一种传感器和执行器的接口板、处理器接口板及磁性接口装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种传感器和执行器的接口板，包括第一外壳、第一电路板和四个圆柱形磁铁；一种处理器接口板，包括与传感器和执行器的接口板相适配的第二外壳、第二电路板、多个导电弹簧顶针和四个台阶磁铁；以及一种磁性接口装置，包括相互适配的传感器和执行器的接口板和处理器接口板。本实用新型在硬件层面上可以兼容各种工作电压在3.3V～5V的多种传感器和执行器；支持GPIO/UART/I2C/SPI数据总线接口；将导电弹簧顶针放置在处理器接口板上有助于显著降低物理接口的整体成本；同时也有利于对导电弹簧顶针的保护；本物理接口的耐用性远高于其他类型的接口方式。
【专利说明】一种传感器和执行器的接口板、处理器接口板及磁性接口装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种接口装置，特别涉及一种传感器和执行器的接口板、处理器接口板及磁性接口装置。
【背景技术】
[0002]传感器(Sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
[0003]执行器(Final Controlling Element)是在自动控制系统中，以调节仪表或其他控制装置的信号为输入信号，按一定调节规律调节被控对象输入量的装置。它是一种自动化仪器，如调节阀、挡板和电磁阀等均属此类。
[0004]在产品设备开发的过程当中，经常会利用各种不同类型的传感器、执行器组合成具有一定完整功能的自动化设备。例如:打印机、装配流水线、房间温控等等。
[0005]在常规的产品设备之中，传感器和执行器与处理器是物理上直接并固定连接的。这种产品设备基本是为了完成较为单一的功能而设计。
[0006]为了增强产品设备的功能能力，提高产品设备的通用性和兼容性，则需要能够支持传感器和执行器的“即插即用”功能。当有传感器或者执行器接入到处理器时，处理器可以快速识别，并按照其特性支持其进入正确的工作状态；当有传感器或者执行器与处理器分开时，处理器则可以快速检测到这种分开状态，并切断和关闭有关的电路和逻辑程序。
[0007]在实现传感器和执行器的“即插即用”功能时，需要对传感器、执行器和处理器安装配套的物理接口装置。这种配套的物理接口装置将保证传感器和执行器与处理器之间对接的合理性、稳定性和可靠性。
实用新型内容
[0008]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实现传感器和执行器与处理器之间即插即用的传感器和执行器的接口板、处理器接口板及磁性接口装置。
[0009]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种传感器和执行器的接口板，包括第一外壳、第一电路板和四个圆柱形磁铁；
[0010]所述第一外壳的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有槽状的、垂直于该侧围栏的导线槽，四个所述圆柱形磁铁分别设置于第一外壳内部底面上并紧靠围栏的四角，所有圆柱形磁铁的电极同向排列并且圆柱形磁铁的顶端与围栏的上边沿齐平，所述第一电路板嵌入所述第一外壳与圆柱形磁铁形成的空腔内，所述第一电路板上设置有多个有序排列的导电触点。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型在硬件层面上可以兼容各种工作电压在3.3V?5V的多种传感器和执行器；支持GP10/UART/I2C/SPI数据总线接口 ；将导电弹簧顶针放置在处理器接口板上有助于显著降低物理接口的整体成本；同时也有利于对导电弹簧顶针的保护；本物理接口的耐用性远高于其他类型的接口方式。
[0012]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0013]进一步，所述第一电路板上还设置有安装定位通孔，第一外壳内部的中央还设置有第一安装孔座，第一电路板通过穿过安装定位通孔的第一电路板固定螺丝固定在第一安装孔座上。
[0014]进一步，所述第一外壳的底面四角处还设置有第一安装深孔，所述圆柱形磁铁的底部固定于第一安装深孔内部。
[0015]进一步，一种处理器接口板，包括与传感器和执行器的接口板相适配的第二外壳、第二电路板、多个导电弹簧顶针和四个台阶磁铁；
[0016]所述第二外壳的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有定位槽，四个所述台阶磁铁分别设置于第二外壳内部底面上并紧靠围栏的四角，所有台阶磁铁的电极同向排列并且台阶磁铁的顶端与第二电路板的表面齐平，所述第二电路板嵌入所述第二外壳内部，所述第二电路板上设置有多个有序排列、且凸出第二电路板的导电弹簧顶针。
[0017]进一步，所述第二电路板上还设置有若干个第一安装通孔，所述第二外壳的底面上还设置有若干个第二安装孔座，所述第二电路板通过所有穿过第一安装通孔的第二电路板固定螺丝与第二安装孔座固定。
[0018]进一步，第二外壳的底面还设置有四个第二安装深孔，所述第二电路板上还设置有四个第二安装通孔，每个所述台阶磁铁的底端分别穿过对应的第二安装通孔与第二安装深孔固定。
[0019]进一步，所述第二电路板上还设置有多个焊接通孔，所述第二外壳的底面还设置有多个顶针定位通孔，每个所述导电弹簧顶针的底端分别穿过对应的焊接通孔与对应的顶针定位通孔固定。
[0020]一种磁性接口装置，包括相互适配的传感器和执行器的接口板和处理器接口板；
[0021]所述传感器和执行器的接口板包括第一外壳、第一电路板和四个圆柱形磁铁；所述第一外壳的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有槽状的、垂直于该侧围栏的导线槽，四个所述圆柱形磁铁分别设置于第一外壳内部底面上并紧靠围栏的四角，所有圆柱形磁铁的电极同向排列并且圆柱形磁铁的顶端与围栏的上边沿齐平，所述第一电路板嵌入所述第一外壳与圆柱形磁铁形成的空腔内，所述第一电路板上设置有多个有序排列的导电触点；
[0022]所述处理器接口板，包括与传感器和执行器的接口板相适配的第二外壳、第二电路板、多个导电弹簧顶针和四个台阶磁铁；所述第二外壳的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有定位槽，四个所述台阶磁铁分别设置于第二外壳内部底面上并紧靠围栏的四角，所有台阶磁铁的电极同向排列并且台阶磁铁的顶端与第二电路板的表面齐平，所述第二电路板嵌入所述第二外壳内部，所述第二电路板上设置有多个有序排列、且凸出第二电路板的导电弹簧顶针；
[0023]所述传感器和执行器的接口板嵌入所述处理器接口板内部，所述圆柱磁铁与所述台阶磁铁相吸引，所述处理器接口板上的导电弹簧顶针与传感器和执行器的接口板上的导电触点接触。
[0024]进一步，所述传感器和执行器的接口板的导线槽嵌入所述处理器接口板上的定位槽内部。
[0025]进一步，所述导电弹簧顶针与所述第二电路板上的焊接通孔焊接固定。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型传感器和执行器的接口板拆分状态图；
[0027]图2为本实用新型传感器和执行器的接口板组装后结构图；
[0028]图3为本实用新型处理器接口板拆分状态图；
[0029]图4为本实用新型第二电路板与导电弹簧顶针焊接完毕后结构图；
[0030]图5为本实用新型处理器接口板组装后结构图；
[0031]图6为本实用新型磁性接口装置拆分状态图；
[0032]图7为本实用新型手持对接处理器接口板和传感器与执行器接口板示意图。
[0033]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0034]1、传感器和执行器的接口板，101、第一外壳，102、第一电路板，103、第一电路板固定螺丝，104、圆柱形磁铁，105、导线槽，106、第一安装孔座，107、第一安装深孔，108、导电触点，109、安装定位通孔，2、处理器接口板，201、台阶磁铁，202、第二外壳，203、第二电路板，204、第二电路板固定螺丝，205、导电弹簧顶针，206、定位槽，207、第二安装孔座，208、顶针定位通孔，209、第二安装深孔，210、第一安装通孔，211、第二安装通孔，212、焊接通孔。
【具体实施方式】
[0035]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0036]实施例1
[0037]—种传感器和执行器的接口板，包括第一外壳101、第一电路板102和四个圆柱形磁铁104 ；
[0038]所述第一外壳101的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有槽状的、垂直于该侧围栏的导线槽105，四个所述圆柱形磁铁104分别设置于第一外壳101内部底面上并紧靠围栏的四角，所有圆柱形磁铁104的电极同向排列并且圆柱形磁铁104的顶端与围栏的上边沿齐平，所述第一电路板102嵌入所述第一外壳101与圆柱形磁铁104形成的空腔内，所述第一电路板102上设置有多个有序排列的导电触点108。
[0039]所述第一电路板102上还设置有安装定位通孔109，第一外壳101内部的中央还设置有第一安装孔座106，第一电路板102通过穿过安装定位通孔109的第一电路板固定螺丝103固定在第一安装孔座106上。
[0040]所述第一外壳101的底面四角处还设置有第一安装深孔107，所述圆柱形磁铁104的底部固定于第一安装深孔107内部。
[0041]传感器和执行器的接口板的主要组装步骤如下:
[0042](I)将需要对接器件的必要线路焊接至电路板102上。没有使用的焊接点可以空着。
[0043](2)将104保持磁极排列一致(N极在内，S极对外)，分别压入107之中，并使104各磁铁平面保持成一个平面。
[0044](3)压入而且压平之后，在104周围使用特殊胶水进行固定。等胶水达到固定强度以后，再进入下一步安装流程。
[0045](4)将102压入至101之中，使导线从105牵出。
[0046](5)将103通过109拧入106之中，并固定住102，且头部沉入板内即可。注意不要用力过大，避免损坏106。
[0047]全部组装完毕后，结果如图2所示。
[0048]实施例2
[0049]—种处理器接口板，包括与传感器和执行器的接口板相适配的第二外壳202、第二电路板203、多个导电弹簧顶针205和四个台阶磁铁201 ；
[0050]所述第二外壳201的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有定位槽206，四个所述台阶磁铁201分别设置于第二外壳202内部底面上并紧靠围栏的四角，所有台阶磁铁201的电极同向排列并且台阶磁铁201的顶端与第二电路板203的表面齐平，所述第二电路板203嵌入所述第二外壳202内部，所述第二电路板203上设置有多个有序排列、且凸出第二电路板203的导电弹簧顶针205。
[0051 ] 所述第二电路板203上还设置有若干个第一安装通孔210，所述第二外壳202的底面上还设置有若干个第二安装孔座207，所述第二电路板203通过所有穿过第一安装通孔210的第二电路板固定螺丝204与第二安装孔座207固定。
[0052]第二外壳202的底面还设置有四个第二安装深孔209，所述第二电路板203上还设置有四个第二安装通孔211，每个所述台阶磁铁201的底端分别穿过对应的第二安装通孔211与第二安装深孔209固定。
[0053]所述第二电路板203上还设置有多个焊接通孔212，所述第二外壳202的底面还设置有多个顶针定位通孔208，每个所述导电弹簧顶针205的底端分别穿过对应的焊接通孔212与对应的顶针定位通孔208固定。
[0054]处理器接口板焊接过程说明:
[0055](I)将205穿过212，使得205的尾部台阶紧贴在203上。
[0056](2)用电烙铁将205焊接在203上即可。
[0057]这个阶段的焊接工作完成之后，其效果如图4所示。
[0058]在完成焊接工作之后，处理接口板按照如下方式进行组装:
[0059](I)将焊接完毕后的203放置至202之中，并保证210与207对齐。
[0060](2)将204通过210拧入207之中。拧紧即可，不要损坏207。
[0061](3)将201涂上特殊胶水，穿过209与211，最终使得表面与202的外侧面平齐即可。
[0062](4)待胶水干燥并达到固定强度后，方可进入下一步工作流程。
[0063]所有组装工作完成之后的效果如图5所示。
[0064]实施例3
[0065]一种磁性接口装置，包括相互适配的传感器和执行器的接口板I和处理器接口板
2 ；
[0066]所述传感器和执行器的接口板I包括第一外壳101、第一电路板102和四个圆柱形磁铁104 ;所述第一外壳101的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有槽状的、垂直于该侧围栏的导线槽105，四个所述圆柱形磁铁104分别设置于第一外壳101内部底面上并紧靠围栏的四角，所有圆柱形磁铁104的电极同向排列并且圆柱形磁铁104的顶端与围栏的上边沿齐平，所述第一电路板102嵌入所述第一外壳101与圆柱形磁铁104形成的空腔内，所述第一电路板102上设置有多个有序排列的导电触点108 ；
[0067]所述第一电路板102上还设置有安装定位通孔109，第一外壳101内部的中央还设置有第一安装孔座106，第一电路板102通过穿过安装定位通孔109的第一电路板固定螺丝103固定在第一安装孔座106上。
[0068]所述第一外壳101的底面四角处还设置有第一安装深孔107，所述圆柱形磁铁104的底部固定于第一安装深孔107内部。
[0069]所述处理器接口板2，包括与传感器和执行器的接口板相适配的第二外壳202、第二电路板203、多个导电弹簧顶针205和四个台阶磁铁201 ;所述第二外壳201的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有定位槽206，四个所述台阶磁铁201分别设置于第二外壳202内部底面上并紧靠围栏的四角，所有台阶磁铁201的电极同向排列并且台阶磁铁201的顶端与第二电路板203的表面齐平，所述第二电路板203嵌入所述第二外壳202内部，所述第二电路板203上设置有多个有序排列、且凸出第二电路板203的导电弹簧顶针205 ；
[0070]所述第二电路板203上还设置有若干个第一安装通孔210，所述第二外壳202的底面上还设置有若干个第二安装孔座207，所述第二电路板203通过所有穿过第一安装通孔210的第二电路板固定螺丝204与第二安装孔座207固定。
[0071 ] 第二外壳202的底面还设置有四个第二安装深孔209，所述第二电路板203上还设置有四个第二安装通孔211，每个所述台阶磁铁201的底端分别穿过对应的第二安装通孔211与第二安装深孔209固定。
[0072]所述第二电路板203上还设置有多个焊接通孔212，所述第二外壳202的底面还设置有多个顶针定位通孔208，每个所述导电弹簧顶针205的底端分别穿过对应的焊接通孔212与对应的顶针定位通孔208固定。
[0073]所述传感器和执行器的接口板I嵌入所述处理器接口板2内部，所述圆柱磁铁104与所述台阶磁铁相吸引，所述处理器接口板2上的导电弹簧顶针205与传感器和执行器的接口板I上的导电触点108接触。
[0074]所述传感器和执行器的接口板I的导线槽105嵌入所述处理器接口板2上的定位槽206内部。
[0075]所述导电弹簧顶针205与所述第二电路板203上的焊接通孔焊接固定。
[0076]为了保证能够在手工操作的情况下实现处理器接口板2以及传感器和执行器的接口板I的正确对接，在物理接口方式上做了如下设计:
[0077](I)处理器接口板外壳202设计有一个凹入的梯形槽台；传感器和执行器的接口板I整体设计成一个突出的梯形槽台，能刚好嵌入至前者之中。
[0078](2)仅处理器接口板外壳202的206能与传感器和执行器的接口板I的105在一个方向配合，从而保证接入方向的正确性。
[0079](3)处理器接口板外壳202的强力磁铁201与传感器和执行器的接口板I的强力磁铁104能相互吸引。且吸引力可以足够保证导电弹簧顶针205与导电触点108紧密接触并导电。
[0080]以上三点设计可以实现的功能优势如下:
[0081](I)保证在手工操作过程中，避免错误的接入方式。
[0082](2)通过强磁铁吸力，在合适范围内自动引导处理器接口板2以及传感器和执行器的接口板I的对接过程。
[0083](3)合适的强磁铁吸力，可以保证器件的紧密接触，同时也利于通过手工的分离操作。
[0084]导电弹簧顶针的耐用次数在10万次以上。该物理接口的耐用性远高于其他类型的接口方式。
[0085]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种传感器和执行器的接口板，其特征在于:包括第一外壳(101)、第一电路板(102)和四个圆柱形磁铁(104)； 所述第一外壳(101)的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有槽状的、垂直于该侧围栏的导线槽(105)，四个所述圆柱形磁铁(104)分别设置于第一外壳(101)内部底面上并紧靠围栏的四角，所有圆柱形磁铁(104)的电极同向排列并且圆柱形磁铁(104)的顶端与围栏的上边沿齐平，所述第一电路板(102)嵌入所述第一外壳(101)与圆柱形磁铁(104)形成的空腔内，所述第一电路板(102)上设置有多个有序排列的导电触点(108)。
2.根据权利要求1所述的传感器和执行器的接口板，其特征在于:所述第一电路板(102)上还设置有安装定位通孔(109)，第一外壳(101)内部的中央还设置有第一安装孔座(106)，第一电路板(102)通过穿过安装定位通孔(109)的第一电路板固定螺丝(103)固定在第一安装孔座(106)上。
3.根据权利要求1所述的传感器和执行器的接口板，其特征在于:所述第一外壳(101)的底面四角处还设置有第一安装深孔(107)，所述圆柱形磁铁(104)的底部固定于第一安装深孔(107)内部。
4.一种与如权利要求1至3任一所述的传感器和执行器的接口板相适配的处理器接口板，其特征在于:包括第二外壳(202)、第二电路板(203)、多个导电弹簧顶针(205)和四个台阶磁铁(201); 所述第二外壳(201)的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有定位槽(206)，四个所述台阶磁铁(201)分别设置于第二外壳(202)内部底面上并紧靠围栏的四角，所有台阶磁铁(201)的电极同向排列并且台阶磁铁(201)的顶端与第二电路板(203)的表面齐平，所述第二电路板(203)嵌入所述第二外壳(202)内部，所述第二电路板(203)上设置有多个有序排列、且凸出第二电路板(203)的导电弹簧顶针(205)。
5.根据权利要求4所述的处理器接口板，其特征在于:所述第二电路板(203)上还设置有若干个第一安装通孔(210)，所述第二外壳(202)的底面上还设置有若干个第二安装孔座(207)，所述第二电路板(203)通过所有穿过第一安装通孔(210)的第二电路板固定螺丝(204)与第二安装孔座(207)固定。
6.根据权利要求4所述的处理器接口板，其特征在于:第二外壳(202)的底面还设置有四个第二安装深孔(209)，所述第二电路板(203)上还设置有四个第二安装通孔(211)，每个所述台阶磁铁(201)的底端分别穿过对应的第二安装通孔(211)与第二安装深孔(209)固定。
7.根据权利要求4所述的处理器接口板，其特征在于:所述第二电路板(203)上还设置有多个焊接通孔(212)，所述第二外壳(202)的底面还设置有多个顶针定位通孔(208)，每个所述导电弹簧顶针(205)的底端分别穿过对应的焊接通孔(212)与对应的顶针定位通孔(208)固定。
8.—种磁性接口装置，其特征在于:包括相互适配的传感器和执行器的接口板(I)和处理器接口板⑵；所述传感器和执行器的接口板⑴包括第一外壳(101)、第一电路板(102)和四个圆柱形磁铁(104);所述第一外壳(101)的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有槽状的、垂直于该侧围栏的导线槽(105)，四个所述圆柱形磁铁(104)分别设置于第一外壳(101)内部底面上并紧靠围栏的四角，所有圆柱形磁铁(104)的电极同向排列并且圆柱形磁铁(104)的顶端与围栏的上边沿齐平，所述第一电路板(102)嵌入所述第一外壳(101)与圆柱形磁铁(104)形成的空腔内，所述第一电路板(102)上设置有多个有序排列的导电触点(108)； 所述处理器接口板(2)，包括与传感器和执行器的接口板相适配的第二外壳(202)、第二电路板(203)、多个导电弹簧顶针(205)和四个台阶磁铁(201);所述第二外壳(201)的底面为矩形结构，且矩形结构的四周设置有围栏，在矩形结构其中一侧的围栏上设置有定位槽(206)，四个所述台阶磁铁(201)分别设置于第二外壳(202)内部底面上并紧靠围栏的四角，所有台阶磁铁(201)的电极同向排列并且台阶磁铁(201)的顶端与第二电路板(203)的表面齐平，所述第二电路板(203)嵌入所述第二外壳(202)内部，所述第二电路板(203)上设置有多个有序排列、且凸出第二电路板(203)的导电弹簧顶针(205); 所述传感器和执行器的接口板(1)嵌入所述处理器接口板(2)内部，所述圆柱磁铁(104)与所述台阶磁铁相吸引，所述处理器接口板(2)上的导电弹簧顶针(205)与传感器和执行器的接口板(1)上的导电触点(108)接触。
9.根据权利要求8所述的磁性接口装置，其特征在于:所述传感器和执行器的接口板(1)的导线槽(105)嵌入所述处理器接口板(2)上的定位槽(206)内部。
10.根据权利要求8所述的磁性接口装置，其特征在于:所述导电弹簧顶针(205)与所述第二电路板(203)上的焊接通孔焊接固定。
【文档编号】H01R13/02GK204205103SQ201420489391
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】沈俊, 罗堃, 张黎力 申请人:北京四维拓智教育科技有限公司