一种确定对称连接器位置的方法

电器工程 连接器
2022-01-06 16:05:25

我有一对旧的定制连接器将被大量系统使用。连接器是母/父且对称的,因为它们没有机械导向装置,无法让用户将其插入“正确”位置。

我无法以任何方式更改父设备和连接器。

父亲连接器(这是用户插入的)

4 个引脚是:VCC GND Rx Tx。我的电源引脚上有高压,Rx/Tx 逻辑电压为 5V。Rx/Tx 时钟预设为特定值。

母连接器引出线

因此,可以通过 4 种可能的方式插入父连接器。

如果引脚“对齐”,则母亲为父亲提供低于 1000V 和低于 100A 的 VCC。在此之前,设备可以通过 Rx 和 Tx @ 5V 进行通信(在父连接器端设备上有一个小型可充电电池)。

连接器和设备的外壳是不导电的。

我需要能够检测到父连接器的方向/插入方式,以便我可以正确中继电流和信号,以便无论连接器如何插入,设备都会连接和通话。

实现这一目标的最佳方法是什么?“最佳方式”是指最少数量的组件/FET/继电器/二极管。我可以使用任何类型的 MCU,正在寻找 STM 的 L0 级。

注意:在母连接器后面的机电设备,以圆盘的形式由电机以 90' 的步长顺时针旋转(基本上最多进行 4 次“尝试”,直到信号正确对齐)已被提议通过另一个渠道,我不是在寻找这种解决方案,需要固态的东西,没有移动部件。

2个回答

由于您插入的东西是在 Tx 线上推出相对于接地引脚的电压(可能是 Rx 上的上拉),您应该能够使用如下所示的电路作为开始。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

一次将每个引脚接地,并检查哪些其他引脚正在驱动。您应该能够通过这种方式确定哪个引脚是实际的接地引脚。一旦知道这一点,将 TX/RX 信号切换到正确的引脚(未显示)并在打开适当的功率 P-MOSFET 之前验证通信。

一旦你知道哪一个接地并通电,检测插头被拔出应该只是监控 Vcc 线上的晶体管的问题。

您可以使用类似于两级桶形移位器的电路来允许将信号旋转 0、90、180 或 270 度:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

您可以为开关使用固态继电器或机械继电器。只有两个控制信号,允许对应于 4 个可能方向的 4 个可能设置。

要找到正确的方向,只需切换设置,直到获得有效的 RX/TX 信号。由于在找到正确方向之前未启用高压电源,因此逻辑只需处理 rx/tx 信号上的 +-5V。一个简单的串联电阻和二极管钳位就足够了。

(当然,如果高压确实最终出现在错误的引脚上,那么拥有某种回退保护会很聪明,但这足以成为另一个问题的主题。)