连接器寿命监控导向计数装置、监控系统及监控方法与流程

1.本发明涉及一种连接器寿命监控导向计数装置，同时涉及一种连接器寿命监控系统和一种连接器寿命监控方法，属于电子产品中的连接器寿命监控技术领域。


背景技术：

2.在机架式网络通信设备中连接器作为主要的板卡互连器件被大量采用，其中连接器是整个设备构成的核心部件，连接器稳定可靠也是保证整个系统设备可靠性的关键，特别是对机架式高端通信设备中高速连接器更是如此。
3.连接器是由镀金层的信号pin构成，连接器使用寿命，特别是10g以上高速连接器插拔更会有明确限制次数，特别是对机架式设备板卡在长期插拔使用过程中，连接器信号pin的镀金层会随着插拔次数的增加而存在不同的磨损，随着插拔次数的增加连接器连接的可靠性随之下降，后续该板卡在实际使用过程中存在极大可靠性隐患(或影响端口有crc或端口down掉)，从而影响整个通信设备系统的可靠性。
4.针对连接器寿命使用次数限制，目前还没有很好的手段来监控管理。目前已有的方法需要依赖于该板卡带电来记录插拔次数，若该板卡在无电情况下，插拔次数无法有效记录。板卡需要带电记录的方法不可靠，且无法记录板卡不带电时的插拔次数，该方法存在明显的缺陷。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种连接器寿命监控导向计数装置，在板卡无电情况下也能够监控连接器插拔次数。
6.为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：连接器寿命监控导向计数装置，包括装置壳体、拨动齿轮、从动齿轮、计数齿轮、复位弹簧、导向套和导向针，导向套固定设置在装置壳体上，导向针插设在导向套上的通孔内，导向针能够沿着导向套的通孔轴线作往复移动；拨动齿轮、从动齿轮和计数齿轮均转动设置在装置壳体上，计数齿轮设置为一个或者多个，当计数齿轮设置为多个时，相邻两个计数齿轮之间通过从动齿轮传动连接；位于最前列的一个计数齿轮设定为一级计数齿轮，一级计数齿轮通过一级从动齿轮与拨动齿轮传动连接；拨动齿轮的外周面具有凸起设置的驱动块，拨动齿轮的外周面还设置有棘齿，一级从动齿轮的外周面设置有多个均匀间隔分布的从动齿，棘齿与一级从动齿轮上的从动齿相配合以形成单向驱动结构，拨动齿轮配设有复位弹簧；当复位弹簧处于初始状态时，棘齿与一级从动齿轮上的齿处于脱离状态；导向针与拨动齿轮的配合关系设计为：通过导向针的轴向移动能够使得导向针的端部推动驱动块以带动拨动齿轮转动，进而通过棘齿带动一级从动齿轮转动。
7.进一步的是：一级从动齿轮上设置的与棘齿相配合的从动齿的数量为十个；一级计数齿轮与一级从动齿轮相啮合，且两者的传动比设定为1:1；对于相邻的两个计数齿轮，传动关系更靠近拨动齿轮的一个计数齿轮设定为n级计数齿轮，另一个计数齿轮设定为n 1
级计数齿轮，n级计数齿轮与n 1级计数齿轮之间的从动齿轮设定为n 1级从动齿轮；n级计数齿轮与n 1级从动齿轮相啮合，且两者的传动比设定为10:1；n 1级从动齿轮与n 1级计数齿轮相啮合，且两者的传动比设定为1:1。
8.进一步的是：复位弹簧的一端与驱动块相连接，另一端与导向套连接。
9.进一步的是：装置壳体包括水平设置的底板，导向针的轴线与底板相平行。
10.进一步的是：装置壳体上具有固定设置的安装轴一以及固定设置的安装轴二，拨动齿轮和计数齿轮均转动连接地设置在安装轴一上，从动齿轮转动连接地设置在安装轴二上。
11.进一步的是：装置壳体上固定设置有告警开关，位于传动关系最末端的一个计数齿轮设定为告警驱动轮，告警驱动轮的外周面具有凸起设置的驱动片，告警开关和告警驱动轮的配合关系设计为：告警开关初始为断开状态，当告警驱动轮转动设定行程后，驱动片能够拨动告警开关进入闭合状态。
12.在上述连接器寿命监控导向计数装置的基础上，本发明同时还提供了一种连接器寿命监控系统，在板卡无电情况下实现连接器寿命的自动监控。具体方案为：本发明包括上述的连接器寿命监控导向计数装置，同时还包括板卡一、板卡二和主控单元，板卡一和板卡二之间设置有用于将两者相连接的插拔式连接器，板卡一与导向针固定连接，板卡二与装置壳体固定连接，导向针的轴线方向与板卡的插拔方向一致，告警开关与主控单元电气连接。
13.在上述连接器寿命监控系统的基础上，本发明同时还提供了一种连接器寿命监控方法，在板卡无电情况下实现连接器寿命的自动监控。具体方案为：告警驱动轮的转动行程根据预设的板卡插拔次数进行设计，当板卡插拔次数达到设定值时，告警驱动轮上的驱动片拨动告警开关进入闭合状态，主控单元发出报警信号。具体地，主控单元的软件系统检测其电路中的gpio管脚高低状态来达到告警的目的。
14.本发明的有益效果是：导向套及导向针用于互连板卡之间，能够保证连接器插拔的导向精准度。当板卡插入时，导向针克服弹簧力后驱动拨动齿轮转动，进而带动一级从动齿轮转动一个齿的距离，当板卡拔出后，在复位弹簧的复位弹力作用下，拨动齿轮复位至初始状态，当板卡第二次插入时，再次驱动一级从动齿轮转动一个齿的距离，通过检测一级从动齿轮的转动数据即可间接得到板卡的插拔次数。并且，本发明设计了从动齿轮和计数齿轮形成多级传动齿轮，根据减速机的设计原理可知，当一级齿轮转动n圈后，末级齿轮才转动一圈，本发明通过监测最末端的一个计数齿轮的转动情况，即可实现较大数量级的板卡插拔次数监测。由上述连接器寿命监控方法可知，本发明配合告警开关和主控单元实施后，即可实现对连接器寿命的自动监控。综上所述，本发明能够在板卡不带电情况下实施，通过导向计数装置记录连接器插拔次数，再通过主控单元的软件系统检测其电路中的gpio管脚高低状态来达到告警的目的，本发明简单易实现，可极方便排查连接器的使用寿命风险，从而提高整个系统设备，特别是高端设备的可靠性，保证高端产品质量，降低生产维护成本，带来了极好效益。本发明对于具有连接器的网络通信产品中具有积极意义和广阔的应用价值。
附图说明
15.图1是本发明中连接器寿命监控导向计数装置的结构示意图；
16.图2是本发明中连接器寿命监控导向计数装置在另一视角的结构示意图；
17.图3是本发明中的板卡插拔时的结构示意图；
18.图4是本发明中的连接器寿命监控导向计数装置在应用实施时的结构示意图；
19.图5是本发明中的连接器寿命监控系统的工作原理示意图；
20.图中标记：1-拨动齿轮，101-驱动块，102-棘齿，2-一级计数齿轮，3-二级计数齿轮，4-一级从动齿轮，5-二级从动齿轮，6-复位弹簧，7-导向套，8-导向针，9-装置壳体，901-底板，902-安装轴一，903-安装轴二，10-告警开关，11-驱动片，12-板卡一，13-板卡二。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作进一步说明。
22.如图1和图2所示，本发明中的连接器寿命监控导向计数装置包括装置壳体9、拨动齿轮1、从动齿轮、计数齿轮、复位弹簧6、导向套7和导向针8，导向套7固定设置在装置壳体9上，导向针8插设在导向套7上的通孔内，导向针8能够沿着导向套7的通孔轴线作往复移动；拨动齿轮1、从动齿轮和计数齿轮均转动设置在装置壳体9上，计数齿轮设置为一个或者多个，当计数齿轮设置为多个时，相邻两个计数齿轮之间通过从动齿轮传动连接；位于最前列的一个计数齿轮设定为一级计数齿轮2，一级计数齿轮2通过一级从动齿轮4与拨动齿轮1传动连接；拨动齿轮1的外周面具有凸起设置的驱动块101，拨动齿轮1的外周面还设置有棘齿102，一级从动齿轮4的外周面设置有多个均匀间隔分布的从动齿，棘齿102与一级从动齿轮4上的从动齿相配合以形成单向驱动结构，拨动齿轮1配设有复位弹簧6；当复位弹簧6处于初始状态时，棘齿102与一级从动齿轮4上的齿处于脱离状态；导向针8与拨动齿轮1的配合关系设计为：通过导向针8的轴向移动能够使得导向针8的端部推动驱动块101以带动拨动齿轮1转动，进而通过棘齿102带动一级从动齿轮4转动。实施时，当板卡每插入一次，板卡上的导向针8触动拨动齿轮1转动，进而带动一级从动齿轮4转动一格，当板卡拔出后，在复位弹簧6的复位弹力作用下，拨动齿轮1复位至初始状态，当板卡第二次插入时，再次带动一级从动齿轮4转动一格，如此板卡反复插拔，当一级从动齿轮4转动一周时，触动下一级的齿轮转动一格，根据减速机的设计原理可知，可实现当从动齿轮4转动n周时,最末级的计数齿轮才转动一圈，本发明通过监测最末端的一个计数齿轮的转动情况，即可实现较大数量级的板卡插拔次数监测。
23.本发明中的从动齿轮和计数齿轮形成多级传动齿轮，齿轮之间的传动比可根据实际情况合理设计，为了更直观地得到板卡的插拔次数，本发明优选按如下方式设计：一级从动齿轮4上设置的与棘齿102相配合的从动齿的数量为十个；一级计数齿轮2与一级从动齿轮4相啮合，且两者的传动比设定为1:1；对于相邻的两个计数齿轮，传动关系更靠近拨动齿轮1的一个计数齿轮设定为n级计数齿轮，另一个计数齿轮设定为n 1级计数齿轮，n级计数齿轮与n 1级计数齿轮之间的从动齿轮设定为n 1级从动齿轮；n级计数齿轮与n 1级从动齿轮相啮合，且两者的传动比设定为10:1；n 1级从动齿轮与n 1级计数齿轮相啮合，且两者的传动比设定为1:1。采用上述结构设计后，当板卡每插入一次，板卡上的导向针8触动拨动齿轮1转动，一级从动齿轮4转动一格。当板卡插入十次后，一级从动齿轮4转动一周。一级计数
齿轮2与一级从动齿轮4的传动比设定为1:1，即一级从动齿轮4转动一格，一级计数齿轮2同步转动一格。一级计数齿轮2与二级从动齿轮5的传动比为10:1，即一级计数齿轮2转动十圈，二级从动齿轮5转动一圈。在本实施例中，一级计数齿轮2为单齿结构，则二级从动齿轮5的齿数为十。
24.复位弹簧6的作用是当板卡带动导向针8拔出后，使得拨动齿轮1复位至初始状态。只要满足上述要求，复位弹簧6在装置壳体9或者导向套7上选择一个合适的固定支点即可。为使得结构简单可靠，本发明中的复位弹簧6安装方式为：复位弹簧6的一端与驱动块101相连接，另一端与导向套7连接。
25.为便于安装实施，装置壳体9包括水平设置的底板901，导向针8的轴线与底板901相平行。采用该结构形式后，无需其他附加支架，即可较方便地保证导向针8的轴线方向与板卡的插拔方向一致。
26.拨动齿轮1、计数齿轮、从动齿轮均转动设置，其可以分别设计独立设置的转轴，也可以选择部分齿轮共用一根转轴，为使得结构简单可靠，本发明优选采用的结构方式如下：装置壳体9上具有固定设置的安装轴一902以及固定设置的安装轴二903，拨动齿轮1和计数齿轮均转动连接地设置在安装轴一902上，从动齿轮转动连接地设置在安装轴二903上。
27.为便于实现连接器的寿命监控，本发明在装置壳体9上固定设置有告警开关10，位于传动关系最末端的一个计数齿轮设定为告警驱动轮，告警驱动轮的外周面具有凸起设置的驱动片11，告警开关10和告警驱动轮的配合关系设计为：告警开关10初始为断开状态，当告警驱动轮转动设定行程后，驱动片11能够拨动告警开关10进入闭合状态。
28.如图1至图4所示，在上述连接器寿命监控导向计数装置的基础上，本发明同时还提供了一种连接器寿命监控系统，在板卡无电情况下实现连接器寿命的自动监控。具体方案为：本发明包括上述的连接器寿命监控导向计数装置，同时还包括板卡一12、板卡二13和主控单元，板卡一12和板卡二13之间设置有用于将两者相连接的插拔式连接器，板卡一12与导向针8固定连接，板卡二13与装置壳体9固定连接，导向针8的轴线方向与板卡的插拔方向一致，告警开关10与主控单元电气连接。
29.参见图1至图5，在上述连接器寿命监控系统的基础上，本发明同时还提供了一种连接器寿命监控方法，在板卡无电情况下实现连接器寿命的自动监控。具体方案为：告警驱动轮的转动行程根据预设的板卡插拔次数进行设计，当板卡插拔次数达到设定值时，告警驱动轮上的驱动片11拨动告警开关10进入闭合状态，主控单元发出报警信号。
30.为便于理解，下面结合图1至图5所示的实施例对工作过程作进一步说明。
31.本发明可安如下步骤实施：
32.步骤一：通过连接器寿命监控导向计数装置来记录板卡的插拔次数，导向针8安装在板卡一12上，导向套7及其它结构组成通过装置壳体9安装在板卡二13上，如图4所示。
33.步骤二：当板卡每插入一次，导向针8沿导向套7运动时，触动导向计数装置的拨动齿轮1转动，同时复位弹簧6被动拉伸；拨动齿轮1转动后带动一级从动齿轮4转动一格，一级从动齿轮4转动后带动一级计数齿轮2转动一格。当板卡拔出时，导向针8沿导向套7退出，复位弹簧6从拉伸状态回复到自由状态；复位弹簧6带动拨动齿轮1复位到初始位置。插入和拔出完成一次后，一级计数齿轮2转动一格。
34.步骤三：板卡反复插拔，当导向计数装置一级齿轮达到转动一周，即插拔计数十次
时，触动二级从动齿轮5转动一格，二级从动齿轮5转动后带动二级计数齿轮3转动一格。根据连接器的使用寿命，当二级计数齿轮3转动一周时，按此原理，本装置通过级数的扩展可以满足所有连接器的寿命监控。如图1和图2所示。
35.步骤四：计数齿轮转动到设定次数时，最后一级的计数齿轮上的驱动片11转动到告警开关10位置，拨动告警开关10进入闭合状态，如图2所示。
36.步骤五：板卡硬件电路设计上，主控单元的gpio管脚连接到告警开关10上，当告警开关10闭合后，主控单元将检测到这一gpio管脚下拉接地。
37.步骤六：当主控单元检测到该gpio管脚下拉接地后，通过软件系统进行连接器使用寿命告警，提示板卡连接器的更换维护。