Una forma de determinar la posición de un conector simétrico

Tengo un par de conectores viejos y personalizados en uso por lo que será una gran cantidad de sistemas. Los conectores son madre / padre y simétricos, ya que no tienen una guía mecánica para que el usuario lo conecte en la posición "correcta".

No puedo alterar el dispositivo padre y el conector de ninguna manera.

Los 4 pines son: VCC GND Rx Tx. Tengo un alto voltaje en el pin de alimentación y la lógica Rx / Tx está a 5V. El reloj Rx / Tx está preestablecido en un valor particular.

Por lo tanto, el conector padre se puede enchufar de 4 formas posibles.

La madre suministra al padre VCC por debajo de 1000 V y menos de 100 A si los pines están "alineados". Hasta entonces, los dispositivos pueden comunicarse a través de Rx y Tx @ 5V (hay una pequeña batería recargable en el dispositivo final del conector padre).

La (s) carcasa (s) de los conectores y dispositivos no son conductoras.

Necesito poder detectar la orientación / cómo se inserta el conector padre para poder transmitir la corriente y las señales correctamente, de modo que los dispositivos se conecten y hablen independientemente de cómo estén conectados los conectores.

Cuál es la mejor manera de lograr esto? Por "mejor manera" me refiero a la menor cantidad de componentes / FET / relés / diodos. Puedo usar cualquier tipo de MCU de mi parte, estaba mirando una clase L0 de STM.

NB: un dispositivo electromecánico detrás del conector madre, en forma de disco, gira mediante un motor en pasos de 90 'en el sentido de las agujas del reloj (básicamente se hacen hasta 4 "intentos" hasta que las señales estén correctamente alineadas) otro canal, no estoy buscando este tipo de solución, necesito algo de estado sólido, sin partes móviles.

connector

— Nick M
fuente

No puedo pensar en ninguna solución que no le cueste más que tirar esos conectores y comprar conectores o carcasas nuevas, con llave.

— Trevor_G

Por cierto: tienes otro problema que no has mencionado. Tienes que ser capaz de detectar cuando se desconecta también, así que algún idiota no lo desenchufe cuando encendido y girarla y vuelva a conectarlo.

— Trevor_G

Usted dice que esto no se puede cambiar debido a las certificaciones, pero sinceramente, cualquier "certificación" que permitiera utilizar este conector para 1000 V vale menos que cero. Me alejaría No vale la pena morir por esto, y cualquier solución será intrínsecamente arriesgada. Básicamente, no hay forma de demostrar que el microcontrolador (o lo que sea) no pueda colgarse y dejar la energía en un estado peligroso.

— Evan

@NickM: (1) Nadie ha preguntado, pero ¿qué es exactamente el dispositivo? (2) ¿Por qué habría sido diseñado sin un conector polarizado? (3) ¿Qué es el protocolo serie? (4) ¿Puede explicar cómo se referencia TX / RX a GND? (5) Debe condensar todos los puntos planteados aquí nuevamente en su pregunta.

— Transistor

Por supuesto. La alta tensión, el agua salada y las estúpidas regulaciones tenían que estar involucradas, todo al mismo tiempo. Especialmente agua salada. Para que conste, declararé que es una mala idea, en caso de que alguien se electrocute.

— peufeu

Respuestas:

Dado que lo que está conectando es eliminar un voltaje relativo al pin de tierra en la línea Tx (y tal vez un pullup en el Rx), debería poder usar un circuito como el siguiente como inicio.

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Tire de cada pin al suelo uno a la vez y examine qué otros pines están conduciendo hacia atrás. Debería poder averiguar qué pin es el pin de tierra real de esa manera. Una vez que sepa eso, cambie las señales TX / RX a los pines correctos (no mostrados) y verifique la comunicación antes de encender el P-MOSFET de alimentación adecuado.

Una vez que sepa cuál está conectado a tierra y lo haya encendido, detectar el enchufe que se extrae debería ser simplemente una cuestión de monitorear el transistor en la línea Vcc.

— Trevor_G
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Puede usar un circuito similar al desplazador de barril de dos etapas para permitir rotar las señales en 0, 90, 180 o 270 grados:

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Puede usar relés de estado sólido o mecánicos para los interruptores. Solo hay dos señales de control, lo que permite 4 configuraciones posibles correspondientes a las 4 orientaciones posibles.

Para encontrar la orientación correcta, solo cambie las configuraciones hasta que obtenga una señal RX / TX válida. Debido a que el suministro de alto voltaje no está habilitado antes de encontrar la orientación correcta, la lógica solo tiene que manejar + - 5V en las señales rx / tx. Una resistencia en serie simple y una abrazadera de diodo podrían ser suficientes.

(Por supuesto, sería inteligente tener algún tipo de protección contra retroceso en caso de que el alto voltaje termine en los pines incorrectos, pero ese es un tema suficiente para otra pregunta).

— jpa
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