УСТРОЙСТВО РАЗЪЕМНОГО СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ, МОДУЛЕЙ И БЛОКОВ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ("МОЛНИЯ" ЗЛАЧЕВСКОГО) Российский патент 1997 года по МПК H05K1/18 H01R23/02 H01R13/02 

Изобретение предназначено для использования в вычислительной технике, приборостроении, электронике.

Известно устройство электрического разъемного соединения модулей и блоков электронной аппаратуры, состоящее из вилки, содержащей корпус из изоляционного материала и штыревые контактные элементы, и из розетки, содержащей корпус из изоляционного материала и пружинные контактные элементы [1] Подобные устройства широко применяются в настоящее время при конструировании электронной аппаратуры различного назначения. При сочленении и расчленении таких соединителей необходимо прилагать усилие по преодолению пружинного контактного усилия контактной пары штырь гнездо. Поскольку сочленение или расчленение всех контактных пар происходит одновременно, усилие сочленения или расчленения этих устройств растет пропорционально числу контактов. Вследствие этого принципиально сложно изготовление соединителей такого типа, которые сочетали бы микроминиатюрность, большое число контактов и высокие долговечность, механическую прочность при достаточно большом числе сочленений и расчленений соединителя. По этой причине высока доля отказов этих соединителей в общем числе отказов электронной аппаратуры [2]
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является электрический многоканальный соединитель типа застежки "молния" [3] Этот соединитель представляет собой два противолежащих ряда зубцов, закрепленных с определенным шагом на двух лентах из эластичного диэлектрического материала. Каждый из зубцов имеет выпуклую и вогнутую поверхности на своих противоположных сторонах. Каждая из двух лент прикреплена к своей детали, модулю или блоку электронной аппаратуры. Каждый из противолежащих рядов содержит зубцы двух типов. Зубцы первого типа выполнены из электропроводного материала и к ним подключены (например, термокомпрессионный контактной сваркой) соединительные проводники, проходящие через ленту эластичного диэлектрического материала и соединенные с соответствующим выводом детали или с соответствующей контактной площадкой модуля или блока. Зубцы второго типа выполнены из диэлектрического материала. Каждый из противолежащих рядов представляет собой последовательное чередование зубцов первого и второго типов. На одной из лент с рядом зубцов расположен состоящий из двух половин полый Y-образный бегун, имеющий дельтавидную перемычку между своими полостями, соединяющую обе половины бегуна. Другая лента с рядом зубцов заправляется своим началом в другую полость бегуна. С перемещением бегуна вдоль рядов зубцов в одном направлении происходит сцепление, а в противоположном направлении расцепление противолежащих рядов зубцов между собой. В сцепленном состоянии каждый зубец одного ряда находится между соседними зубцами другого ряда, и выпуклая поверхность зубца из одного ряда входит в вогнутую поверхность соседнего зубца из другого ряда. При этом зубец из электропроводного материала одного ряда контактирует с таким же зубцом из противолежащего ряда, образуя контактную пару, а зубцы из диэлектрического материала выполняют роль изолятора одной контактной пары от другой. Таким образом осуществляется электрическое контактное соединение сопрягаемых деталей, модулей и блоков электронной аппаратуры. Поскольку сочленение и расчленение контактных пар этого соединителя происходит не одновременно, а последовательно одна за другой, усилие сочленения и расчленения соединителя не зависит от количества контактов, что является несомненным достоинством этого устройства.

Однако это устройство обладает следующим принципиальным недостатком. В сочлененном состоянии контактное усилие каждой контактной пары невелико, поскольку в конструкции устройства отсутствуют пружинные элементы. Вследствие этого электрический контакт между парами соседних зубцов может нарушаться, особенно в условиях механических воздействий на соединитель (тряска, вибрация, взаимные перемещения, сопрягаемых блоков электронной аппаратуры друг относительно друга). По этой причине возможны искажения сигналов, проходящих через контактные пары соединителя, и достоверность дискретной или аналоговой информации, проходящей через соединитель, невелика.

Целью изобретения является повышение достоверности информации, проходящей через устройство.

Указанная цель достигается тем, что зубцы первого типа каждого из противолежащих рядов выполнены так, что их выпуклая и вогнутая электропроводные поверхности разделены слоем диэлектрика, к выпуклой и вогнутой электропроводным поверхностям зубцов первого типа подключены соединительные проводники, проходящие через ленту из эластичного диэлектрического материала и подключенные с другой стороны к соответствующему выводу детали, модуля или блока электронной аппаратуры, зубцы второго типа каждого из противолежащих рядов содержат источник и приемник оптического или инфракрасного излучения, расположенные внутри зубцов на оптической оси, проходящей через центры выпуклой и вогнутой поверхностей зубца, при этом источник оптического (инфракрасного) излучения ориентирован в сторону вогнутой части зубца, приемник оптического (инфракрасного) излучения ориентирован в сторону выпуклой части зубца, подключение источника и приемника оптического (инфракрасного) излучения, заключенных внутри зубцов второго типа, к детали, модулю или блоку осуществляется посредством проводников, проходящих через ленту из эластичного диэлектрического материала, а сами зубцы второго типа выполнены из оптически прозрачного диэлектрического материала, причем зубцы первого типа каждого из противолежащих рядов установлены на ленте из эластичного диэлектрического материала только в начале и в конце ряда.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 полый Y-образный бегун; на фиг. 3 увеличенное изображение двух соседних зубцов второго типа.

Соединяемые блоки или модули 1 и 2 электронной аппаратуры оканчиваются контактными площадками 3, к каждой из которых подключены соединительные проводники 4. К соединяемым блокам 1 и 2 прикреплены ленты 5, выполненные из эластичного диэлектрического материала, например из ткани. На каждой из лент 5 закреплены с определенным шагом зубцы 6 первого типа и зубцы 7 второго типа, образующие два противолежащих ряда. Зубцы 6 первого типа выполнены так, что их выпуклая 8 и вогнутая 9 электропроводные поверхности разделены слоем 10 диэлектрика. К поверхностям 8 и 9 зубцов 6 подключены (например, термокомпрессионной контактной сваркой) соединительные проводники 4, проходящие через ленту 5. Зубцы 7 второго типа выполнены из оптически прозрачного диэлектрического материала и также имеют на своих противоположных сторонах выпуклую 11 и вогнутую 12 поверхности, через центры которых проходит оптическая ось. Внутри зубцов 7 заключены источник 13 и приемник 14 оптического (инфракрасного) излучения, расположенные на оптической оси, при этом источник 13 может излучать в сторону вогнутой поверхности 12 зубца 7, а приемник 14 может принимать излучение, проникающие со стороны выпуклой поверхности 11 зубца 7. Источники 13 и приемники 14 оптического (инфракрасного) излучения, заключенные внутри зубцов 7, соединены с контактными площадками 3 сопрягаемых блоков 1 и 2 посредством соединительных проводников 4, проходящих через ленты 5. Зубцы 6 первого типа находятся только в начале и в конце лент 5, через них на соединяемый блок 1 поступают из блока 2 питающие напряжения. Зубцы 7 второго типа представляют собой информационные входы, выходы или входы-выходы блоков 1 и 2. На одном из рядов зубцов находится полый Y-образный бегун 15. Он состоит, как показано на фиг. 2, из двух половин 16 и 17, соединенных дельтавидной перемычкой 18, разделяющей полости 19 и 20 бегуна. Рукоятка 21 с выступом 22 шарнирно закреплена на корпусе бегуна 15, при этом выступ 22 может входить в отверстие 23 в корпусе бегуна, препятствуя его самопроизвольному перемещению. Перемещение бегуна 15 в начале и в конце ряда ограничено фиксаторами 24 и 25 (см. фиг. 1).

При помощи наконечника 26 один из рядов пропускают через полость 19 бегуна до вхождения наконечника 26 в фиксатор 24. В дальнейшем сочленение происходит так, как показано на фиг. 1. Бегун 15, перемещаясь вверх от фиксатора 24 к фиксатору 25 вдоль рядов, производит сцепление левого и правого рядов зубцов между собой таким образом, что каждый зубец одного ряда находится между двумя соседними зубцами другого ряда (за исключением, как это видно на фиг. 1, первого зубца правого ряда и последнего зубца левого ряда, сцепленных лишь с одним соседним зубцом из противолежащего ряда). Выпуклая электропроводная поверхность 8 зубца 6, расположенного на одном ряду, входит в вогнутую электропроводную поверхность 9 соседнего зубца 6, принадлежащего другому ряду; образуется электрический контакт и тем самым обеспечивается передача питающего напряжения из блока 2 на блок 1. Выпуклая поверхность 11 зубца 7 второго типа, расположенного на одном ряду, входит в вогнутую поверхность 12 соседнего зубца 7, принадлежащего другому ряду, при этом источник 13 оптического излучения зубца 7, расположенного на одном ряду, и приемник 14 оптического излучения соседнего зубца 7, принадлежащего противолежащему ряду, образуют оптоэлектронную пару.

Как показано на фиг. 3, излучение от источника 13, заключенного внутри зубца 7, подключенного к блоку 2, проходит через линзовую систему, образуемую вогнутой поверхностью 12 данного зубца и выпуклой поверхностью 11 соседнего зубца 7, расположенного на противолежащем ряду и попадает на приемник 14, заключенный внутри этого соседнего зубца 7. Приемник 14 подключен к блоку 1 и напряжение (или ток), поступающее с приемника 14 на блок 1, будет зависеть от мощности излучения источника 13, то есть от тока (или напряжения), подаваемого из блока 2 на источник 13. Таким образом осуществляется передача дискретной или аналоговой информации из блока 2 в блок 1, и из блока 1 в блок 2.

При механических воздействиях на устройство (тряска, вибрация, взаимные перемещения блоков 1 и 2 друг относительно друга) возможны незначительные перемещения соседних сочлененных зубцов друг относительно друга, причем в большей степени этим воздействиям будут подвергаться зубцы, находящиеся в середине рядов, и в меньшей зубцы, расположенные в начале или в конце рядов. Эти незначительные перемещения соседних сочлененных зубцов друг относительно друга будут иметь характер взаимного вращения соседних зубцов друг относительно друга вокруг оси, соединяющей центры выпуклых и вогнутых поверхностей соседних зубцов. В этом случае для сочлененных зубцов 7 второго типа не происходит искажения информации, поскольку не происходит отклонения излучения от оптической оси, связывающей источник и приемник оптоэлектронной пары. Поскольку зубцы 6 первого типа, осуществляющие передачу питающих напряжений с блока 2 на блок 1 посредством электрического контакта между соседними зубцами, расположены лишь на краях лент 5, они в значительно меньшей степени подвержены механическим воздействиям. Кроме того, питающие напряжения передаются не через одну, а через несколько пар сочлененных зубцов 6. На фиг. 1 показано, что контактные площадки на блоках 1 и 2, к которым подключаются зубцы 6 первого типа, запараллелены. Вероятность одновременного нарушения электрического контакта в нескольких парах сочлененных зубцов 6, расположенных на краях лент 5, близка к нулю.

Таким образом, применение заявленного устройства позволяет повысить достоверность дискретной или аналоговой информации, передаваемой через устройство с одного блока на другой (и принимаемой одним блоком от другого), в условиях механических воздействий.

В качестве источников излучения могут быть применены светодиоды, диоды инфракрасного излучения или микроминиатюрные лампы накаливания. В качестве приемников излучения могут быть применены фотодиоды, диоды-приемники инфракрасного излучения, фоторезисторы, фототранзисторы, фототиристоры и др.

Особенно эффективным может быть применение заявленного устройства при конструировании модулей и блоков устройств вычислительной техники, поскольку обмен одной лишь дискретной информацией между блоками 1 и 2, осуществляющийся через оптоэлектронные пары, образуемые соседними зубцами 7 второго типа, позволяет сделать менее критичными, например, требования к допускаемым отклонениям размеров источников и приемников оптического (инфракрасного) излучения, заключенных внутри этих зубцов, требования к разбросу параметров как источников, так и приемников оптического излучения, требования к температуре окружающей среды, влияющей на характеристики излучения источников и приема приемников оптического излучения.

Использование: изобретение относится к средствам соединения и предназначено для использования в вычислительной технике, приборостроении, электронике. Сущность изобретения: соединяемые блоки электронной аппаратуры 1, 2 оканчиваются контактными площадками 3, к каждой из которых подключены соединительные проводники 4. К соединяемым блокам 1, 2 прикреплены ленты 5 из эластичного диэлектрического материала. На каждой из лент 5 закреплены с определенным шагом зубцы первого 6 и второго 7 типов, образующие два противолежащих ряда. Зубцы первого типа 6 выполнены так, что их выпуклая 8 и вогнутая 9 электропроводные поверхности разделены слоем 10 диэлектрика, а к электропроводным поверхностям 8 и 9 подключены соединительные проводники 4, проходящие через ленту 5 из эластичного диэлектрического материала. Зубцы второго типа 7 выполнены из оптически прозрачного диэлектрического материала и также имеют на своих противоположных сторонах выпуклую 11 и вогнутую 12 поверхность, через центры которых проходит оптическая ось. Внутри зубцов второго типа 7 заключены источник 13 и приемник 14 оптического излучения, расположенные на оптической оси, при этом источник 13 может излучать в сторону вогнутой 12 поверхности зубца 7, а приемник 14 может принимать излучение, проникающее со стороны выпуклой 11 поверхности зубца 7. Источники 13 и приемники 14 оптического излучения, заключенные внутри зубцов второго типа 7, соединены с контактными площадками 3 сопрягаемых блоков 1, 2 посредством соединительных проводников 4, проходящих через ленты 5. На одном из рядов находится полый Y-образный бегун 15, состоящий из двух половин 16, 17, соединенных дельтавидной перемычкой 18, разделяющей полости 19 и 20 бегуна 15. При перемещении бегуна 15 в одном направлении вдоль рядов зубцов 6, 7, проходящих через полости 19, 20 бегуна 25, происходит сцепление противолежащих зубцов 6, 7 между собой. 3 ил.

Устройство разъемного соединения деталей, модулей и блоков электронной аппаратуры типа застежки "молния", содержащее два противолежащих ряда зубцов первого типа с выпуклыми и вогнутыми электропроводными поверхностями на их противоположных сторонах и зубцов второго типа с выпуклыми и вогнутыми поверхностями на их противоположных сторонах, закрепленных с определенным шагом на лентах из эластичного диэлектрического материала, посредством которых они закреплены на соединяемых деталях, модулях или блоках соответственно, размещенные на указанных выше лентах соединительные проводники, которые соединены с соответствующими зубцами одними своими концами, а другими с элементами соединяемых деталей, модулей или блоков и полый Y-образный бегун с двумя полостями и с дельтовидной перемычкой между его полостями, выполненный из двух соединенных между собой указанной дельтовидной перемычкой половин и установленный между указанными рядами зубцов с возможностью перемещения вдоль них в двух взаимопротивоположных направлениях прохождения зубцов через его полости с обеспечением при перемещении указанного бегуна в одном направлении размещения каждого зубца одного ряда между двумя соседними зубцами противолежащего ряда и сопряжения его выпуклой и вогнутой поверхностей с вогнутой и выпуклой поверхностями двух соседних зубцов противолежащего ряда соответственно, с обеспечением зацепления указанных зубцов между собой и с обеспечением при перемещении указанного бегуна в другом, противоположном направлении расцепления указанных зубцов противолежащих рядов, отличающееся тем, что зубцы первого типа каждого из противолежащих рядов выполнены со слоем диэлектрика, разделяющим их выпуклые и вогнутые электропроводные поверхности, одни соединительные проводники одними своими концами подключены к выпуклым и вогнутым электропроводным поверхностям зубцов первого типа, а другими своими концами для подключения к соответствующему выводу детали, модуля или блока расположены за пределами лент, а зубцы второго типа каждого из противолежащих рядов выполнены из оптически прозрачного диэлектрического материала и снабжены источниками и приемниками оптического или инфракрасного излучения, которые расположены внутри указанных зубцов, на оптических осях, проходящих через геометрические центры выпуклых и вогнутых поверхностей указанных зубцов, причем источники оптического или инфракрасного излучения ориентированы в сторону вогнутых поверхностей указанных зубцов, а приемники оптического или инфракрасного изучения в сторону выпуклых поверхностей указанных зубцов, при этом другие соединительные проводники расположены в зубцах второго типа и подключены одними своими концами к источникам и приемникам оптического или инфракрасного излучения, расположенным внутри указанных зубцов, а другими своими концами для подключения к выводам деталей, модулей или блоков расположены за пределами лент, зубцы первого типа каждого из противолежащих рядов установлены вначале и в конце ряда.