的门输出端接信号处理器通用输入管脚。反相器型号为HC14，继电器型号为固态继电器JGC-2MA，电阻R2大小为10KΩ，二极管VD1型号为2DK300。由于二极管2DK300的抗高压隔离作用，保护了电路，大幅度提高了接插件座管脚抗更高电压的能力，从而保护电路不被静电损伤或损坏。

识别原理为，由于接插件头的3、10号管脚短接，接插件头与接插件座的连接状态不同会导致反相器两端电平高低不同。

当接插件头与接插件座没有连接或连接不良时，接插件座的3、10号管脚为断开状态，电路电源加电的情况下，反相器的门输入端为高电平，门输出端为低电平；当接插件头与接插件座连接良好时，接插件座的3、10号管脚也为短接状态，电路电源加电的情况下，反相器的门输入端为低电平，门输出端为高电平。检测信号处理器通用输入管脚处的电压情况，即可确定接插件连接状态。

接插件座的3号管脚经过一个瞬态二极管后模拟接地，为接插件座提供了静电泄放回路从而保护电路，同时避免接插件座的3号管脚受到外界干扰，保证状态识别稳定性。瞬态二极管型号为SY046CA。

若信号处理器通用输入管脚的标准电压为5V，则反相器的门输出端直接连接信号处理器通用输入管脚；若信号处理器通用输入管脚的标准电压为3.3V，则在反相器的门输出端与信号处理器通用输入管脚之间设置电平转换电路，将反相器的门输出端的5V电压转换为3.3V。

电阻R2上并联有RC滤波电路，RC滤波电路包括了电路电源、电阻R1以及电容C1，电路电源经电阻R1后连接到电阻R2靠近二极管VD1的一端，也即电阻R2的第二端，电路电源经电容C1后连接到电阻R2靠近反相器的一端，也即电阻R2的第一端。电路电源大小为5V，电阻R1大小为2KΩ，电容C1大小为0.22U。

继电器的控制正极连接反相器的门输出端，继电器的控制负极模拟接地，继电器的负载正极接器件电源，继电器的负载负极接二极管VD2的正极，二极管VD2的负极接到接插件座的4号管脚。二极管VD2的型号为2DK300。

当接插件连接状态良好，加电状态下反相器门输出端为高电平，固态继电器开通给力传感器加电；若接插件没有连接或连接不良，此时反相器门输出端为低电平，继电器关闭而使力传感器不能加电；若在加电状态下将接插件分离，由于此时反相器门输出端为低电平，继电器将立即关闭而使传感器立即断电而得到保护。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种接插件连接状态识别电路，其特征在于，包括反相器、二极管VD1、电阻R1、电阻R2、电路电源以及信号处理器，所述反相器的门输入端连接所述电阻R2的第一端，所述反相器的门输出端连接所述信号处理器的通用输入管脚；所述电阻R2的第二端串联电阻R1后连接所述电路电源，所述电阻R2的第二端还连接所述二极管VD1的正极；

接插件头的第一状态识别管脚和第二状态识别管脚短接，接插件座的第二状态识别管脚接地，接插件座的第一状态识别管脚连接所述二极管VD1的负极。

2.根据权利要求1中所述的接插件连接状态识别电路，其特征在于，所述电路电源和所述电阻R2的第一端之间串联有电容C1。

3.根据权利要求1中所述的接插件连接状态识别电路，其特征在于，还包括瞬态二极管，所述瞬态二极管的第一端连接所述接插件座的第一状态识别管脚，所述瞬态二极管的第二端模拟接地。

4.根据权利要求1中所述的接插件连接状态识别电路，其特征在于，所述接插件座的传感器供电管脚与器件电源之间设置有继电器，所述继电器的控制正极连接所述反相器的门输出端，所述继电器的控制负极模拟接地，所述继电器的负载正极连接器件电源，继电器的负载负极连接接插件座的传感器供电管脚。

5.根据权利要求4中所述的接插件连接状态识别电路，其特征在于，所述继电器的负载负极与所述接插件座的传感器供电管脚之间设置有二极管VD2，所述二极管VD2的正极连接所述继电器的负载负极，所述二极管VD2的负极连接所述接插件座的传感器供电管脚。

6.根据权利要求1中所述的接插件连接状态识别电路，其特征在于，所述反相器的门输出端与所述信号处理器的通用输入管脚之间设置有电平转换电路。

7.根据权利要求1中所述的接插件连接状态识别电路，其特征在于，所述反相器型号为HC14。

8.根据权利要求1中所述的接插件连接状态识别电路，其特征在于，所述二极管VD1型号为2DK300。

9.一种接插件连接状态识别方法，基于权利要求1-8中的任一项所述的接插件连接状态识别电路，其特征在于，包括如下步骤：所述电路电源加电；根据所述信号处理器采集的电压数据识别接插件连接状态。

10.根据权利要求9中所述的接插件连接状态识别方法，其特征在于，所述根据所述信号处理器采集的电压数据识别接插件连接状态具体包括：

若所述电压数据在高电平范围内，则接插件头与接插件座连接良好；

若所述电压数据在低电平范围内，则接插件头与接插件座没有连接或连接不良。

Images