Eine Möglichkeit, die Position eines symmetrischen Verbinders zu bestimmen

Ich habe ein altes, benutzerdefiniertes Verbindungspaar, das von einer großen Anzahl von Systemen verwendet wird. Die Anschlüsse sind Mutter / Vater und symmetrisch, da sie keine mechanische Führung haben, damit der Benutzer sie in der "richtigen" Position einstecken kann.

Ich kann das Gerät und den Anschluss des Vaters in keiner Weise ändern.

Die 4 Pins sind: VCC GND Rx Tx. Ich habe eine hohe Spannung am Power-Pin und die Rx / Tx-Logik liegt bei 5V. Die Rx / Tx-Uhr ist auf einen bestimmten Wert voreingestellt.

Daher kann der Vaterstecker auf 4 verschiedene Arten eingesteckt werden.

Die Mutter versorgt den Vater mit VCC unter 1000 V und unter 100 A, wenn die Stifte "ausgerichtet" sind. Bis dahin können die Geräte über Rx und Tx @ 5V kommunizieren (auf dem Endgerät des Vateranschlusses befindet sich ein kleiner Akku).

Die Gehäuse der Anschlüsse und Geräte sind nicht leitend.

Ich muss in der Lage sein, die Ausrichtung zu erkennen / wie der Vaterstecker eingesteckt ist, damit ich Strom und Signale richtig weiterleiten kann, damit die Geräte unabhängig davon, wie die Stecker eingesteckt sind, verbunden werden und sprechen.

Was ist der beste Weg, um dies zu erreichen? Mit "bester Weg" meine ich die geringste Anzahl von Bauteilen / FETs / Relais / Dioden. Ich kann jeden Typ von MCU verwenden, habe mir eine L0-Klasse von STM angesehen.

Anmerkung: Ein elektromechanisches Gerät in Form einer Scheibe hinter dem Mutterstecker wird von einem Motor in Schritten von 90 'im Uhrzeigersinn gedreht (im Grunde werden bis zu 4 "Versuche" unternommen, bis die Signale richtig ausgerichtet sind) Ein anderer Kanal, den ich nicht für diese Art von Lösung suche, braucht etwas Festkörper, ohne bewegliche Teile.

connector

— Nick M
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Ich kann mir keine Lösung vorstellen, die Sie nicht mehr kostet, als diese Steckverbinder wegzuwerfen und neue, verschlüsselte Steckverbinder oder Gehäuse zu kaufen.

— Trevor_G

Übrigens: Sie haben ein anderes Problem, das Sie nicht erwähnt haben. Sie müssen in der Lage sein, zu erkennen, wann der Stecker gezogen wurde, damit ein Idiot den Stecker beim Einschalten nicht zieht und ihn dreht und wieder einsteckt.

— Trevor_G

Sie sagen, dies kann nicht aufgrund von Zertifizierungen geändert werden, aber ehrlich gesagt ist jede "Zertifizierung", die die Verwendung dieses Steckverbinders für 1000 V ermöglichte, weniger als Null wert. Ich würde weggehen. Es lohnt sich nicht, darüber nachzudenken, und eine Lösung dafür ist von Natur aus riskant. Grundsätzlich können Sie nicht nachweisen, dass der Mikrocontroller (oder was auch immer) nicht hängen bleibt und die Stromversorgung in einem gefährlichen Zustand belässt.

— Evan

@ NickM: (1) Niemand hat gefragt, aber was genau ist das Gerät? (2) Warum wäre es ohne einen polarisierten Stecker konstruiert worden? (3) Was ist das serielle Protokoll? (4) Können Sie erläutern, wie TX / RX auf GND bezogen sind? (5) Sie sollten alle hier angesprochenen Punkte auf Ihre Frage zurückführen.

— Transistor

Natürlich. Gleichzeitig mussten Hochspannung, Salzwasser und dumme Vorschriften einbezogen werden. Besonders Salzwasser. Für den Fall, dass jemand einen Stromschlag erleidet, stelle ich fest, dass dies eine schlechte Idee ist.

— Peufeu

Antworten:

Da das, was Sie anschließen, eine Spannung in Bezug auf den Erdungsstift auf der Tx-Leitung (und möglicherweise einen Pullup auf dem Rx) abgibt, sollten Sie in der Lage sein, einen Stromkreis wie den folgenden als Start zu verwenden.

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Ziehen Sie jeden Stift einzeln auf Masse und prüfen Sie, welche anderen Stifte zurückschlagen. Sie sollten auf diese Weise in der Lage sein, herauszufinden, welcher Stift der tatsächliche Erdungsstift ist. Sobald Sie dies wissen, schalten Sie die TX / RX-Signale auf die richtigen Pins (nicht gezeigt) und überprüfen Sie die Kommunikation, bevor Sie den entsprechenden Leistungs-P-MOSFET einschalten.

Wenn Sie wissen, welcher geerdet und eingeschaltet ist, müssen Sie lediglich den Transistor auf der Vcc-Leitung überwachen, um festzustellen, ob der Stecker gezogen wurde.

— Trevor_G
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Sie können einen Schaltkreis ähnlich dem zweistufigen Barrel Shifter verwenden , um die Signale um 0, 90, 180 oder 270 Grad zu drehen:

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Sie können für die Schalter entweder Halbleiterrelais oder mechanische Relais verwenden. Es gibt nur zwei Steuersignale, die 4 mögliche Einstellungen entsprechend den 4 möglichen Ausrichtungen ermöglichen.

Um die richtige Ausrichtung zu finden, wechseln Sie einfach durch die Einstellungen, bis Sie ein gültiges RX / TX-Signal erhalten. Da die Hochspannungsversorgung erst aktiviert wird, wenn Sie die richtige Ausrichtung gefunden haben, muss die Logik nur + - 5V für die RX / TX-Signale verarbeiten. Ein einfacher Vorwiderstand und eine Diodenklemme könnten ausreichend sein.

(Natürlich wäre es klug, eine Art Fallback-Schutz zu haben, falls die Hochspannung an den falschen Stiften anliegt, aber das ist genug eines Themas für eine andere Frage.)

— jpa
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