一種傳感器和執行器的接口板、處理器接口板及磁性接口裝置製造方法
2023-07-12 12:13:51
一種傳感器和執行器的接口板、處理器接口板及磁性接口裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種傳感器和執行器的接口板，包括第一外殼、第一電路板和四個圓柱形磁鐵；一種處理器接口板，包括與傳感器和執行器的接口板相適配的第二外殼、第二電路板、多個導電彈簧頂針和四個臺階磁鐵；以及一種磁性接口裝置，包括相互適配的傳感器和執行器的接口板和處理器接口板。本實用新型在硬體層面上可以兼容各種工作電壓在3.3V～5V的多種傳感器和執行器；支持GPIO/UART/I2C/SPI數據總線接口；將導電彈簧頂針放置在處理器接口板上有助於顯著降低物理接口的整體成本；同時也有利於對導電彈簧頂針的保護；本物理接口的耐用性遠高於其他類型的接口方式。
【專利說明】一種傳感器和執行器的接口板、處理器接口板及磁性接口裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種接口裝置，特別涉及一種傳感器和執行器的接口板、處理器接口板及磁性接口裝置。
【背景技術】
[0002]傳感器(Sensor)是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。
[0003]執行器(Final Controlling Element)是在自動控制系統中，以調節儀表或其他控制裝置的信號為輸入信號，按一定調節規律調節被控對象輸入量的裝置。它是一種自動化儀器，如調節閥、擋板和電磁閥等均屬此類。
[0004]在產品設備開發的過程當中，經常會利用各種不同類型的傳感器、執行器組合成具有一定完整功能的自動化設備。例如:印表機、裝配流水線、房間溫控等等。
[0005]在常規的產品設備之中，傳感器和執行器與處理器是物理上直接並固定連接的。這種產品設備基本是為了完成較為單一的功能而設計。
[0006]為了增強產品設備的功能能力，提高產品設備的通用性和兼容性，則需要能夠支持傳感器和執行器的「即插即用」功能。當有傳感器或者執行器接入到處理器時，處理器可以快速識別，並按照其特性支持其進入正確的工作狀態；當有傳感器或者執行器與處理器分開時，處理器則可以快速檢測到這種分開狀態，並切斷和關閉有關的電路和邏輯程序。
[0007]在實現傳感器和執行器的「即插即用」功能時，需要對傳感器、執行器和處理器安裝配套的物理接口裝置。這種配套的物理接口裝置將保證傳感器和執行器與處理器之間對接的合理性、穩定性和可靠性。
實用新型內容
[0008]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠實現傳感器和執行器與處理器之間即插即用的傳感器和執行器的接口板、處理器接口板及磁性接口裝置。
[0009]本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下:一種傳感器和執行器的接口板，包括第一外殼、第一電路板和四個圓柱形磁鐵；
[0010]所述第一外殼的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有槽狀的、垂直於該側圍欄的導線槽，四個所述圓柱形磁鐵分別設置於第一外殼內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有圓柱形磁鐵的電極同向排列並且圓柱形磁鐵的頂端與圍欄的上邊沿齊平，所述第一電路板嵌入所述第一外殼與圓柱形磁鐵形成的空腔內，所述第一電路板上設置有多個有序排列的導電觸點。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型在硬體層面上可以兼容各種工作電壓在3.3V?5V的多種傳感器和執行器；支持GP10/UART/I2C/SPI數據總線接口 ；將導電彈簧頂針放置在處理器接口板上有助於顯著降低物理接口的整體成本；同時也有利於對導電彈簧頂針的保護；本物理接口的耐用性遠高於其他類型的接口方式。
[0012]在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。
[0013]進一步，所述第一電路板上還設置有安裝定位通孔，第一外殼內部的中央還設置有第一安裝孔座，第一電路板通過穿過安裝定位通孔的第一電路板固定螺絲固定在第一安裝孔座上。
[0014]進一步，所述第一外殼的底面四角處還設置有第一安裝深孔，所述圓柱形磁鐵的底部固定於第一安裝深孔內部。
[0015]進一步，一種處理器接口板，包括與傳感器和執行器的接口板相適配的第二外殼、第二電路板、多個導電彈簧頂針和四個臺階磁鐵；
[0016]所述第二外殼的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有定位槽，四個所述臺階磁鐵分別設置於第二外殼內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有臺階磁鐵的電極同向排列並且臺階磁鐵的頂端與第二電路板的表面齊平，所述第二電路板嵌入所述第二外殼內部，所述第二電路板上設置有多個有序排列、且凸出第二電路板的導電彈簧頂針。
[0017]進一步，所述第二電路板上還設置有若干個第一安裝通孔，所述第二外殼的底面上還設置有若干個第二安裝孔座，所述第二電路板通過所有穿過第一安裝通孔的第二電路板固定螺絲與第二安裝孔座固定。
[0018]進一步，第二外殼的底面還設置有四個第二安裝深孔，所述第二電路板上還設置有四個第二安裝通孔，每個所述臺階磁鐵的底端分別穿過對應的第二安裝通孔與第二安裝深孔固定。
[0019]進一步，所述第二電路板上還設置有多個焊接通孔，所述第二外殼的底面還設置有多個頂針定位通孔，每個所述導電彈簧頂針的底端分別穿過對應的焊接通孔與對應的頂針定位通孔固定。
[0020]一種磁性接口裝置，包括相互適配的傳感器和執行器的接口板和處理器接口板；
[0021]所述傳感器和執行器的接口板包括第一外殼、第一電路板和四個圓柱形磁鐵；所述第一外殼的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有槽狀的、垂直於該側圍欄的導線槽，四個所述圓柱形磁鐵分別設置於第一外殼內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有圓柱形磁鐵的電極同向排列並且圓柱形磁鐵的頂端與圍欄的上邊沿齊平，所述第一電路板嵌入所述第一外殼與圓柱形磁鐵形成的空腔內，所述第一電路板上設置有多個有序排列的導電觸點；
[0022]所述處理器接口板，包括與傳感器和執行器的接口板相適配的第二外殼、第二電路板、多個導電彈簧頂針和四個臺階磁鐵；所述第二外殼的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有定位槽，四個所述臺階磁鐵分別設置於第二外殼內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有臺階磁鐵的電極同向排列並且臺階磁鐵的頂端與第二電路板的表面齊平，所述第二電路板嵌入所述第二外殼內部，所述第二電路板上設置有多個有序排列、且凸出第二電路板的導電彈簧頂針；
[0023]所述傳感器和執行器的接口板嵌入所述處理器接口板內部，所述圓柱磁鐵與所述臺階磁鐵相吸引，所述處理器接口板上的導電彈簧頂針與傳感器和執行器的接口板上的導電觸點接觸。
[0024]進一步，所述傳感器和執行器的接口板的導線槽嵌入所述處理器接口板上的定位槽內部。
[0025]進一步，所述導電彈簧頂針與所述第二電路板上的焊接通孔焊接固定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型傳感器和執行器的接口板拆分狀態圖；
[0027]圖2為本實用新型傳感器和執行器的接口板組裝後結構圖；
[0028]圖3為本實用新型處理器接口板拆分狀態圖；
[0029]圖4為本實用新型第二電路板與導電彈簧頂針焊接完畢後結構圖；
[0030]圖5為本實用新型處理器接口板組裝後結構圖；
[0031]圖6為本實用新型磁性接口裝置拆分狀態圖；
[0032]圖7為本實用新型手持對接處理器接口板和傳感器與執行器接口板示意圖。
[0033]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0034]1、傳感器和執行器的接口板，101、第一外殼，102、第一電路板，103、第一電路板固定螺絲，104、圓柱形磁鐵，105、導線槽，106、第一安裝孔座，107、第一安裝深孔，108、導電觸點，109、安裝定位通孔，2、處理器接口板，201、臺階磁鐵，202、第二外殼，203、第二電路板，204、第二電路板固定螺絲，205、導電彈簧頂針，206、定位槽，207、第二安裝孔座，208、頂針定位通孔，209、第二安裝深孔，210、第一安裝通孔，211、第二安裝通孔，212、焊接通孔。
【具體實施方式】
[0035]以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。
[0036]實施例1
[0037]—種傳感器和執行器的接口板，包括第一外殼101、第一電路板102和四個圓柱形磁鐵104 ；
[0038]所述第一外殼101的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有槽狀的、垂直於該側圍欄的導線槽105，四個所述圓柱形磁鐵104分別設置於第一外殼101內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有圓柱形磁鐵104的電極同向排列並且圓柱形磁鐵104的頂端與圍欄的上邊沿齊平，所述第一電路板102嵌入所述第一外殼101與圓柱形磁鐵104形成的空腔內，所述第一電路板102上設置有多個有序排列的導電觸點108。
[0039]所述第一電路板102上還設置有安裝定位通孔109，第一外殼101內部的中央還設置有第一安裝孔座106，第一電路板102通過穿過安裝定位通孔109的第一電路板固定螺絲103固定在第一安裝孔座106上。
[0040]所述第一外殼101的底面四角處還設置有第一安裝深孔107，所述圓柱形磁鐵104的底部固定於第一安裝深孔107內部。
[0041]傳感器和執行器的接口板的主要組裝步驟如下:
[0042](I)將需要對接器件的必要線路焊接至電路板102上。沒有使用的焊接點可以空著。
[0043](2)將104保持磁極排列一致(N極在內，S極對外)，分別壓入107之中，並使104各磁鐵平面保持成一個平面。
[0044](3)壓入而且壓平之後，在104周圍使用特殊膠水進行固定。等膠水達到固定強度以後，再進入下一步安裝流程。
[0045](4)將102壓入至101之中，使導線從105牽出。
[0046](5)將103通過109擰入106之中，並固定住102，且頭部沉入板內即可。注意不要用力過大，避免損壞106。
[0047]全部組裝完畢後，結果如圖2所示。
[0048]實施例2
[0049]—種處理器接口板，包括與傳感器和執行器的接口板相適配的第二外殼202、第二電路板203、多個導電彈簧頂針205和四個臺階磁鐵201 ；
[0050]所述第二外殼201的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有定位槽206，四個所述臺階磁鐵201分別設置於第二外殼202內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有臺階磁鐵201的電極同向排列並且臺階磁鐵201的頂端與第二電路板203的表面齊平，所述第二電路板203嵌入所述第二外殼202內部，所述第二電路板203上設置有多個有序排列、且凸出第二電路板203的導電彈簧頂針205。
[0051 ] 所述第二電路板203上還設置有若干個第一安裝通孔210，所述第二外殼202的底面上還設置有若干個第二安裝孔座207，所述第二電路板203通過所有穿過第一安裝通孔210的第二電路板固定螺絲204與第二安裝孔座207固定。
[0052]第二外殼202的底面還設置有四個第二安裝深孔209，所述第二電路板203上還設置有四個第二安裝通孔211，每個所述臺階磁鐵201的底端分別穿過對應的第二安裝通孔211與第二安裝深孔209固定。
[0053]所述第二電路板203上還設置有多個焊接通孔212，所述第二外殼202的底面還設置有多個頂針定位通孔208，每個所述導電彈簧頂針205的底端分別穿過對應的焊接通孔212與對應的頂針定位通孔208固定。
[0054]處理器接口板焊接過程說明:
[0055](I)將205穿過212，使得205的尾部臺階緊貼在203上。
[0056](2)用電烙鐵將205焊接在203上即可。
[0057]這個階段的焊接工作完成之後，其效果如圖4所示。
[0058]在完成焊接工作之後，處理接口板按照如下方式進行組裝:
[0059](I)將焊接完畢後的203放置至202之中，並保證210與207對齊。
[0060](2)將204通過210擰入207之中。擰緊即可，不要損壞207。
[0061](3)將201塗上特殊膠水，穿過209與211，最終使得表面與202的外側面平齊即可。
[0062](4)待膠水乾燥並達到固定強度後，方可進入下一步工作流程。
[0063]所有組裝工作完成之後的效果如圖5所示。
[0064]實施例3
[0065]一種磁性接口裝置，包括相互適配的傳感器和執行器的接口板I和處理器接口板
2 ；
[0066]所述傳感器和執行器的接口板I包括第一外殼101、第一電路板102和四個圓柱形磁鐵104 ;所述第一外殼101的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有槽狀的、垂直於該側圍欄的導線槽105，四個所述圓柱形磁鐵104分別設置於第一外殼101內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有圓柱形磁鐵104的電極同向排列並且圓柱形磁鐵104的頂端與圍欄的上邊沿齊平，所述第一電路板102嵌入所述第一外殼101與圓柱形磁鐵104形成的空腔內，所述第一電路板102上設置有多個有序排列的導電觸點108 ；
[0067]所述第一電路板102上還設置有安裝定位通孔109，第一外殼101內部的中央還設置有第一安裝孔座106，第一電路板102通過穿過安裝定位通孔109的第一電路板固定螺絲103固定在第一安裝孔座106上。
[0068]所述第一外殼101的底面四角處還設置有第一安裝深孔107，所述圓柱形磁鐵104的底部固定於第一安裝深孔107內部。
[0069]所述處理器接口板2，包括與傳感器和執行器的接口板相適配的第二外殼202、第二電路板203、多個導電彈簧頂針205和四個臺階磁鐵201 ;所述第二外殼201的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有定位槽206，四個所述臺階磁鐵201分別設置於第二外殼202內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有臺階磁鐵201的電極同向排列並且臺階磁鐵201的頂端與第二電路板203的表面齊平，所述第二電路板203嵌入所述第二外殼202內部，所述第二電路板203上設置有多個有序排列、且凸出第二電路板203的導電彈簧頂針205 ；
[0070]所述第二電路板203上還設置有若干個第一安裝通孔210，所述第二外殼202的底面上還設置有若干個第二安裝孔座207，所述第二電路板203通過所有穿過第一安裝通孔210的第二電路板固定螺絲204與第二安裝孔座207固定。
[0071 ] 第二外殼202的底面還設置有四個第二安裝深孔209，所述第二電路板203上還設置有四個第二安裝通孔211，每個所述臺階磁鐵201的底端分別穿過對應的第二安裝通孔211與第二安裝深孔209固定。
[0072]所述第二電路板203上還設置有多個焊接通孔212，所述第二外殼202的底面還設置有多個頂針定位通孔208，每個所述導電彈簧頂針205的底端分別穿過對應的焊接通孔212與對應的頂針定位通孔208固定。
[0073]所述傳感器和執行器的接口板I嵌入所述處理器接口板2內部，所述圓柱磁鐵104與所述臺階磁鐵相吸引，所述處理器接口板2上的導電彈簧頂針205與傳感器和執行器的接口板I上的導電觸點108接觸。
[0074]所述傳感器和執行器的接口板I的導線槽105嵌入所述處理器接口板2上的定位槽206內部。
[0075]所述導電彈簧頂針205與所述第二電路板203上的焊接通孔焊接固定。
[0076]為了保證能夠在手工操作的情況下實現處理器接口板2以及傳感器和執行器的接口板I的正確對接，在物理接口方式上做了如下設計:
[0077](I)處理器接口板外殼202設計有一個凹入的梯形槽臺；傳感器和執行器的接口板I整體設計成一個突出的梯形槽臺，能剛好嵌入至前者之中。
[0078](2)僅處理器接口板外殼202的206能與傳感器和執行器的接口板I的105在一個方向配合，從而保證接入方向的正確性。
[0079](3)處理器接口板外殼202的強力磁鐵201與傳感器和執行器的接口板I的強力磁鐵104能相互吸引。且吸引力可以足夠保證導電彈簧頂針205與導電觸點108緊密接觸並導電。
[0080]以上三點設計可以實現的功能優勢如下:
[0081](I)保證在手工操作過程中，避免錯誤的接入方式。
[0082](2)通過強磁鐵吸力，在合適範圍內自動引導處理器接口板2以及傳感器和執行器的接口板I的對接過程。
[0083](3)合適的強磁鐵吸力，可以保證器件的緊密接觸，同時也利於通過手工的分離操作。
[0084]導電彈簧頂針的耐用次數在10萬次以上。該物理接口的耐用性遠高於其他類型的接口方式。
[0085]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種傳感器和執行器的接口板，其特徵在於:包括第一外殼(101)、第一電路板(102)和四個圓柱形磁鐵(104)； 所述第一外殼(101)的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有槽狀的、垂直於該側圍欄的導線槽(105)，四個所述圓柱形磁鐵(104)分別設置於第一外殼(101)內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有圓柱形磁鐵(104)的電極同向排列並且圓柱形磁鐵(104)的頂端與圍欄的上邊沿齊平，所述第一電路板(102)嵌入所述第一外殼(101)與圓柱形磁鐵(104)形成的空腔內，所述第一電路板(102)上設置有多個有序排列的導電觸點(108)。
2.根據權利要求1所述的傳感器和執行器的接口板，其特徵在於:所述第一電路板(102)上還設置有安裝定位通孔(109)，第一外殼(101)內部的中央還設置有第一安裝孔座(106)，第一電路板(102)通過穿過安裝定位通孔(109)的第一電路板固定螺絲(103)固定在第一安裝孔座(106)上。
3.根據權利要求1所述的傳感器和執行器的接口板，其特徵在於:所述第一外殼(101)的底面四角處還設置有第一安裝深孔(107)，所述圓柱形磁鐵(104)的底部固定於第一安裝深孔(107)內部。
4.一種與如權利要求1至3任一所述的傳感器和執行器的接口板相適配的處理器接口板，其特徵在於:包括第二外殼(202)、第二電路板(203)、多個導電彈簧頂針(205)和四個臺階磁鐵(201); 所述第二外殼(201)的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有定位槽(206)，四個所述臺階磁鐵(201)分別設置於第二外殼(202)內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有臺階磁鐵(201)的電極同向排列並且臺階磁鐵(201)的頂端與第二電路板(203)的表面齊平，所述第二電路板(203)嵌入所述第二外殼(202)內部，所述第二電路板(203)上設置有多個有序排列、且凸出第二電路板(203)的導電彈簧頂針(205)。
5.根據權利要求4所述的處理器接口板，其特徵在於:所述第二電路板(203)上還設置有若干個第一安裝通孔(210)，所述第二外殼(202)的底面上還設置有若干個第二安裝孔座(207)，所述第二電路板(203)通過所有穿過第一安裝通孔(210)的第二電路板固定螺絲(204)與第二安裝孔座(207)固定。
6.根據權利要求4所述的處理器接口板，其特徵在於:第二外殼(202)的底面還設置有四個第二安裝深孔(209)，所述第二電路板(203)上還設置有四個第二安裝通孔(211)，每個所述臺階磁鐵(201)的底端分別穿過對應的第二安裝通孔(211)與第二安裝深孔(209)固定。
7.根據權利要求4所述的處理器接口板，其特徵在於:所述第二電路板(203)上還設置有多個焊接通孔(212)，所述第二外殼(202)的底面還設置有多個頂針定位通孔(208)，每個所述導電彈簧頂針(205)的底端分別穿過對應的焊接通孔(212)與對應的頂針定位通孔(208)固定。
8.—種磁性接口裝置，其特徵在於:包括相互適配的傳感器和執行器的接口板(I)和處理器接口板⑵；所述傳感器和執行器的接口板⑴包括第一外殼(101)、第一電路板(102)和四個圓柱形磁鐵(104);所述第一外殼(101)的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有槽狀的、垂直於該側圍欄的導線槽(105)，四個所述圓柱形磁鐵(104)分別設置於第一外殼(101)內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有圓柱形磁鐵(104)的電極同向排列並且圓柱形磁鐵(104)的頂端與圍欄的上邊沿齊平，所述第一電路板(102)嵌入所述第一外殼(101)與圓柱形磁鐵(104)形成的空腔內，所述第一電路板(102)上設置有多個有序排列的導電觸點(108)； 所述處理器接口板(2)，包括與傳感器和執行器的接口板相適配的第二外殼(202)、第二電路板(203)、多個導電彈簧頂針(205)和四個臺階磁鐵(201);所述第二外殼(201)的底面為矩形結構，且矩形結構的四周設置有圍欄，在矩形結構其中一側的圍欄上設置有定位槽(206)，四個所述臺階磁鐵(201)分別設置於第二外殼(202)內部底面上並緊靠圍欄的四角，所有臺階磁鐵(201)的電極同向排列並且臺階磁鐵(201)的頂端與第二電路板(203)的表面齊平，所述第二電路板(203)嵌入所述第二外殼(202)內部，所述第二電路板(203)上設置有多個有序排列、且凸出第二電路板(203)的導電彈簧頂針(205); 所述傳感器和執行器的接口板(1)嵌入所述處理器接口板(2)內部，所述圓柱磁鐵(104)與所述臺階磁鐵相吸引，所述處理器接口板(2)上的導電彈簧頂針(205)與傳感器和執行器的接口板(1)上的導電觸點(108)接觸。
9.根據權利要求8所述的磁性接口裝置，其特徵在於:所述傳感器和執行器的接口板(1)的導線槽(105)嵌入所述處理器接口板(2)上的定位槽(206)內部。
10.根據權利要求8所述的磁性接口裝置，其特徵在於:所述導電彈簧頂針(205)與所述第二電路板(203)上的焊接通孔焊接固定。
【文檔編號】H01R13/02GK204205103SQ201420489391
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】沈俊, 羅堃, 張黎力 申請人:北京四維拓智教育科技有限公司