專利名稱：一種工控計算機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機(jī)，更具體地說，涉及一種工控計算機(jī)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)控制領(lǐng)域，通常工業(yè)控制計算機(jī)(簡稱工控機(jī))主要由底板(如無源或有 源底板)、功能板(如CPU全長卡或CPU半長卡)、機(jī)箱等組成。滿足PICMG1. 3規(guī)范的工控 機(jī)以其強(qiáng)大的處理功能、良好的兼容性、大規(guī)模低成本的硬件和豐富的軟件資源，廣泛應(yīng)用 于各個工業(yè)領(lǐng)域，但隨著應(yīng)用的廣泛，也暴露出一些缺點其金手指連接方式的可靠性不能 保障，在多塵、潮濕、振動的環(huán)境下連接處易堵塞或氧化而接觸不良使工控機(jī)失效。并且在 處理器性能越來越好，風(fēng)扇越來越大的今天，金手指連接處易因受力面小而變形，導(dǎo)致接觸 不良，使用場所經(jīng)常被迫暫停維修。對于很多生產(chǎn)控制型或?qū)崟r監(jiān)控型的應(yīng)用場所影響嚴(yán) 重，有的還會產(chǎn)生很大損失。在交通、石化、紡織、化工等多塵、振動、潮濕、鹽霧等環(huán)境中應(yīng) 用尤為突出。同時我們知道，為滿足新型外接設(shè)備對數(shù)據(jù)傳輸速率越來越高的要求PICMG 推出了最高傳輸速率是原來PCI傳輸速率30倍的PCIE總線，即PICMG1. 3規(guī)范中確定的總 線，其最高傳輸速率為2. 5G位/秒，要達(dá)到該速率要求采用非金手指連接并非易事。對于現(xiàn)有符合PICMG1. 3規(guī)范的工控機(jī)的功能板與底板連接都是采用金手指連接 方式，即在底板上設(shè)置多個與功能板對應(yīng)的插槽，在功能板上設(shè)置金手指，使用時將功能板 上的金手指插入到底板上的插槽內(nèi)，通過插槽內(nèi)的金屬彈片對金手指兩面擠壓，完成功能 板與底板間的電氣連接，其存在以下缺陷1.金手指連接處受力面小，在受力的情況下易變形導(dǎo)致接觸不良；2.金手指的氣密性和接合力不夠，在多塵、潮濕、振動的環(huán)境下連接處易堵塞、氧 化或松脫。對于申請?zhí)枮?00820093243. 4的實用新型專利“針孔式板卡結(jié)構(gòu)及其功能板和 底板”所公開的技術(shù)方案，存在以下缺陷1、雖然功能板和底板之間的接合力變大了，但未考慮到更換或維護(hù)時如何方便拔 出；2、該技術(shù)方案的底板只能插入全長卡，不能插入半長卡，兼容性有限；3、該技術(shù)方案實施例采用的歐式連接器滿足不了 PCIE總線高達(dá)2. 5G位/秒的傳 輸速率和電磁屏蔽要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)功能板更換或維護(hù)不方便、 兼容性不高、以及不能滿足高速率傳輸和電磁屏蔽等缺陷，提供一種工控計算機(jī)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種工控計算機(jī)，包括機(jī)箱，在 所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置工控機(jī)底板，以及安裝在所述工控機(jī)底板上的系統(tǒng)功能板；所述工控機(jī)底 板與所述系統(tǒng)功能板之間設(shè)有將兩者固定電連接的針孔式總線連接器；在所述機(jī)箱內(nèi)還設(shè)
3置有與所述系統(tǒng)功能板滑動連接的至少一個限位導(dǎo)軌，在所述系統(tǒng)功能板上設(shè)置有至少一 個插拔手柄，所述針孔式總線連接器包括帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件和帶屏蔽針的公 型插針式連接組件；所述帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件包括至少一段帶屏蔽殼的母型插 孔式連接構(gòu)件，所述帶屏蔽針的公型插針式連接組件包括至少一段帶屏蔽針的公型插針式 連接構(gòu)件。在本發(fā)明所述的工控計算機(jī)中，所述帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件設(shè)置在系統(tǒng) 功能板上，帶屏蔽針的公型插針式連接組件設(shè)置在工控機(jī)底板上；或者所述帶屏蔽殼的母 型插孔式連接組件設(shè)置在工控機(jī)底板上，帶屏蔽針的公型插針式連接組件設(shè)置在系統(tǒng)功能 板上。在本發(fā)明所述的工控計算機(jī)中，在所述帶屏蔽殼的母型插孔式連接構(gòu)件上設(shè)置有 至少一塊滑塊，在所述帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件上設(shè)置有至少一個與所述滑塊相配 合的滑軌，所述屏蔽殼的母型插孔式連接構(gòu)件通過所述至少一塊滑塊和滑軌，滑動插裝在 所述帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件上。在本發(fā)明所述的工控計算機(jī)中，在所述帶屏蔽殼的母型插孔式連接構(gòu)件上設(shè)置有 兩塊滑塊，在所述帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件上設(shè)置有兩個與所述滑塊相配合的滑 軌。在本發(fā)明所述的工控計算機(jī)中，在所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有一個限位導(dǎo)軌，在所述系統(tǒng) 功能板的一端設(shè)置有與所述限位導(dǎo)軌相配合的滑動件。在本發(fā)明所述的工控計算機(jī)中，在所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有兩個限位導(dǎo)軌，在所述系統(tǒng) 功能板的兩端分別設(shè)置有與所述限位導(dǎo)軌相配合的滑動件。在本發(fā)明所述的工控計算機(jī)中，在所述系統(tǒng)功能板上設(shè)置有兩個插拔手柄，其分 別對稱設(shè)置在所述系統(tǒng)功能板的兩端。在本發(fā)明所述的工控計算機(jī)中，所述帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件設(shè)置在系統(tǒng) 功能板上，其長度小于半長卡長度；或者所述帶屏蔽針的公型插針式連接組件設(shè)置在系統(tǒng) 功能板上，其長度小于半長卡長度。在本發(fā)明所述的工控計算機(jī)中，所述帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件包括多排插 針，其中，最外側(cè)的一排或兩排插針為接地插針。在本發(fā)明所述的工控計算機(jī)中，所述帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件包括正、負(fù) 差分信號插針，在所述正、負(fù)差分信號插針相鄰位置設(shè)置有至少一根接地插針和/或至少 一根電源插針。實施本發(fā)明的工控計算機(jī)，具有以下有益效果通過在機(jī)箱內(nèi)設(shè)置了導(dǎo)軌并在系 統(tǒng)功能板上加插拔手柄結(jié)構(gòu)，方便系統(tǒng)功能板插拔或加固在工控底板上，增加了功能板與 底板的接合力，可以提高功能板與底板接合的可靠性，其每根針的拔出力不小于0. 15牛 頓，以采用管腳數(shù)為110針的連接器來計算拔出力就不低于16. 5牛頓，采用3個110針的 連接器則拔出力不小于49. 5牛頓；系統(tǒng)功能板上與工控底板連接的部分，其總長度不超過 半長卡長度，不需在插全長卡時增加工控底板的面積。另外，為針孔式總線連接器設(shè)置屏蔽 結(jié)構(gòu)，使得其可滿足PCIE總線高達(dá)2. 5G位/秒的傳輸速率和電磁屏蔽要求，進(jìn)一步地，對 于該針孔式總線連接器中的插針采用電源或地信號對高速差分信號進(jìn)行隔離外，還把最外 的一排或兩排所有針腳定義為地的同時有屏蔽殼對所有信號進(jìn)行電磁屏蔽。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明工控計算機(jī)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示的帶屏蔽殼的母型插孔式連接構(gòu)件和帶屏蔽針的公型插針式連接 構(gòu)件第一實施例未插接的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1所示的系統(tǒng)功能板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖1所示的帶屏蔽殼的母型插孔式連接構(gòu)件和帶屏蔽針的公型插針式連接 構(gòu)件第二實施例未插接的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的技術(shù)方案針對如何解決符合PCIMG1. 3規(guī)范的工業(yè)計算機(jī)采用金手指連 接帶來的不可靠問題的同時滿足PCIE總線高傳輸速率要求和電磁屏蔽要求，還要解決兼 容性和維護(hù)性不足的問題。如圖1所示，在本發(fā)明的工控計算機(jī)的一實施例中，其主要包括機(jī)箱30，在該機(jī)箱 30內(nèi)設(shè)置有工控機(jī)底板10，以及安裝在工控機(jī)底板10上的系統(tǒng)功能板20，即系統(tǒng)功能板 20與工控機(jī)底板采用可拆卸的方式連接，以便維護(hù)；在一優(yōu)選實施例中，工控機(jī)底板10與 系統(tǒng)功能板20之間采用針孔式總線連接器將兩者固定電連接起來。本發(fā)明的創(chuàng)新點在于，在機(jī)箱內(nèi)還設(shè)置有與系統(tǒng)功能板20滑動連接的至少一個 限位導(dǎo)軌31，通過該限位導(dǎo)軌31，系統(tǒng)功能板20在向工控機(jī)底板10插接的過程中，不會出 現(xiàn)插歪或插錯等情況，只要使用者將系統(tǒng)功能板導(dǎo)入該限位導(dǎo)軌31就可正確無誤的與工 控機(jī)底板10插接，如圖1所示，在該實施例中，限位導(dǎo)軌31由兩排限位柱構(gòu)成，每排限位柱 包括間隔設(shè)置的多個限位柱31構(gòu)成，同時在系統(tǒng)功能板20的一端設(shè)置有與限位導(dǎo)軌31相 配合的滑動件41，該滑動件41的寬度與該兩排限位柱的間距相配合，以便該滑動件41可 導(dǎo)入該兩排限位柱之間，同時在該滑動件41的兩側(cè)形成兩折邊，從而可分別與該兩排限位 柱抵靠，在具體設(shè)計中，該折邊的高度可與限位柱的高度一致。在圖1所示的實施例中，在 機(jī)箱內(nèi)僅設(shè)置有一個限位導(dǎo)軌31，同時在系統(tǒng)功能板20的一端相應(yīng)設(shè)置一個滑動件41，可 以理解的，在具體設(shè)計中，也可在機(jī)箱內(nèi)設(shè)置兩個限位導(dǎo)軌31，并在系統(tǒng)功能板20的兩端 分別設(shè)置兩個滑動件41，從而可更準(zhǔn)確無誤地實現(xiàn)對系統(tǒng)功能板20在向工控機(jī)底板10的 插接過程中的方向引導(dǎo)。另外，為了方便使用者對該對該系統(tǒng)功能板20施力，在系統(tǒng)功能 板20上設(shè)置有至少一個插拔手柄40，可以理解的，為了使得使用者更好施力，可在系統(tǒng)功 能板20上設(shè)置兩個插拔手柄40，其分別設(shè)置在系統(tǒng)功能板20的兩端。對于該針孔式總線 連接器，其主要包括帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件和帶屏蔽針的公型插針式連接組件； 如圖1和2所示，該帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件由至少一段帶屏蔽殼的母型插孔式連 接構(gòu)件21拼接而成，帶屏蔽針的公型插針式連接組件由至少一段帶屏蔽針的公型插針式 連接構(gòu)件11拼接而成。在具體設(shè)計中，該針孔式總線連接器可以采用2mm HM連接器，即在功能板20上設(shè) 置帶屏蔽殼的母型插孔連接器21，而在底板10上設(shè)置帶屏蔽針的公型插針槽11，但是可 以理解的，只要是滿足PCIE總線高達(dá)2. 5G位/秒的傳輸速率和電磁屏蔽要求的針孔式連
5接器都可采用。如圖1和3所示，該帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件由三段帶屏蔽殼的母 型插孔式連接構(gòu)件21拼接而成，帶屏蔽針的公型插針式連接組件由三段帶屏蔽針的公型 插針式連接構(gòu)件11拼接而成。在一優(yōu)選實施例中，通過將工控底板和系統(tǒng)功能板均可設(shè)置 為三段式結(jié)構(gòu)，從而使得該針孔式總線連接器可兼容全長卡也可兼容半長卡在一具體設(shè)計 中，其插針數(shù)量可分布PCIMG1.3標(biāo)準(zhǔn)的信號。在具體設(shè)計中，如圖1所示，帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件可設(shè)置在系統(tǒng)功能 板20上，而帶屏蔽針的公型插針式連接組件則設(shè)置在工控機(jī)底板10上；可以理解的，也可 將帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件設(shè)置在工控機(jī)底板10上，而帶屏蔽針的公型插針式連 接組件設(shè)置在系統(tǒng)功能板20上。如圖2所示，該帶屏蔽殼的母型插孔式連接構(gòu)件21具有 金屬屏蔽殼，在該母型插孔式連接構(gòu)件21的底部設(shè)置有多排插孔3，每個插孔3可具有相 同或不同的深度，在一優(yōu)選實施例中，每個插孔3均具有相同的深度，同時在該母型插孔式 連接構(gòu)件21的上設(shè)置有多個插接桿5，以用于將其插接到系統(tǒng)功能板20上。對于帶屏蔽 針的公型插針式連接構(gòu)件11，其為一槽體結(jié)構(gòu)，在該槽體中設(shè)置有多排插針4，其中，最外 側(cè)的一排或兩排插針為接地插針，即為屏蔽針，其一部分在槽體中，另一部分從槽體底部伸 出，從而可插接在工控機(jī)底板10上，而該插針4位于槽體中的部分其長度和外形均與母型 插孔式連接構(gòu)件21的插孔3相配合，本發(fā)明進(jìn)一步的發(fā)明點在于，在帶屏蔽殼的母型插孔 式連接構(gòu)件21上設(shè)置有至少一塊滑塊211，在帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件11上設(shè)置有 至少一個與該滑塊211相配合的滑軌212，通過該滑塊211和滑軌212的配合與導(dǎo)向作用， 每段帶屏蔽殼的母型插孔式連接構(gòu)件21可正確無誤地插裝到一段帶屏蔽針的公型插針式 連接構(gòu)件上，如圖2所示的實施例，在該母型插孔式連接構(gòu)件21的兩側(cè)對稱設(shè)置有一對滑 塊211，同時在公型插針式連接構(gòu)件11的槽體內(nèi)的兩側(cè)壁上對稱設(shè)置有一對滑軌212。該工控機(jī)底板10上還設(shè)有多組插槽，從而可以插入多組擴(kuò)展功能卡，這些插槽包 括PCI槽111和PCIE槽112，甚至ISA槽(ISA總線可由PCI或PCIE總線轉(zhuǎn)換得到)。如 考慮到成本，且可靠性要求一般時，除系統(tǒng)功能板的插槽采用2mm HM連接器進(jìn)行連接外，其 余插槽可以采用金手指連接；如可靠性要求較高時，則系統(tǒng)功能板的插槽采用2mm HM連接 器進(jìn)行連接，PCI總線插槽111和ISA總線插槽采用針孔式連接器連接，PCIE總線插槽112 采用2mmHM連接器連接。對圖1中三段帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件11，從左到右其針腳定義如下表 1 3
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上面去掉了的信號或端口通過自定義加在增加的針上即可完全符合PICMG1. 3規(guī)范要求。對于安裝系統(tǒng)功能板20時，只需將系統(tǒng)功能板20沿著機(jī)箱內(nèi)一端或兩端設(shè)置的 限位導(dǎo)軌31徹底插入后，再把插拔手柄40向系統(tǒng)功能板20內(nèi)壓入即完成連接；拆裝時也 只需先把插拔手柄40向遠(yuǎn)離系統(tǒng)功能板20方向撥開后，再沿著限位導(dǎo)軌31把系統(tǒng)功能板 20取出即可。這里的插拔手柄40設(shè)置了一定的行程，可在撥開的同時把帶屏蔽殼的母型插 孔式連接組件和帶屏蔽針的公型插針式連接組件的針腳嚙合處分離。這樣由于采用了針孔 式總線連接器和設(shè)置了限位導(dǎo)軌31和插拔手柄40，解決了現(xiàn)有采用金手指連接和一般的 針孔式板卡結(jié)構(gòu)的缺陷，完全可應(yīng)用于環(huán)境惡劣的場合。而且，由于針孔式總線連接器是采 用壓接工藝，是直接把連接器壓在系統(tǒng)功能板或工控機(jī)底板上，可以避免焊接常見的問題， 如無焊接工藝中常見的虛焊、短路、熱應(yīng)力等。如圖4所示，本技術(shù)方案實施例中還可采用ATCA常用的差分專用型2mm高速高密 連接器直接替換2mm HM連接器，或與2mm HM連接器組合使用。ATCA常用的差分專用型2mm 高速高密連接器，其特點是每對差分信號插針411都設(shè)立了自有的L型屏蔽用針412，將對 應(yīng)的一對差分信號插針411半包圍住。本發(fā)明是通過幾個具體實施例進(jìn)行說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離 本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或具 體情況，可以對本發(fā)明做各種修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明不局限于所公開 的具體實施例，而應(yīng)當(dāng)包括落入本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實施方式。
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權(quán)利要求
一種工控計算機(jī)，包括機(jī)箱，在所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有工控機(jī)底板，以及安裝在所述工控機(jī)底板上的系統(tǒng)功能板；所述工控機(jī)底板與所述系統(tǒng)功能板之間設(shè)有將兩者固定電連接的針孔式總線連接器；其特征在于，在所述機(jī)箱內(nèi)還設(shè)置有與所述系統(tǒng)功能板滑動連接的至少一個限位導(dǎo)軌，在所述系統(tǒng)功能板上設(shè)置有至少一個插拔手柄，所述針孔式總線連接器包括帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件和帶屏蔽針的公型插針式連接組件；所述帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件包括至少一段帶屏蔽殼的母型插孔式連接構(gòu)件，所述帶屏蔽針的公型插針式連接組件包括至少一段帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工控計算機(jī)，其特征在于，所述帶屏蔽殼的母型插孔式連接 組件設(shè)置在系統(tǒng)功能板上，帶屏蔽針的公型插針式連接組件設(shè)置在工控機(jī)底板上；或者所 述帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件設(shè)置在工控機(jī)底板上，帶屏蔽針的公型插針式連接組件 設(shè)置在系統(tǒng)功能板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工控計算機(jī)，其特征在于，在所述帶屏蔽殼的母型插孔式連 接構(gòu)件上設(shè)置有至少一塊滑塊，在所述帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件上設(shè)置有至少一個 與所述滑塊相配合的滑軌，所述屏蔽殼的母型插孔式連接構(gòu)件通過所述至少一塊滑塊和滑 軌，滑動插裝在所述帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工控計算機(jī)，其特征在于，在所述帶屏蔽殼的母型插孔式連 接構(gòu)件上設(shè)置有兩塊滑塊，在所述帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件上設(shè)置有兩個與所述滑 塊相配合的滑軌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的工控計算機(jī)，其特征在于，在所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有一個 限位導(dǎo)軌，在所述系統(tǒng)功能板的一端設(shè)置有與所述限位導(dǎo)軌相配合的滑動件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的工控計算機(jī)，其特征在于，在所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有兩個 限位導(dǎo)軌，在所述系統(tǒng)功能板的兩端分別設(shè)置有與所述限位導(dǎo)軌相配合的滑動件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的工控計算機(jī)，其特征在于，在所述系統(tǒng)功能板上設(shè)置 有兩個插拔手柄，其分別對稱設(shè)置在所述系統(tǒng)功能板的兩端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的工控計算機(jī)，其特征在于，所述帶屏蔽殼的母型插孔 式連接組件設(shè)置在系統(tǒng)功能板上，其長度小于半長卡長度；或者所述帶屏蔽針的公型插針 式連接組件設(shè)置在系統(tǒng)功能板上，其長度小于半長卡長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的工控計算機(jī)，其特征在于，所述帶屏蔽針的公型插針 式連接構(gòu)件包括多排插針，其中，最外側(cè)的一排或兩排插針為接地插針。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的工控計算機(jī)，其特征在于，所述帶屏蔽針的公型插 針式連接構(gòu)件包括正、負(fù)差分信號插針，在所述正、負(fù)差分信號插針相鄰位置設(shè)置有至少一 根接地插針和/或至少一根電源插針。全文摘要
本發(fā)明涉及一種工控計算機(jī)，在機(jī)箱內(nèi)設(shè)置有系統(tǒng)功能板和工控底板以及連接兩者的針孔式總線連接器，在機(jī)箱內(nèi)還設(shè)置有與系統(tǒng)功能板滑動連接的至少一個限位導(dǎo)軌，在系統(tǒng)功能板上設(shè)置有至少一個插拔手柄，針孔式總線連接器包括帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件和帶屏蔽針的公型插針式連接組件；帶屏蔽殼的母型插孔式連接組件包括至少一段帶屏蔽殼的母型插孔式連接構(gòu)件，帶屏蔽針的公型插針式連接組件包括至少一段帶屏蔽針的公型插針式連接構(gòu)件。該工控計算機(jī)增加了功能板與底板的接合力，可以提高功能板與底板接合的可靠性，系統(tǒng)功能板上與工控底板連接的部分，其總長度不超過半長卡長度，不需在插全長卡時增加工控底板的面積。另外，其可滿足PCIE總線高達(dá)2.5G位/秒的傳輸速率和電磁屏蔽要求。
文檔編號H01R13/648GK101923370SQ20091010793
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者劉君玲, 劉啟晌, 陳勇 申請人:研祥智能科技股份有限公司