一种非接触式信号传输连接器的制作方法

1.本发明涉及到线路连接器领域，具体涉及一种非接触式信号传输连接器。


背景技术：

2.传统的连接器普遍采用机械接触形式，机械接触的结构本身以及机械接触结构在应用时的连接情况对信号的传输影响较大。
3.在行业内，可靠插拔次数为连接器其中一个重要的机械性能；连接器的可靠插拔次数，受接触端子结构、接触部位镀层质量、接触件排列尺寸精度(或对准度)等因素影响，在现有技术下，对于高精度的信号传输领域，如差分信号的传输领域，传统的连接器插拔次数只有几百次，实际使用中维护成本较高。
4.另外，现有的连接器结构一般仅能适用于一种连接形式，不具有通用性，这就限制了单一连接器结构的适用范围，不利于产品的规模化生产。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种非接触式信号传输连接器，该连接器通过光电转换及电光转换，利用光信号的传播不依赖机械接触结构的特性实现信号的传播，可大幅度提高连接器的使用寿命，降低维护成本，同时利用接头组件不同的配合连接方式实现不同的配对方式，从而使得该连接器的通用性增强。
6.相应的，本发明提供了一种非接触式信号传输连接器，包括第一接头组件和第二接头组件；所述第一接头组件包括第一对接件和第一基板，所述第一基板设置在所述第一对接件上，所述第一基板的正面上设置有若干个第一光电元件；所述第二接头组件包括第二对接件和第二基板，所述第二基板设置在所述第二对接件上，所述第二基板的正面上设置有若干个第二光电元件；所述第一对接件和第二对接件具有两种以上的配合连接方式；在所述第一对接件和第二对接件基于其中一种所述配合连接方式连接时，所述第一基板的正面和所述第二基板的正面相对，至少一个所述第一光电元件和对应的一个第二光电元件正对设置并组成配对元件组；在每一种配合连接方式下，所有配对元件组的集合形成配对方式，在不同的配合连接方式下，所述配对方式互不相同；在每一个配对元件组中，第一光电元件为光发射元件，第二光电元件为光接收元件；或在每一个配对元件组中，第一光电元件为光接收元件，第二光电元件为光发射元件。
7.可选的实施方式，所述第一接头组件还包括第一驱动元件，所述第一基板的背面上还设置有第一焊点，所述第一焊点与所述第一驱动元件电性连接，所述第一驱动元件与所述第一光电元件电性连接；和/或所述第二接头组件还包括第二驱动元件，所述第二基板的背面上还设置有
第二焊点，所述第二焊点与所述第二驱动元件电性连接，所述第二驱动元件与所述第二光电元件电性连接。
8.可选的实施方式，所述第一驱动元件和对应的一个第一光电元件为一体结构；和/或所述第二驱动元件和对应的一个第二光电元件为一体结构。
9.可选的实施方式，在所述第一光电元件的工作面上设置有第一透镜；和/或在所述第二光电元件的工作面上设置有第二透镜。
10.可选的实施方式，所述第一对接件为透明圆盘结构，所述第一基板包括第一固定部和第一活动部，所述第一固定部为圆盘结构，所述第一固定部上沿圆周方向设置有两条以上轴线沿半径方向设置的第一导向槽，所述第一固定部的正面贴合所述第一对接件的背面设置，所述第一活动部滑动配合在第一导向槽中，所述第一光电元件设置在所述第一活动部上；所述第二对接件为透明圆盘结构，所述第二基板包括第二固定部和第二活动部，所述第二固定部为圆盘结构，所述第二固定部上沿圆周方向设置有两条以上轴线沿半径方向设置的第二导向槽，所述第二固定部的正面贴合所述第二对接件的背面设置，所述第二活动部滑动配合在第二导向槽中，所述第二光电元件设置在所述第二活动部上；所述第一对接件的正面和所述第二对接件的正面贴合同轴设置并能够绕一旋转轴相对转动；基于所述第一对接件和所述第二对接件的相对转动姿态、所述第一活动部在对应的导向槽中的位置和所述第二活动部在对应的导向槽中的位置确立所述配对方式。
11.可选的实施方式，所述第一活动部在所述第一导向槽中具有n个预设的第一定位位置，所述第一活动部的正面上设置有第一主定位结构，所述第一活动部处于每一个第一定位位置上时，所述第一对接件的背面上均有对应的一个第一从定位结构与所述第一主定位结构配合，所述第一主定位结构和所述第一从定位结构为相互配合的卡位结构；和/或所述第二活动部在所述第二导向槽中具有m个预设的第二定位位置，所述第二活动部的正面上设置有第二主定位结构，所述第二活动部处于每一个第二定位位置上时，所述第二对接件的背面上均有对应的一个第二从定位结构与所述第二主定位结构配合，所述第二主定位结构和所述第二从定位结构为相互配合的卡位结构。
12.可选的实施方式，所述第一对接件的背面上设置有第一径向槽，所述第一径向槽用于供所述第一活动部上的第一光电元件在所述第一活动部切换所述第一定位位置时通过；和/或所述第二对接件的背面上设置有第二径向槽，所述第二径向槽用于供所述第二活动部上的第二光电元件在所述第二活动部切换所述第二定位位置时通过。
13.可选的实施方式，所述第一固定部与所述第一对接件同轴转动连接，所述第一对接件的背面设置有第一环形槽，在所述第一固定部与所述第一对接件发生相对转动时，所述第一环形槽用于供处于所述第一定位位置上的第一活动部上的第一光电元件通过；和/或所述第二固定部与所述第二对接件同轴转动连接，所述第二对接件的背面设置有第二环形槽，在所述第二固定部与所述第二对接件发生相对转动时，所述第二环形槽用于供处于所述第二定位位置上的第二活动部上的第一光电元件通过。
14.可选的实施方式，所述第一活动部在每一个第一定位位置上时，所述第一对接件
上设置有与所述第一活动部上的每一个第一光电器件分别对应的第一透镜；和/或所述第二活动部在每一个第二定位位置上时，所述第二对接件上设置有与所述第二活动部上的每一个第二光电器件分别对应的第二透镜。
15.可选的实施方式，所述第一对接件的外周设置有卡槽，所述第二对接件的外周朝向第一配合部方向延伸出卡件；所述卡件配合在所述卡槽中；所述第一对接件的正面和所述第二对接件的正面基于所述卡件和所述卡槽的配合贴合同轴设置并能够绕一旋转轴相对转动。
16.本发明提供了一种非接触式信号传输连接器，该连接器通过光电转换及电光转换，利用光信号的传播不依赖机械接触结构的特性实现信号的传播，可大幅度提高连接器的使用寿命，降低维护成本，同时利用接头组件不同的配合连接方式实现不同的配对方式，从而使得该连接器的通用性增强；通过改进连接器的结构，在免拆卸以及免二次安装的方式，利用活动部在固定部上的直线运动特性以及固定部和对接件之间的同轴相对转动特性，使得第一光电元件和第二光电元件之间能够产生多种对应关系，从而使得连接器能够具有多种运行模式，可供连接对象之间进行不同的数据传输方式，具有良好的使用便利性。
附图说明
17.图1为本发明实施例一的非接触式信号传输连接器的实施原理图。
18.图2为本发明实施例二的非接触式信号传输连接器三维结构示意图。
19.图3为本发明实施例二的第一对接件的三维结构示意图。
20.图4为本发明实施例二的第一固定部的三维结构示意图。
21.图5为本发明实施例二的第一活动部的三维结构第一示意图。
22.图6为本发明实施例二的第一活动部的三维结构第二示意图。
23.图7为本发明实施例二的第二对接件的三维结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例一：图1示出了本发明实施例的非接触式信号传输连接器的实施原理图。
26.本发明实施例提供了一种非接触式信号传输连接器，其特征在于，包括第一接头组件1和第二接头组件2；所述第一接头组件1包括第一对接件103和第一基板10，所述第一基板10的正面上设置有若干个第一光电元件133；所述第二接头组件2包括第二对接件203和第二基板20，所述第二基板20的正面上设置有若干个第二光电元件；所述第一对接件103和第二对接件203具有两种以上的配合连接方式；
在所述第一对接件103和第二对接件203基于其中一种所述配合连接方式连接时，所述第一基板10的正面和所述第二基板20的正面相对，至少一个所述第一光电元件133和对应的一个第二光电元件正对设置并组成配对元件组；在每一种配合连接方式下，所有配对元件组的集合形成配对方式，在不同的配合连接方式下，所述配对方式互不相同；在每一个配对元件组中，第一光电元件133为光发射元件，第二光电元件为光接收元件；或在每一个配对元件组中，第一光电元件133为光接收元件，第二光电元件为光发射元件。
27.具体的，在该非接触式信号传输连接器中，用于信号传输的实质结构部件为第一光电元件133和第二光电元件组成的配对元件组，利用光信号进行信息的传输，可避免接触性传输导致的接触磨损、接触不良等问题；在此基础上，为了扩展连接器的应用，通过第一对接件103和第二对接件203的不同配合连接方式，连接器的配对方式（所有配对元件组的集合）也会产生相应的改变，该实施方式所带来的有益效果包括：连接器具有多种信号传输方式，可适配更多的应用环境；通过连接器的配对方式的调整，可使同一组连接对象之间产生不同的信号传输方式等。
28.具体的，参考附图图1所示出的原理示意图，以二维结构为例，第一对接件103和第二对接件203有两种连接状态，两种连接状态分别为状态一和状态二，对接件的实体物理连接结构有多种，由于仅需要连接器的基本原理进行说明，因此在附图图1中没有示出。
29.第一基板10上设置有第一光电元件133a和第一光电元件133b；第二基板20上设置有第二光电元件c和第二光电元件d。
30.在状态一下，第一光电元件133a与第二光电元件c正对形成配对元件组，第一光电元件133b和第二光电元件d正对形成配对元件组，两个配对元件组的集合形成了配对方式一，在该状态下，a-c、b-d可形成两条传输线路。
31.在状态二下，第一光电元件133b与第二光电元件c正对形成配对元件组，一个配对元件组的集合形成了配对方式二，在该状态下，b-c形成一条传输线路。
32.若扩展到三维领域，进一步的，还可以将第二基板20沿水平方向翻转180度，在该状态下，基于前述说明同样的实施原理，b-c、a-d之间会形成两条有别于状态一的传输线路。
33.基于该实施方式，通过扩展每一片基板上的光电元件的数量以及结合三维空间的位置多样性特点，通过改变第一对接件103和第二对接件203的配合连接方式，第一接头组件1和第二接头组件2之间的配对方式具有多样性，可满足实际应用需求。
34.具体的，在现有技术下，该非接触式信号传输连接器主要应用于电信号的传输领域，传统的电信号传输连接器主要依靠接触式的结构进行传输，接触式的结构在应用时会磨损，磨损会使电信号的传输具有不可靠性，相应的，本发明实施例的连接器主要应用环境为，电信号输入第一接头组件1后，第一接头组件1将其转换为光信号后传输至第二接头组件2，第二接头组件2再将光信号转换为电信号进行输出，电信号的输入和电信号的输出可通过固定键合在基板上的导线等机构实现。
35.在该信号传输过程中，涉及到了电信号的传输以及光电信号（电光信号）的转换，因此，在本发明实施例中，在前述的连接器结构基础上，对于第一接头组件1而言，所述第一
基板10的背面上设置有第一焊点131，第一焊点131用于供连接线等结构与第一基板10之间形成固定结构的电性连接关系；相应的，电信号和光信号之间的光电转换或电光转换，一般还需要专用的驱动芯片，因此，所述第一基板10上还设置有第一驱动元件，一般的，一个第一光电元件133对应设置一个第一驱动元件，因此，在本发明实施例中，有光第一光电元件133的线路逻辑为：第一焊点131-第一驱动元件-第一光电元件133，其中，信号的流动可以是正向的，也可以是逆向的，根据光电元件的类型的不同进行选用。
36.需要说明的是，在现有技术下，为了便于使用，第一驱动元件和对应的第一光电元件133之间可整合为一体集成结构，在本发明实施例中，对于第一驱动元件不另外进行标识，均以第一光电元件133指代第一光电元件133和第一驱动元件的组成整体。
37.同理，在第二基板20的背面上还设置有第二焊点，第二驱动元件设置在第二基板20上，第二焊点和第二光电元件之间基于第二驱动元件连接。同样的，第二光电元件和第二驱动元件采用一体结构，本发明实施例以第二光电元件指代第二光电元件和第二驱动元件的组成整体。
38.进一步的，由于涉及到了光线（光信号）的传播，为了使信号发射以及接收的质量更佳，可选的实施方式，可以在光电元件的工作面（光发射元件的光发射面、光接收元件的光接收面）上设置合适的透镜结构，以满足信号的聚焦或散焦要求。
39.可选的实施方式，在所述第一光电元件133的工作面上设置有第一透镜114，在所述第二光电元件的工作面上设置有第二透镜，具体的，有关第一透镜114和第二透镜的具体结构，需要结合实际实施方式调整。
40.实施例二：具体的，针对第一对接件103和第二对接件203的配合连接方式，在实施例一中仅以二维的形式对连接器因配合连接方式的不同达到不同的配对方式之间的基本逻辑进行说明，实际实施中，为了提高连接器的使用便利性以及提高连接器的配合方式数量，本发明实施例提供了一种具体的实施方式以供参考。
41.首先需要说明的是，第一接头组件1和第二接头组件2实质相同的两个结构，第一接头组件1和第二接头组件2的差异主要体现第一对接件103和第二对接件203的结构（类似于接头的公母连接结构）上，因此，为了避免重复说明，本发明实施例以第一接头组件1为例进行详细说明，有关存在差异性的结构会进行进一步的说明。
42.图2示出了本发明实施例的非接触式信号传输连接器三维结构示意图。具体的，在本发明实施例中，所述第一对接件103为透明圆盘结构，所述第一基板10包括第一固定部101和第一活动部102，所述第一固定部101为圆盘结构，所述第一固定部101上沿圆周方向设置有两条以上轴线沿半径方向设置的第一导向槽120，所述第一固定部101的正面贴合所述第一对接件103的背面设置，所述第一活动部102滑动配合在第一导向槽120中，所述第一光电元件133设置在所述第一活动部102上；所述第二对接件203为透明圆盘结构，所述第二基板20包括第二固定部201和第二活动部，所述第二固定部201为圆盘结构，所述第二固定部201上沿圆周方向设置有两条以上轴线沿半径方向设置的第二导向槽，所述第二固定部201的正面贴合所述第二对接件203的背面设置，所述第二活动部滑动配合在第二导向槽中，所述第二光电元件设置在所述第二活动部上；
所述第一对接件103的正面和所述第二对接件203的正面贴合同轴设置并能够绕一旋转轴相对转动。
43.需要说明的是，本发明实施例中设计到的同轴转动配合的部件，可通过在轴线上设置配合孔/轴（参照附图图3的116标识）的方式并相互配合实现，本发明实施例不逐一进行说明。
44.基于所述第一对接件103和所述第二对接件203的相对转动姿态、所述第一活动部102在对应的导向槽中的位置和所述第二活动部在对应的导向槽中的位置确立所述配对方式。
45.图3示出了本发明实施例的第一对接件103的三维结构示意图。
46.图4示出了本发明实施例的第一固定部101的三维结构示意图。
47.图5示出了本发明实施例二的第一活动部102的三维结构第一示意图。
48.图6示出了本发明实施例二的第一活动部102的三维结构第二示意图。
49.对于第一固定部101和第二固定部201而言，第一固定部101上设置的第一导向槽120可供第一活动部102滑动，第一活动部102的正面上设置有第一光电元件133，相应的，第一光电元件133的位置可调整，基于实施例1和附图图1的相关实施原理，变相的可调节第一光电元件133和第二光电元件的对应关系；在此基础上，结合第一对接件103和第二对接件203可相互转动的运动特性，假设第一固定部101和第一对接件103是相互固定的，第二固定部201和第二对接件203是相互固定的，则在前述的基础上，第一光电元件133增加了一个公转自由度，这增加了第一光电元件133和第二光电元件产生的配对元件组的数量，相应的，配对方式会进行相应的增加，可使得该连接器的通用性能增强。
50.针对于实施细节，为了避免第一活动部102脱出对应的第一导向槽120，结合连接器的整体配合结构，第一导向槽120在贴合第一对接件103的一侧上设置有限位台阶121，相对应的，第一活动部102在对应的位置上设置有限位凸起132，限位凸起132和限位台阶121的配合，可避免第一活动部102从第一导向槽120的背面脱出。对于进行方向，则同样利用限位结构封闭第一导向槽120，可避免第一活动部102从第一导向槽120径向方向脱出。
51.此外，基于连接性能考虑，与第一光电元件133对应的焊点均设置在对应的第一活动部102背面上，第一活动部102的运动并不会第一焊点131与第一光电元件133之间的电气连接性能。
52.具体的，所述第一活动部102在所述第一导向槽120中具有n个预设的第一定位位置，所述第一活动部102的正面上设置有第一主定位结构135，所述第一活动部102处于每一个第一定位位置上时，所述第一对接件103的背面上均有对应的一个第一从定位结构115与所述第一主定位结构135配合，所述第一主定位结构135和所述第一从定位结构115为相互配合的卡位结构；和/或所述第二活动部在所述第二导向槽中具有m个预设的第二定位位置，所述第二活动部的正面上设置有第二主定位结构，所述第二活动部处于每一个第二定位位置上时，所述第二对接件203的背面上均有对应的一个第二从定位结构与所述第二主定位结构配合，所述第二主定位结构和所述第二从定位结构为相互配合的卡位结构。
53.具体的，为了满足第一光电元件133和第二光电元件相正对的物理位置限制，保证光信号的可靠传输，在本发明实施例中，第一活动部102在第一导向槽120中的位置是需要预设的，具体的，在本发明实施例中，采用主定位结构和从定位结构配合的方式实施定位，
需要说明的是，主定位结构和从定位结构的配合结构在有外力的状态下是可破坏的，主定位结构和从定位结构的配合结构主要是为了供使用者的操作反馈以及第一活动部102在第一导向槽120中的定位。
54.为了适配第一活动部102沿第一导向槽120的滑动，所述第一对接件103的背面上设置有第一径向槽113，所述第一径向槽113用于供所述第一活动部102上的第一光电元件133在所述第一活动部102切换所述第一定位位置时通过；和/或所述第二对接件203的背面上设置有第二径向槽，所述第二径向槽用于供所述第二活动部上的第二光电元件在所述第二活动部切换所述第二定位位置时通过。
55.若所述第一固定部101与所述第一对接件103同轴转动连接，第一固定部101的转动会带动第一活动部102的转动，为了适配第一活动部102的转动，所述第一对接件103的背面设置有第一环形槽112，在所述第一固定部101与所述第一对接件103发生相对转动时，所述第一环形槽112用于供处于所述第一定位位置上的第一活动部102上的第一光电元件133通过；和/或所述第二固定部201与所述第二对接件203同轴转动连接，所述第二对接件203的背面设置有第二环形槽，在所述第二固定部201与所述第二对接件203发生相对转动时，所述第二环形槽用于供处于所述第二定位位置上的第二活动部上的第一光电元件133通过。
56.具体的，结合实施例一所述的有关透镜的实施内容，在本发明实施例中，第一活动部102的在每一个第一定位位置上，其上的第一光电元件133均应设置一个合适的透镜与其配对，因此，可选的实施方式，所述第一活动部102在每一个第一定位位置上时，所述第一对接件103上设置有与所述第一活动部102上的每一个第一光电器件分别对应的第一透镜114；和/或所述第二活动部在每一个第二定位位置上时，所述第二对接件203上设置有与所述第二活动部上的每一个第二光电器件分别对应的第二透镜。
57.具体的，结合前述描述，在实际加工中，如本发明实施例的第一活动件需要沿径向做直线运动并沿圆周方向做转动运动，由于需要满足配合关系，为了操作的便利性和可靠性，第一活动件的运动位置都是有限的，在实际实施中，第一活动件的定位通过第一从定位结构115与第一主定位结构135的配合实现；在实际加工中，相应的，在每一个第一光电元件133可能设置的位置上，第一对接件103上均设置有第一透镜114，以第一透镜114为指导，相应的设计出第一环形槽112和第一径向槽113，则会得到如附图图3所示的规则轮廓。
58.具体的，在实际操作时，需要通过第一从定位结构115与第一主定位结构135的配合来确认第一光电元件133与第一环形槽112、第一径向槽113的相对位置关系，以保证第一活动部102在运动的过程中，第一光电元件133始终在第一环形槽112和第一径向槽113中运动。
59.进一步的，针对第一对接件103和第二对接件203的配合，在本发明实施例中，结合附图图3所示出的第一对接件103三维结构示意图以及附图图7示出的第二对接件203三维结构示意图，在本发明实施例中，所述第一对接件103的外周设置有卡槽111，所述第二对接件203的外周朝向第一配合部方向延伸出卡件211；所述卡件211配合在所述卡槽111中；所述第一对接件103的正面和所述第二对接件203的正面基于所述卡件211和所述卡槽111的配合贴合同轴设置并能够绕一旋转轴相对转动。
60.需要说明的是，为了适合装配，卡件211上的凸起为单向渐变式凸起结构212。
61.在此基础上，为了满足转动的微调特性，卡件211的内侧上设置有第二锯齿213，第一对接件103的外周设置有第二锯齿213，第一锯齿110和第二锯齿213的配合可使得第一连接件和第二连接件之间的转动调节具有步进反馈以及阻尼反馈，以提高调节的精细度；此外，为了识别第一对接件103和第二对接件203的状态，在本发明实施例中，第二对接件203的外周一侧还固定设置有一指针210，指针210可用于标识第一对接件103和第二对接件203之间的相对位置关系，此外，还可以用于标识第一对接件103和第二固定部201之间的相对位置关系。
62.综上，本发明提供了一种非接触式信号传输连接器，该连接器通过光电转换及电光转换，利用光信号的传播不依赖机械接触结构的特性实现信号的传播，可大幅度提高连接器的使用寿命，降低维护成本，同时利用接头组件不同的配合连接方式实现不同的配对方式，从而使得该连接器的通用性增强；通过改进连接器的结构，在免拆卸以及免二次安装的方式，利用活动部在固定部上的直线运动特性以及固定部和对接件之间的同轴相对转动特性，使得第一光电元件133和第二光电元件之间能够产生多种对应关系，从而使得连接器能够具有多种运行模式，可供连接对象之间进行不同的数据传输方式，具有良好的使用便利性。
63.以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的非接触式信号传输连接器的实施方法及其核心思想，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。