CN221101009U - 一种连接器插拔检测电路及头戴显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连接器插拔检测电路及头戴显示设备，应用于可通过连接器插接的设备主体与可拆卸部件上，在部件连接器中配置两个用于插拔检测的短接引脚；在主体连接器中配置两个用于与两个所述短接引脚对应接触的检测引脚，其中一个检测引脚与配置电阻串联，构成检测支路；在设备主体中配置分压电路，连接检测支路，所述检测支路在两个检测引脚短接时改变分压电路的分压节点的电位；利用设备主体中的处理器采集分压节点处的电位，以用于主体连接器插拔状态的检测。本实用新型利用连接器插拔状态的切换来改变分压电路的分压节点处的电位值，利用处理器的一路端口检测该电位值的变化，即可实现对多个连接器插拔状态的自动检测，节约端口资源。

Description

一种连接器插拔检测电路及头戴显示设备

技术领域

本实用新型属于接口电路技术领域，具体地说，是涉及一种用于检测连接器插拔状态的接口电路以及基于该接口电路设计的头戴显示设备。

背景技术

随着虚拟现实技术的快速发展，头戴显示设备得到了广泛地应用和普及。头戴显示设备是一种佩戴在人体头部的显示装置，其主要原理是通过以精密光学透镜为主的光学系统放大传统微型平板显示屏上的图像，并将影像投射于视网膜上，进而在佩戴者眼中呈现出大屏幕图像或立体图像，通过将人体对外界的视觉、听觉封闭，以引导佩戴者产生一种身在虚拟环境中的感觉。

现阶段，各种造型的头戴显示设备相继涌现，其中，整体设备由多个可拆卸部件插接构成的设计逐渐成为主流。例如，将左声道扬声器和右声道扬声器作为可插拔的音频部件置于显示器主体的左右两侧，既可以作为固定显示器主体的一部分，又符合人体工学设计。在可拆卸部件与显示器主体通过连接器插接时，需要显示器主体具备自动识别可拆卸部件插拔状态的能力，并根据插接部件的种类自动调取相应程序，以满足用户的实际使用需求。

目前，实现连接器插拔检测功能的接口电路多种多样，对于设备主体上配置有多个连接器，并可同时检测不同连接器插拔状态的接口电路而言，通常需要占用设备主体内部处理器的多个GPIO端口，来检测不同连接器的电平状态，由此造成处理器端口资源紧张、不利于外围电路设计等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种连接器插拔检测电路，以解决设备主体自动检测其连接器上是否有可拆卸部件插接的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

在一个方面，本实用新型提出了一种连接器插拔检测电路，应用于可通过连接器插接的设备主体与可拆卸部件上，其中，配置在设备主体上的连接器为主体连接器，配置在可拆卸部件上的连接器为部件连接器，设备主体中配置有处理器；在所述部件连接器中配置有两个用于插拔检测的短接引脚；在所述主体连接器中配置有两个用于与两个所述短接引脚对应接触的检测引脚，且其中一个检测引脚与配置电阻串联，由此构成检测支路；在所述设备主体中配置有分压电路，连接所述检测支路，所述检测支路在两个所述检测引脚短接时改变所述分压电路的分压节点的电位；所述处理器采集所述分压节点的电位，以用于所述主体连接器插拔状态的检测。

在本申请的一些实施例中，所述分压电路可以采用电阻分压电路，包括至少两个分压电阻，可以将所述两个分压电阻的中间节点选定为所述的分压节点，连接所述处理器；将所述检测支路并联在其中一个所述分压电阻的两端，在两个检测引脚短接时，即可改变所述分压节点的电位，实现处理器对主体连接器上是否有部件连接器插接的自动识别。

在本申请的一些实施例中，可以将所述电阻分压电路连接在电源与系统地之间；所述电源可以选择所述设备主体中配置的低压差线性稳压器输出的低压直流电源，以简化设备主体中的电路设计。

在本申请的一些实施例中，若所述主体连接器包括多个，针对不同主体连接器构成的所述检测支路中的配置电阻的阻值应配置为各不相同。由此，只需占用处理器的一路ADC端口，即可根据分压节点处的具体电位值，判断出是哪一个主体连接器或者是哪几个主体连接器上插接了可拆卸部件。

在本申请的一些实施例中，可以设置不同配置电阻的阻值相差一倍以上，这样在不同的可拆卸部件插接到设备主体上时，可以引起所述分压节点处的电位值发生明显变化，由此便可提高处理器对不同主体连接器上插拔状态检测的灵敏度以及识别的准确度。

在另一个方面，本实用新型还提出了一种头戴显示设备，包括可通过连接器插接的显示器主体和可拆卸部件，其中，配置在显示器主体上的连接器为主体连接器，配置在可拆卸部件上的连接器为部件连接器，显示器主体中配置有处理器；在所述部件连接器中配置有两个用于插拔检测的短接引脚；在所述主体连接器中配置有两个用于与两个所述短接引脚对应接触的检测引脚，且其中一个检测引脚与配置电阻串联，由此构成检测支路；在所述显示器主体中配置有分压电路，连接所述检测支路，所述检测支路在两个所述检测引脚短接时改变所述分压电路的分压节点的电位；所述处理器采集所述分压节点的电位，以用于所述主体连接器插拔状态的检测。

在本申请的一些实施例中，所述分压电路可以选择电阻分压电路，在所述显示器主体中可以配置低压差线性稳压器，输出低压直流电源，为所述电阻分压电路供电，例如，将所述电阻分压电路连接在所述低压直流电源与系统地之间。

在本申请的一些实施例中，可以将头戴显示设备中的左音频部件和右音频部件作为所述可拆卸部件，并在所述显示器主体上配置两个分别用于与所述左音频部件和右音频部件对应插接的主体连接器，配置连接两个所述主体连接器的检测引脚的配置电阻的阻值不同，以实现处理器对插接到所述显示器主体上的可拆卸部件是左音频部件还是右音频部件或者两者皆有的自动识别。

在本申请的一些实施例中，为了提高识别精度，两个所述配置电阻的阻值最好相差一倍以上，以使分压节点处的电位能够产生明显变化。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果主要体现在：

1、本实用新型利用连接器插拔状态的切换来改变分压电路的分压节点处的电位值，通过检测电位值的变化，即可判断出连接器的插拔状态，电路设计简单，成本低，不会占用设备主体过多的PCB空间。

2、本实用新型的连接器插拔检测电路，针对设备主体上布设有多个连接器的情况，只需配置与连接器的检测引脚相连接的配置电阻的阻值各不相同，即可使分压电路的分压节点处的电位值根据插接的连接器不同自动调整其大小，进而通过检测电位值的大小便可准确识别出是哪个或哪几个连接器处于插接状态，由此只需占用处理器的一路端口采集该电位值，即可实现对多个连接器插拔状态的自动检测，节省了处理器的端口资源，简化了处理器外围电路的布线设计。

3、将本实用新型的连接器插拔检测电路应用在头戴显示设备上，例如应用在显示器主体与左、右音频部件上，由此便可实现显示器主体对左音频部件和/或右音频部件插拔状态的自动检测，无需用户额外操作，有利于提升用户的使用体验。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所提出的连接器插拔检测电路的应用场景示意图；

图2是图1中的部件连接器的引脚配置示意图；

图3是本实用新型所提出的连接器插拔检测电路的一种实施例的电路原理图；

图4是本实用新型所提出的头戴显示设备的一种实施例的整体结构示意图；

图5是图4所示头戴显示设备的一种实施例的插接关系示意图；

图6是应用于图4所示头戴显示设备的连接器插拔检测电路的一种实施例的电路原理图；

图7是左、右音频部件未插接显示器主体的等效电路原理图；

图8是仅左音频部件插接显示器主体的等效电路原理图；

图9是仅右音频部件插接显示器主体的等效电路原理图；

图10是左、右音频部件均插接显示器主体的等效电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是直接连接，也可以是间接连接，或一体成型，或是元器件的内部连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。

本实施例的连接器插拔检测电路主要适合应用在需要通过连接器插接的电子设备上，如图1所示。为表述清楚起见，可以将电子设备的主体部分称之为设备主体，配置在设备主体上的连接器称之为主体连接器Jm；相对应地，将需要插接到设备主体上的部件称之为可拆卸部件，配置在可拆卸部件上的连接器称之为部件连接器Js。

在可拆卸部件通过连接器插接到设备主体上时，需要设备主体能够自动检测出可拆卸部件的插入状态，进而开启可拆卸部件插入后所能实现的功能，并保证设备主体与可拆卸部件之间能够进行正常的信息交互。

为了实现设备主体对可拆卸部件插拔状态的自动识别功能，本实施例基于分压电路设计连接器插拔检测电路，结合图2、图3所示。一方面，对部件连接器Js中的引脚进行配置。一般的连接器都配置有多个引脚，包括但不限于电源引脚、信号传输引脚、接地引脚、插拔检测引脚等。本实施例在部件连接器Js中选择两个引脚作为插拔检测引脚，分别记为DET11、DET12，如图2所示，并将两个插拔检测引脚DET11、DET12短接。另一方面，在设备主体中配置分压电路，如图3所示，并配置主体连接器Jm中与部件连接器Js中的两个插拔检测引脚DET11、DET12对应接触的两个检测引脚DET01、DET02断开。在其中一个检测引脚DET01上串联配置电阻RP，利用两个检测引脚DET01、DET02和配置电阻RP构成检测支路，连接至分压电路。在部件连接器Js插入主体连接器Jm时，主体连接器Jm的两个检测引脚DET01、DET02导通，将配置电阻RP接入分压电路，以改变分压电路的分压节点A处的电位。利用设备主体中的处理器采集分压节点A处的电位，即可根据电位变化，自动识别出部件连接器Js的插拔状态。

在本实施例中，所述分压电路可以采用电阻分压电路，与检测支路配合，完成连接器插拔检测功能。

如图3所示，所述电阻分压电路由多个分压电阻R01、R02串联而成，并连接在电源VCC与低电位VDD之间。其中，分压电阻R01、R02可以是一个电阻元件，也可以是由多个电阻元件以串联或并联方式构成的等效电阻。将分压电阻R01、R02的中间节点作为分压节点A连接至处理器的模数转换端口ADC，并通过配置电阻RP连接主体连接器Jm的其中一个检测引脚，例如检测引脚DET01，将另外一个检测引脚DET02连接至低电位VDD，使配置电阻RP可以选择性地并联至分压电阻R02的两端，进而达到调节分压节点A处的电位的目的。

在某些实施例中，所述电源VCC可以采用低压直流电源为电阻分压电路供电。所述低电位VDD可以指电源VCC的负极，或者是接地，也可以是通过其它分压电阻接地等多种形式。

若设备主体上配置有多个主体连接器，可以同时插接多个可拆卸部件，则为了实现设备主体对不同主体连接器插拔状态的自动检测功能，可以为每一个主体连接器分别分配一个配置电阻，构成多条检测支路，连接在分压节点A与低电位VDD之间。同时，设置每一个配置电阻的阻值各不相同，使不同配置电阻与分压电阻R02并联后的等效电阻各异，由此便可使分压节点A处的电位呈现出不同的数值，根据数值大小便可识别出是哪一个或哪几个主体连接器上有可拆卸部件插入。

为了提高多连接器插拔状态检测的准确度，可以对每一个配置电阻的阻值进行合理配置，形成明显差异，例如各个配置电阻之间的阻值相差一倍以上，这样，当不同的配置电阻与分压电阻R02并联时，其等效电阻的阻值就会形成较大差异，进而导致分压节点A处的电位值出现明显变化，有利于处理器的检测和识别。

下面以头戴显示设备为例，详细阐述本实施例的连接器插拔检测电路在头戴显示设备中的具体应用。

本实施例的头戴显示设备采用插装式结构设计，如图4所示，包括显示器主体10和可与显示器主体10通过连接器插接通信的可拆卸部件，例如左音频部件11和右音频部件12等。其中，左音频部件11位于显示器主体10的左侧，佩戴时位于用户的左耳位置，输出左声道音频信号。右音频部件12位于显示器主体10的右侧，佩戴时位于用户的右耳位置，输出右声道音频信号。在显示器主体10的左、右两侧分别设置有一个主体连接器Jm1、Jm2，结合图5所示，分别用于与左音频部件11上的部件连接器Js1和右音频部件12上的部件连接器Js2对应插接。

在左音频部件11的部件连接器Js1中选择两个引脚作为插拔检测引脚，进行短接处理，如图2所示。同理，在右音频部件12的部件连接器Js2中也选择两个引脚作为插拔检测引脚，进行短接处理。配置显示器主体10上的两个主体连接器Jm1、Jm2中与部件连接器Js1、Js2的两个插拔检测引脚对应接触的两个检测引脚断开，仅在主体连接器Jm1/Jm2中插入部件连接器Js1/Js2时，通过部件连接器Js1/Js2中的两个插拔检测引脚实现短接。

在显示器主体10的内置PCB板上布设连接器插拔检测电路，如图6所示，包括由多个分压电阻构成的分压电路、多个配置电阻以及处理器MCU等。其中，所述处理器MCU可以兼用显示器主体10中既有的集成芯片，以简化电路设计和硬件成本。

在某些实施例中，所述分压电阻可以布设两个，如图6中的第一分压电阻R4和第二分压电阻R2。将两个分压电阻R2、R4串联后，一端连接电源，例如3.3V、5V等低压直流电源，另一端连接系统地。所述低压直流电源可以由显示器主体10中的低压差线性稳压器LDO输出提供。这样，两个分压电阻R2、R4的中间节点即为分压节点S，连接处理器MCU，具体可连接至处理器MCU的一路ADC端口，以用于将采集到的模拟电压转换成数字量的电位值，进而根据电位值的大小自动识别出两个主体连接器Jm1、Jm2上的插拔状态。

在某些实施例中，所述配置电阻可以布设两个，如图6中的第一配置电阻R1和第二配置电阻R3。将第一配置电阻R1的一端连接至分压节点S，另一端连接主体连接器Jm1的其中一个检测引脚DET_m11，并将主体连接器Jm1的另外一个检测引脚DET_m12连接至系统地。相应地，将第二配置电阻R3的一端连接至分压节点S，另一端连接主体连接器Jm2的其中一个检测引脚DET_m12，将主体连接器Jm2的另外一个检测引脚DET_m22连接系统地。

为了使处理器MCU能够识别出是哪个主体连接器Jm1、Jm2上插入了音频部件，本实施例选择不同阻值的电阻元件作为所述第一配置电阻R1和第二配置电阻R3。在某些实施例中，所述第一配置电阻R1和第二配置电阻R3的阻值应具有较大的差异，例如阻值相差1倍以上。这样，在不同的音频部件插入时，或者左、右两个音频部件均插入时，可以使分压节点S处的电位值呈现出明显的数值变化，以利于处理器MCU准确鉴别。

对于两个分压电阻R2、R4的阻值可以不做限制，可以阻值相同，亦可以阻值不同，但最好与两个配置电阻R1、R3的阻值同量级，例如均为千欧级。

下面结合图6至图10，对本实施例的头戴显示设备的具体工作原理进行简要说明。

在显示器主体10上未插接有左音频部件11和右音频部件12时，因为两个主体连接器Jm1、Jm2中的两对检测引脚DET_m11、DET_m12和DET_m21、DET_m22均处于断开状态，因而，第一配置电阻R1和第二配置电阻R3均未接入分压电路，等效电路如图7所示。此时，处理器MCU检测到分压节点S处的电位值为V_S=VCC*R2/(R2+R4)。

在显示器主体10上仅插接有左音频部件11时，因为主体连接器Jm1中的两个检测引脚DET_m11、DET_m12通过部件连接器Js1的两个插拔检测引脚短接， 主体连接器Jm2中的两个检测引脚DET_m21、DET_m22处于断开状态，因而，第一配置电阻R1接入分压电路，与第二分压电阻R2并联，而第二配置电阻R3未接入分压电路，等效电路如图8所示。此时，处理器MCU检测到分压节点S处的电位值为V_S= VCC* (R1//R2)/[(R1//R2)+R4]。

在显示器主体10上仅插接有右音频部件12时，因为主体连接器Jm2中的两个检测引脚DET_m21、DET_m22通过部件连接器Js2的两个插拔检测引脚短接， 主体连接器Jm1中的两个检测引脚DET_m11、DET_m12处于断开状态，因而，第一配置电阻R1未接入分压电路，第二配置电阻R3接入分压电路，与第二分压电阻R2并联，等效电路如图9所示。此时，处理器MCU检测到分压节点S处的电位值为V_S= VCC* (R2//R3)/[(R2//R3)+R4]。

在显示器主体10上插接有左音频部件11和右音频部件12时，因为两个主体连接器Jm1、Jm2中的两对检测引脚DET_m11、DET_m12和DET_m21、DET_m22均处于短接状态，因而，第一配置电阻R1和第二配置电阻R3均接入分压电路，且均与第一分压电阻R2并联，等效电路如图10所示。此时，处理器MCU检测到分压节点S处的电位值为V_S=VCC*(R1//R2//R3)/[(R1//R2//R3)+R4]。

由此，处理器MCU只需根据其ADC端口检测到的电位值V_S大小，即可自动识别出显示器主体10上是否插入了左音频部件11和右音频部件12。即，采用本实施例的连接器插拔检测电路，只需占用处理器MCU的一路端口资源，即可实现对多个连接器插拔状态的检测功能，电路设计简单，检测结果准确、可靠。

当然，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，但是，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中的部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种连接器插拔检测电路，应用于可通过连接器插接的设备主体与可拆卸部件上，其中，配置在设备主体上的连接器为主体连接器，配置在可拆卸部件上的连接器为部件连接器，设备主体中配置有处理器；其特征在于，

在所述部件连接器中配置有两个用于插拔检测的短接引脚；

在所述主体连接器中配置有两个用于与两个所述短接引脚对应接触的检测引脚，且其中一个检测引脚与配置电阻串联，构成检测支路；

在所述设备主体中配置有分压电路，连接所述检测支路，所述检测支路在两个所述检测引脚短接时改变所述分压电路的分压节点的电位；

所述处理器采集所述分压节点的电位，以用于所述主体连接器插拔状态的检测。

2.根据权利要求1所述的连接器插拔检测电路，其特征在于，

所述分压电路为电阻分压电路，包括至少两个分压电阻，所述两个分压电阻的中间节点为所述分压节点；

所述检测支路并联在其中一个所述分压电阻的两端。

3.根据权利要求2所述的连接器插拔检测电路，其特征在于，

所述电阻分压电路连接在电源与系统地之间；

所述电源为所述设备主体中配置的低压差线性稳压器输出的低压直流电源。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的连接器插拔检测电路，其特征在于，所述主体连接器包括多个，针对不同主体连接器构成的所述检测支路中的配置电阻的阻值各不相同。

5.根据权利要求4所述的连接器插拔检测电路，其特征在于，不同所述配置电阻的阻值相差一倍以上。

6.一种头戴显示设备，包括可通过连接器插接的显示器主体和可拆卸部件，其中，配置在显示器主体上的连接器为主体连接器，配置在可拆卸部件上的连接器为部件连接器，显示器主体中配置有处理器；其特征在于，

在所述部件连接器中配置有两个用于插拔检测的短接引脚；

在所述主体连接器中配置有两个用于与两个所述短接引脚对应接触的检测引脚，且其中一个检测引脚与配置电阻串联，构成检测支路；

在所述显示器主体中配置有分压电路，连接所述检测支路，所述检测支路在两个所述检测引脚短接时改变所述分压电路的分压节点的电位；

所述处理器采集所述分压节点的电位，以用于所述主体连接器插拔状态的检测。

7.根据权利要求6所述的头戴显示设备，其特征在于，

所述分压电路为电阻分压电路，包括至少两个分压电阻，所述两个分压电阻的中间节点为所述分压节点；

所述检测支路并联在其中一个所述分压电阻的两端。

8.根据权利要求7所述的头戴显示设备，其特征在于，

在所述显示器主体中配置有低压差线性稳压器，输出低压直流电源；

所述电阻分压电路连接在所述低压直流电源与系统地之间。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的头戴显示设备，其特征在于，

所述可拆卸部件包括左音频部件和右音频部件；

在所述显示器主体上配置有两个分别用于与所述左音频部件和右音频部件对应插接的主体连接器，连接两个所述主体连接器的检测引脚的配置电阻的阻值不同。

10.根据权利要求9所述的头戴显示设备，其特征在于，两个所述配置电阻的阻值相差一倍以上。