УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШТЕКЕРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
DEVICE PLUG-IN CONNECTION OF PRINTED CIRCUIT BOARDS

Область техники
Изобретение относится к устройству для штекерного соединения, предназначенному для соединения соединительных проводников штекерной части с проводящими дорожками печатной платы.
Уровень техники
Для того чтобы соединить проводники соединительного кабеля с проводящими дорожками печатной платы, известны различные устройства прямого штекерного соединения. Они часто состоят из штекерной части в форме планки, которая состыковывается с штекерной панелью, которая выполнена на краю печатной платы и в которую выведены проводящие дорожки с помощью контактных площадок.
Подобные устройства для штекерного соединения печатных плат применяются и при подключении телекоммуникационных установок. При этом при подключении установки стандарта ISDN (Цифровая сеть с комплексными услугами) может потребоваться, чтобы к так называемому S0-порту установки подключались как внешний ISDN-узел, так и внутренний ISDN-прибор. Эти обе конфигурации описаны в Руководстве для обслуживания телекоммуникационной ISDN-установки типа HiPath 3000/5000 V4.0. Оба подключения требуют изменения 4-проводного S0-интерфейса, предусматривающего и прямое соединение соединительных проводников, и попарное их перекрещивание. До сих пор перекрещивание соединительных проводников выполнялось вручную, то есть на месте снималась крышка корпус установки, и жилы SR и SX в розеточной части соединителя вручную менялись местами. Перестановка вручную проводников не только требует затрат времени, но и может привести к ошибкам.
Чтобы изменить расположение выводов устройства для штекерного соединения печатных плат, используются переключатели типа DIL (с двухрядным расположением выводов) или многоконтактные устройства для штекерного соединения.
Другую возможность решения указанной задачи предоставляют специально выполненные контактные устройства. Они состоят, в числе прочего, из штекерной панели, которая выполнена на краю печатной платы и с которой состыковывается мостовая пружинная планка. За счет топологии соединений на печатной плате задается требуемое расположение выводов устройства для штекерного соединения печатных плат. Подобное контактное устройство известно, например, из неопубликованной патентной заявки DE 103 17 588 заявителя настоящего изобретения.
Из документа DE 198 199 06 А1 известен 4-проводной ISDN-интерфейс, в котором переключение между внутренним и внешним режимами осуществляется автоматически с помощью электронного переключателя.
Изменение расположения выводов устройства для штекерного соединения печатных плат, согласно известному уровню техники всегда сопряжено с более или менее значительными затратами на дополнительные компоненты. Поэтому стремятся к поддержке затрат на дополнительные компоненты, по возможности, на низком уровне.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства для штекерного соединения печатных плат, предназначенного для соединения соединительных проводников штекерной части с проводящими дорожками печатной платы, в котором изменение расположения выводов возможно простым образом и с минимальными затратами на изготовление.
Эта задача в соответствии с изобретением решается в устройстве для штекерного соединения печатных плат вышеописанного типа посредством следующих признаков:
- штекерная часть содержит контактные элементы, которые связаны с соединительными проводниками,
- для разъемного позиционирования штекерной части на краю печатной платы выполнена штекерная панель,
- штекерная панель содержит контактные площадки, посредством которых проводящие дорожки выведены на край платы, причем имеются проводящие дорожки, которые выведены посредством одной контактной площадки, и проводящие дорожки, которые выведены посредством двух контактных площадок,
- между штекерной частью и штекерной панелью выполнена кодирующая направляющая, которая задает первое положение штекерного соединения, и, по меньшей мере, одно другое положение штекерного соединения, смещенное в сторону от первого положения штекерного соединения на некоторое расстояние в плоскости печатной платы, причем контактным элементам в первом и, по меньшей мере, одном другом положении штекерного соединения соответствуют различные контактные площадки.
Существенное преимущество изобретения заключается в том, что изменение распределения выводов может осуществляться просто путем перестыковки штекерной части со смещением в сторону. Для штекерной части в штекерной панели предусмотрены, по меньшей мере, два штекерных гнезда. Каждое штекерное гнездо определено по типу конфигурации «ключ-замок» посредством механической кодирующей направляющей, то есть на штекерной панели оставлены только определенные позиции штекерного соединения. Кодирующая направляющая изготавливается с геометрическим замыканием между штекерной частью и штекерной панелью. Топология соединений обеспечивает такое соединение проводников на печатной плате с контактными площадками в штекерной панели, что проводящие дорожки и соединительные проводники могут быть размещены предварительно заданным образом. Иначе говоря, топология соединений устанавливает различные возможности соединения между проводящими дорожками и соединительными проводниками. Изменение расположения контактов требует только перестыковки, а не дополнительных компонентов, таких как DIL-переключатель или специальные кодирующие устройства. Так как затраты на топологию соединений и на механическое кодирование относительно малы, то вследствие этого изменение расположения контактов можно реализовать простым способом. Отсутствуют затраты на дополнительные компоненты. Затраты на изготовление относительно незначительны.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Предпочтительное выполнение изобретения отличается тем, что кодирующая направляющая выполнена посредством кодирующей перемычки, которая выполнена в позиционирующем гнезде штекерной части и которая взаимодействует с соответствующими кодирующими пазами в штекерной панели. Каждая разрешенная позиция стыковки соответствует определенному расположению выводов при съеме электрических сигналов, выводимых на контактные площадки в штекерной панели.
Для ISDN-подключения в предпочтительном варианте осуществления устройство для штекерного соединения печатных плат характеризуется следующим образом: штекерная панель содержит 6 контактных площадки. Из них первая контактная площадка соединена с первой проводящей дорожкой, а вторая контактная площадка - со второй проводящей дорожкой. Пара контактных площадок, соседняя с первой контактной площадкой, соединена с третьей проводящей дорожкой, а пара контактных площадок, соседняя со второй контактной площадкой, соединена с четвертой проводящей дорожкой. По обе стороны, с примыканием к первой контактной площадке, выполнено соответственно по одному кодирующему пазу, в которые может вводиться кодирующая перемычка. За счет этого на штекерной панели кодируются два положения штекерного соединения, в которых устанавливается либо прямое, либо попарно перекрестное соединение. Чтобы изменить расположение контактов, требуется только, чтобы штекерная часть была перестыкована между первым и вторым штекерным гнездом. S0-порт ISDN-соединения может, таким образом, простым способом изменять конфигурацию между подключением ISDN-узла и подключением ISDN-прибора. Отпадает необходимость в перекрещивании вручную соединительных проводников. Техническая реализация является экономичной. Штекерная часть выполняется предпочтительно методом литья под давлением пластиков. Кодирующая перегородка может простым способом изготавливаться в процессе литья под давлением штекерной части. Кодирующие пазы в штекерной панели могут выполняться простым способом путем фрезерования печатной платы.
Малая ширина штекерной части может быть реализована за счет того, что контактные площадки и кодирующие пазы выполнены прямоугольными и в штекерной панели размещены в направлении стыковки параллельно друг другу.
Предпочтительным является, если кодирующая перемычка соединяет противолежащие широкие стороны позиционирующего гнезда. За счет этого кодирующая перемычка одновременно с механическим кодированием служит также повышению жесткости позиционирующего гнезда. Поэтому стенки позиционирующего гнезда могут быть выполнены с очень малой толщиной, вследствие чего при изготовлении требуется меньше материала.
Для того чтобы при вставлении штекерной части максимально упростить ввод кодирующей перемычки в кодирующий паз, предпочтительно, если кодирующая перемычка вводится до плоскости апертуры позиционирующего гнезда. Если кодирующие пазы выполнить удлиненными, то размеры могут быть выбраны таким образом, чтобы торцевая плоскость, лежащая в плоскости апертуры штекерной части, при вводе образовывала плоскость прилегания. Электрический контакт между контактными элементами и контактными плоскостями устанавливается только тогда, когда штекерная часть корректным образом позиционируется в выбранном положении ввода.
В особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что позиционирующее гнездо шире, чем штекерная панель. Размеры выбраны таким образом, чтобы во вставленном положении внутренняя боковая поверхность позиционирующего гнезда прилегала к обращенной к ней боковой поверхности штекерной панели.
Чтобы соединительные проводники, которые уже прикреплены к штекеру типа RJ-45, соединить со штекерной частью, в одном варианте изобретения предусмотрено, что штекерная часть на задней стороне, отвернутой от апертуры приемного гнезда, имеет Mini-Western-гнездо (согласно DIN EN 60603-7), в которое может вставляться Mini-Western-штекер с подсоединенными соединительными проводниками. Штекерная часть образует здесь адаптер, в котором расположение контактов может по выбору легко изменяться путем перестыковки между первым и вторым положениями штекерного соединения на штекерной панели.
Для того чтобы соединительные проводники непосредственно соединить со штекерной частью, в другом варианте предусмотрено, что штекерная часть снабжена винтовым зажимом.
Относительно контактных свойств и механического определения положения штекерной части на штекерной панели, предпочтительным является, если контактные элементы выполнены как вилочные контактные пружины. За счет этого контактные пружины охватывают в состыкованном положении внешний край контактной панели и удерживают штекерную часть за счет силы упругости.
Для того чтобы контактные свойства дополнительно улучшить и сохранять в течение максимально возможной длительности использования, может быть предпочтительным, если контактные пружины и/или контактные площадки снабжены коррозионностойким покрытием, особенно предпочтительно, покрытием из золота или сплава золота.
В качестве материала для штекерной части предпочтительным образом применяется огнезащитный полимерный материал. При крупносерийном производстве может предпочтительным образом использоваться литье под давлением из пластика.
Предпочтительным образом, соответствующее изобретению устройство для штекерного соединения печатных плат применяется в телекоммуникационной установке стандарта ISDN, чтобы S0-порт настраивать либо для (внешнего) подключения цифрового узла, либо для (внутреннего) подключения оконечного ISDN-прибора.
Предпочтительным является, если первый и второй кодирующие пазы разнесены на расстояние шага координатной сетки и расположены смежно с первой контактной поверхностью. За счет такого асимметричного расположения гарантируется, что штекерная часть не сможет быть состыкована с штекерной панелью в положении, повернутом на 180 градусов.
Краткое описание чертежей
Для дальнейшего пояснения изобретения в нижеследующем описании со ссылками на чертежи представлены предпочтительные варианты осуществления, детали и примеры выполнения. При этом на чертежах представлено следующее:
Фиг. 1 - соответствующее изобретению устройство для штекерного соединения печатных плат, в котором штекерная часть показана перед вставкой в первое положение штекерного соединения;
Фиг. 2 - соответствующее изобретению устройство для штекерного соединения печатных плат, в котором штекерная часть показана перед вставкой во второе положение штекерного соединения;
Фиг. 3 - вид в сечении штекерной части в состыкованном состоянии со штекерной панелью, причем соединительный кабель подключен через RJ-45-соединение;
Фиг. 4 - вид в сечении штекерной части в состыкованном состоянии со штекерной панелью, причем соединительный кабель подключен через соединение винтовым зажимом.
Выполнение изобретения
На фиг. 1 и 2 показано устройство 1 для штекерного соединения печатных плат, как оно применяется, например, в телекоммуникационной установке стандарта ISDN для конфигурирования распределения контактов ISDN-соединения.
В пространственных представлениях на фиг. 1 и фиг. 2 показаны штекерная часть 3 в виде планки, которая показана в положении перед соединением со штекерной панелью 4 печатной платы 2. К штекерной части 3 подключен соединительный кабель 20 с соединительными проводниками 26. Штекерная часть 3 имеет прямоугольное позиционирующее гнездо 15, в котором можно видеть четыре контактных элемента 11, 12, 13, 14. В позиционирующем гнезде 15, кроме того, выполнена кодирующая перемычка 23, которая продолжается между противолежащими широкими сторонами позиционирующего гнезда 15. В показанном случае применения ISDN-соединения напротив четырех контактных элементов 11, 12, 13, 14 штекерной части (3) расположены шесть контактных площадок 5, 6, 7, 8, 9, 10 на штекерной панели 4, причем контактные площадки расположены в ряд друг с другом.
Штекерная панель 4 выступает в форме язычка от края 24 печатной платы 2. Контактные площадки 5, 6, 7, 8, 9, 10 выполнены прямоугольными и соединены с четырьмя проводящими дорожками 31, 32, 33, 34 печатной платы 2.
Кроме того, штекерная панель 4 снабжена двумя кодирующими пазами 21 и 22. Эти кодирующие пазы 21 и 22 расположены на некотором расстоянии и выполнены путем фрезерования в штекерной панели 4. Они проходят по обе стороны от контактной площадки 9 и параллельно к ней. Они образуют кодирующий паз для кодирующей перемычки 23. За счет выбранного асимметричного положения кодирующей перемычки 23 и кодирующих пазов 21, 22 исключается то, что штекерная часть 3 может быть соединена в повернутом на 180 градусов положении.
В представлении на фиг. 1 кодирующая перемычка 23 находится в положении вставки для вставки в первый кодирующий паз 21. Фиг. 2 показывает, в противоположность этому, сдвинутое влево второе положение вставки. Кодирующая перемычка 23 расположена здесь напротив второго кодирующего паза 22. Кодирующая перемычка 23 имеет ширину 0,7 мм. Первый и второй кодирующие пазы 21, 22 выполнены несколько шире, чем кодирующая перемычка, так что штекерная часть 3 может быть легко вставлена рукой в штекерную панель 4. Оба кодирующих паза 21 и 22, а также контактные площадки 5, 6, 7, 8, 9, 10 расположены с шагом координатной сетки (от 1,27 мм до 3,5 мм). Контактные площадки 5, 6, 7, 8, 9, 10 в показанном примере выполнения выведены на верхнюю сторону проводящей дорожки; но также возможно, что контактные площадки выводятся на верхнюю и/или нижнюю сторону.
Соединение между контактными площадками 5, 6, 7, 8, 9, 10 и проводящими дорожками 31, 22, 33, 44 задано топологией 30 соединений на печатной плате 2. Как видно из фиг. 1 и 2, в предложенном случае применения посредством этой топологии 30 соединений контактная площадка 6 соединена только с проводящей дорожкой 31 (ISDN-сигнал SX2), а контактная площадка 9 соединена только с проводящей дорожкой 33 (ISDN-сигнал SX1). В противоположность этому, проводящая дорожка 32, которая проводит ISDN-сигнал SR2, выводится посредством двух контактных площадок 5 и 7. Точно так же, проводящая дорожка 34, которая проводит ISDN-сигнал SR1, выводится двукратно в штекерную панель 4, а именно, посредством соединения с контактной площадкой 8 и посредством соединения с контактной площадкой 10. Иными словами, в штекерной панели имеются контактные площадки, которые соединены только с одной проводящей дорожкой (контактные площадки 6 и 9), а также имеются проводящие дорожки 32 и 34, которые в штекерной панели 4 соединяются соответственно с двумя контактными площадками 5 и 7 или 8 и 10. Вследствие этого соответствия ISDN-сигналы SX1 и SX2 в штекерной панели 4 могут сниматься соответственно с одной контактной площадки, а ISDN-сигналы SR1 и SR2 соответственно с двух контактных площадок.
В рассматриваемом случае применения это означает, что если к S0-плате системы связи должен подключаться либо внешний ISDN-узел, либо внутренний S0-прибор, то требуемое попарное перекрещивание соединительных проводников может быть просто реализовано тем, что штекерная часть 3 с кодирующей перемычкой 23 вставляется либо в первый кодирующий паз 21, либо - со смещением в боковую сторону - во второй кодирующий паз 22. Стрелка 29 обозначает на фиг. 1 и фиг. 2 направление вставки.
Получается следующее соответствие между контактными элементами и ISDN-сигналами:
В первом положении штекерного соединения кодирующая перемычка 23 вставлена в кодирующий паз 21 (фиг. 1)
Контактные элементы
Контактные площадки
ISDN-сигнал
11
6
SX2
12
7
SR2
13
9
SX1
14
10
SR1
Во втором положении штекерного соединения кодирующая перемычка 23 вставлена в кодирующий паз 22 (фиг. 2)
Контактные элементы
Контактные площадки
ISDN-сигнал
11
5
SR2
12
6
SX2
13
8
SR1
14
9
SX1
Как видно из сравнения обеих таблиц, ISDN-сигналы, снимаемые с контактных элементов 11, 12, 13, 14 штекерной части 3, в соответствующих положениях штекерного соединения попарно перекрещены, что аналогично выполняемой вручную смене местами соединительных проводников.
Так как штекерная часть 3 только в этом первом или соответственно втором положении штекерного соединения может быть состыкована со штекерной панелью 4, то ошибки при конфигурировании ISDN-выводов, как это могло иметь место при смене мест вручную соединительных проводников, исключаются.
Как обозначено на фиг. 1 и фиг. 2, прямоугольное позиционирующее гнездо 15 шире, чем ширина штекерной панели 4. Кодирующая перемычка 23 делит позиционирующее гнездо 15 несимметричным образом, в направлении наблюдения, на большую левую и меньшую правую части. В левой части гнезда находятся контактные элементы 11, 12 и 13. Между контактными элементами 12 и 13 имеется свободное место, соответствующее шагу координатной сетки; а также место, расположенное в направлении к внутренним поверхностям 16 или 17, в каждой части гнезда оставлено свободным. Контактные элементы 11, 12 и 13, 14, а также контактные площадки 5, 6, 7, 8, 9, 10 и кодирующие пазы 21, 22 размещены соответственно на расстоянии 25 шага координатной сетки.
В показанном на фиг. 1 первом положении штекерного соединения внутренняя боковая поверхность 16 совпадает с соответствующей боковой поверхностью 18 штекерной панели 4. Размеры выбраны таким образом, что в процессе штекерного соединения (по стрелке 29) поверхность 16 прилегает к поверхности 18. Таким образом, возникает дополнительная направляющая при вставке. То же самое справедливо для показанного на фиг. 2 второго положения штекерного соединения. В процессе вставки в это штекерное гнездо, показанная как правая для направления наблюдения боковая поверхность 17 штекерной части 3 прилегает к боковой поверхности 19 штекерной панели 4. И здесь прилегание поверхностей 17 и 19 образует дополнительную направляющую.
Кодирующая перемычка 23 имеет торцевую поверхность 36, которая совпадает с плоскостью апертуры позиционирующего гнезда 15. Продольная глубина кодирующей перемычки 21 или 22 выбирается такой, чтобы торцевая поверхность 36 при вставке действовала как упор.
Соединительные проводники 26 кабеля 2 могут сочленяться с штекерной частью 3 разъемным способом или могут быть жестко связаны с ней. Сечение на фиг. 3 показывает в первом варианте подключение соединительного кабеля 20 посредством штекерного RJ-45-соединителя 27. На фиг. 4 во втором варианте подключение выполняется с использованием винтового зажима. Штекерный соединитель 27 или винтовой зажим 28 выполнены соответственно на отвернутой от позиционирующего гнезда 15 стороне штекерной части 3. Как можно видеть на изображении в сечении, контактные элементы имеют вилочную форму.
Разумеется, механическое кодирование 23, 21, 22 может быть реализовано и посредством реализованного иным образом парного соответствия между штекерной панелью и позиционирующим гнездом 15. Например, кодирующие пазы могут быть образованы выполненными в штекерной панели 4 и проходящими в направлении 29 вставки канавками. В эти канавки входит тогда, вместо кодирующей перемычки 23, кодирующая планка, выступающая в позиционирующем гнезде в направлении штекерной панели, или иной выполненный подобным образом конгруэнтный элемент.
Перечень использованных ссылочных позиций
1 Устройство для штекерного соединения печатных плат
2 Печатная плата
3 Штекерная часть
4 Штекерная панель
5,6,7,8,9,10 Контактные площадки
11,12,13,14 Контактные элементы
15 Позиционирующее гнездо
16 Боковая поверхность в 15
17 Боковая поверхность в 15
18 Боковая поверхность в 4
19 Боковая поверхность в 4
20 Соединительный кабель
21 Первый кодирующий паз
22 Второй кодирующий паз
23 Кодирующая перегородка
24 Край 2
25 Расстояние между 21 и 22
26 Соединительные проводники кабеля 20
27 RJ-45-штекер
28 Винтовой зажим
29 Стрелка, направление вставки
30 Топология соединений
31 Вторая проводящая дорожка
32 Четвертая проводящая дорожка
33 Первая проводящая дорожка
35 Торцевая плоскость