專利名稱：一種能模擬多種故障的故障注入模擬板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，屬于故障注入模擬技術(shù)的測試性技術(shù)領(lǐng)域。
(二)技術(shù)背景故障注入是一種可靠性驗證技術(shù)，通過受控實驗向系統(tǒng)中刻意引入故障，并觀察系統(tǒng)中存在故障時的行為。目前來說故障注入技術(shù)一般分為基于硬件的故障注入、基于軟件的故障注入以及基于仿真的故障注入?；谟布墓收献⑷胧窃谖锢砑壨瓿傻?，通過改變環(huán)境參數(shù)干擾硬件或者通過改變集成電路芯片管腳輸入來達到故障注入的效果。本實用新型中采用的就是此種方式，通過高低電平的變換來控制繼電器的通斷，從而模擬不同的故障注入?，F(xiàn)在的故障輸入設(shè)備大多數(shù)功能不夠完善，往往只能模擬一到兩種電路故障，難以滿足人們對設(shè)備可靠性的要求。所以開發(fā)一種能夠進行多種故障注入模擬的設(shè)備就顯得十分重要。

發(fā)明內(nèi)容I、目的本實用新型的目的在于提供一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，滿足人們對設(shè)備可靠性方面的要求。其關(guān)鍵技術(shù)在于如何通過控制信號控制繼電器的通斷來模擬不同的線路故障。2、技術(shù)方案(I)外形結(jié)構(gòu)本實用新型一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，它的外形結(jié)構(gòu)是以48個繼電器為核心的繼電器單兀和固定電平插口、外接電阻插口、外部信號插口，輸入輸出總接口組成，它們的位置關(guān)系如圖I所示，48個繼電器按序號布置成6列8排，固定電平插口、外接電阻插口、外部信號插口和輸入輸出總接口從左至右位于該模擬板的下方位置。圖中Al A48為繼電器單元，各繼電器單元的標號與其含有的繼電器的標號相同。在正確地連接繼電器單元之后，通過控制信號控制繼電器的通斷，就可以完成對不同信號線上的故障模擬。該固定電平插口的功能是接入進行固高/固低故障模擬時所需的高/低電平；該外接電阻插口的功能是接入一個外接電阻；該外部信號插口的功能是接入模擬輸出錯誤故障所需的外部信號；外接的輸入信號線11/12、輸出信號線01/02、控制信號Cl C48通過輸入輸出總接口進入/流出故障注入板，同時輸入輸出總接口還提供高電平VDD與接地端GND的接口。各插口的詳細結(jié)構(gòu)見圖2(a)-圖2(d)所示。(2)繼電器單元在48個繼電器單元Al A48中，A2、A6、A12、A16，這四個單元的繼電器RELAY2、RELAY6、RELAYl 2, RELAY 16的各自的管腳8與管腳9之間串接了一個電阻；A39 A46這8個單元的繼電器RELAY39-RELAY46組成電阻網(wǎng)絡(luò)，相比其它單元要各多一個電阻；其余36個繼電器單元的電路結(jié)構(gòu)是相同的——即Al單元的電路結(jié)構(gòu)由繼電器RELAY1、二極管Q、LED發(fā)光二極管、三極管D、電阻R1、R2、R3組成。圖3所示為Al中各部件的電路連接方式。繼電器的引腳I連接到+5V高電平，引腳16和三極管D的集電極C之間串接電阻R1，三極管的輸出發(fā)射極E接地；三極管D的基極B和Cl之間串接電阻R2，Cl通過輸入輸出總接口連接到故障注入控制板的I/O輸出端口，LED串接一個電阻之后，跨接在繼電器的引腳I與引腳16間。其余以此類推。上文中提到的故障注入控制板已另外申請專利，它的作用是解析上位機傳來的控制指令，將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)信號線的輸入端口高低電平，也就是Cl端口的控制信號。如果Cl端給定的是高電平，則三極管導(dǎo)通，此時引腳4和引腳6接通，引腳13和引腳11接通，繼電器未動作時默認為此狀態(tài)。Cl端給定低電平的時候，LED導(dǎo)通發(fā)亮，便于找到已動作的繼電器；二極管Q的作用是防止出現(xiàn)反向電流，電阻Rl的作用是防止三極管導(dǎo)通時線路中的電流過大而超過元器件的容限。圖4所示為繼電器單元Al中各部件的位置關(guān)系；其中R 表示與Al單元不完全相同的繼電器單元中其它部件。由于每個控制電路結(jié)構(gòu)與二極管Q、發(fā)光二極管LED組成與連接方式都相同，所以在后面的圖形中說明中，為了簡單起見，不再一一畫出控制電路和二極管Q、發(fā)光二極管LED，只畫出繼電器與重要的電阻等。其中，繼電器的型號規(guī)格是歐姆龍公司生產(chǎn)的G6AU系列；其中，繼電器RELAY2、RELAY6串接的電阻是HIGH_RES1、HIGH_RES2，其阻值范圍為25K 35KQ ；其中，繼電器RELAY12、RELAY16串接的電阻是L0W_RES1、L0W_RES2，其阻值范圍是25K 30KQ ；其中，繼電器RELAY39-RELAY42串接的電阻是A_R1 A_R4，其阻值范圍分別是IK 2KQ、10K 12KQ、30K 35KQ、70K 80KQ ；其中，繼電器RELAY43-RELAY46串接的電阻是B_R1 B_R4，其阻值范圍是其阻值范圍分別是 IK 2KQ、10K 12KQ、30K 35KQ、70K 80KQ ；其中，電阻R1、R2、R3的阻值范圍分別是10 15Q、2. 3K 3KQ和IK I. 5KQ。(3)內(nèi)部結(jié)構(gòu)即各繼電器單元之間的連接48個繼電器單元按內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能組成5大模塊。它們分別是固高、固低、輸出錯誤、電阻網(wǎng)絡(luò)、以及線上串電阻一線與線之間搭接電阻一線與地之間搭接電阻這五個模塊。各個模塊之間的連接關(guān)系如圖5所示。固高、固低、輸出錯誤、線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻這四個模塊的輸入端口接到同一輸入信號線11/12的四條分支上；輸出端口接到同一條輸出信號線01/02的四條分支上；電阻網(wǎng)絡(luò)模塊連接到線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻模上；各個模塊又各自與故障注入控制板的控制信號線連接。輸入信號線11/12、輸出信號線01/02、控制信號線都連接到輸入輸出總接口。I固高模塊該固高模塊含有8個繼電器單元，它分為相同的兩部分，如圖6中所示。繼電器RELAYl RELAY4與電阻HIGH_RES1組成輸入信號線II、12的固高模塊的故障模擬電路，繼電器RELAY11 RELAY14與電阻HIGH_RES2組成輸出信號線01、02的固高模塊的故障模擬電路。每個繼電器的引腳16都連接到繼電器驅(qū)動電路，而管腳I則統(tǒng)一連接到+5V高電平。UUT_P0WER為通過固定電平插口所接入的固定高電平。固高模塊的功能是通過控制繼電器的通斷就可以模擬輸入信號線與輸出信號線上的固定高電平故障。其中電阻HIGH_RES1、HIGH_RES2的作用是防止電路接通時電路中的電流過大。假如要實現(xiàn)Il線上固高故障模擬則需要動作的繼電器是RELAY3、RELAY2 (選用內(nèi)部電阻)或者RELAY3、RELAYl (選用外部電阻)，如果選用內(nèi)部電阻，則RELAY3、RELAY2動作之后，內(nèi)總線Il通過HIGH_RES1與UUT_P0WER相連，其中UUT_P0WER是被測對象輸出的高電平。其它信號線的固高故障模擬過程相似。2固低模塊該固低模塊含有8個繼電器單元，它分為相同的兩部分，如圖7中所示。繼電器RELAY5 RELAY8與電阻L0W_RES1組成輸入信號線11、12的固低模塊的故障模擬電路，繼電器RELAY15 RELAY18與電阻L0W_RES2組成輸出信號線01、02的固低模塊的故故障模擬 電路。每個繼電器的引腳16都連接到繼電器驅(qū)動電路，而管腳I則統(tǒng)一連接到一個+5V高電平。UUT_GND為接地端。固低模塊的功能是模擬輸入信號線II、12與輸出信號線01、02上的固定低電平故障。其中電阻L0W_RES1、L0W_RES2的作用是防止電路接通時電路中的電流過大。如果要實現(xiàn)Il線上的固低故障模擬需要動作的繼電器是RELAY7、RELAY6 (選用內(nèi)部電阻)或者是RELAY7、RELAY5 (選用外部電阻)。如果選用外部電阻，則RELAY7、RELAY6動作之后，輸入信號線Il通過L0W_RES1與地線連接，地線是被測對象輸出的低電平。其它信號線的固低故障模擬過程相似。3輸出錯誤模塊該輸出錯誤模塊由A9、A10、A19、A20這4個繼電器單元組成，它分為相同兩部分，其電路結(jié)構(gòu)如圖8所示。外部信號線EX_SIGNAL1/EX_SIGNAL2連接到繼電器的13管腳，輸入信號線11/12、輸出信號線01/02連接到繼電器的管腳9。以Il輸出錯誤為例，模擬輸出錯誤時需要RELAY9動作，則外部信號與Il連接，用外部信號替換原有的輸入信號，從而實現(xiàn)輸出錯誤的故障模擬。4電阻網(wǎng)絡(luò)模塊該電阻網(wǎng)絡(luò)模塊含有8個繼電器單元。它分為相同的兩部分，如圖11中所示。繼電器RELAY43 RELAY46、電阻B_R1 B_R4組成大小可以調(diào)節(jié)的電阻BRES ;繼電器RELAY39 RELAY42、電阻A_R1 A_R4組成大小可以調(diào)節(jié)的電阻ARES。電阻網(wǎng)絡(luò)模塊的功能是提供模擬線上串電阻、線與地之間搭接電阻、線與線之間搭接電阻這三種故障時所需要內(nèi)接電阻。通過控制繼電器的通斷就可以得到不同大小的內(nèi)接電阻。例如如果要調(diào)節(jié)BRES的大小，將B_R1從電路中切除，只需要使繼電器RELAY43動作即可。在模擬信號故障的時候，信號從ARES1/BRES1進入，從ARES2/BRES2流出，這樣就完成了串接電阻的故障模擬。5線上串電阻一線與線之間搭接電阻一線與地之間搭接電阻模塊該線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻模塊共含有20個繼電器單元，各個繼電器之間的電路連接方式如圖9與圖10所示。該模塊可以模擬線上串電阻、線與線之間搭接電阻、線與地之間搭接電阻這三種故障。[0033]模擬線上串電阻故障時，需要動作的繼電器是RELAY21、RELAY23、RELAY37 (內(nèi)部電阻)或者1^1^^21、!《^^23、1 ^^35(外部電阻)。要實現(xiàn)Il與01線上串電阻需要動作的繼電器是 RELAY21、RELAY23、RELAY37 (內(nèi)部電阻)，或者 RELAY21、RELAY23、RELAY35 (外部電阻)。以Il和01之間串內(nèi)部電阻為例，RELAY21、RELAY23、RELAY37這三個繼電器動作以后Il和01之間通過電阻ARES相連，從輸入信號線Il進入的信號從01輸出，從而實現(xiàn)了線上串電阻的故障模擬。模擬線與地之間搭接電阻故障模擬時需要動作的繼電器為RELAY21、RELAY23、RELAY25、RELAY29、RELAY32、RELAY38 (內(nèi)部電阻)或者 RELAY21、RELAY23、RELAY25、RELAY29、RELAY32、RELAY48(外部電阻)。以信號線Il和01接通后于地之間的搭接內(nèi)部電阻為例，繼電器 RELAY21、RELAY23、RELAY25 動作以后則 Il 與 01 連通，RELAY29、RELAY32、RELAY38動作以后01和被測對象的低電平通過電阻BRES連接，從而實現(xiàn)了線與地間搭接電阻的故障模擬。
線與線間搭接電阻是指Il與01連通并且12和02連通后在二者之間搭接電阻。模擬這種故障時需要動作的繼電器是RELAY21、RELAY23、RELAY25、RELAY28、RELAY30、RELAY31、RELAY33 (內(nèi)部電阻)或者 RELAY21、RELAY23、RELAY25、RELAY28、RELAY30、RELAY31、RELAY34 (外部電阻)。繼電器 RELAY21、RELAY23、RELAY25 動作后 11 和 01 導(dǎo)通，RELAY28、RELAY30、RELAY31動作后12和02導(dǎo)通，RELAY33動作后兩條通路之間接入電阻BRES，從而完成線與線間搭接電阻的操作。3、優(yōu)點及功效相較于同類產(chǎn)品，本實用新型能夠模擬的故障種類得到很大的提高。本實用新型能模擬故障注入系統(tǒng)中的固高、固低、線上串電阻、線與地間搭接電阻、線與線間搭接電阻以及輸出錯誤等多種故障。設(shè)備可能出現(xiàn)的多種故障都能有效的得到模擬，進而了解在各種不同故障下設(shè)備的狀況，這樣就能更有效地對設(shè)備的性能進行估計。

圖I所示為本實用新型故障注入模擬板外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2(a)為本實用新型固定電平插口示意圖；圖2(b)為本實用新型外接電阻插口示意圖；圖2(c)為本實用新型外部信號插口示意圖；圖2(d)為本實用新型輸入輸出總接口示意圖；圖3所示為本實用新型繼電器單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示為本實用新型繼電器單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖5所示為本實用新型五大故障模塊相互關(guān)系示意圖；圖6所示為固高模塊繼電器連接方式示意圖；圖7所示為固低模塊繼電器連接方式示意圖；圖8所示為輸出錯誤模塊繼電器連接方式示意圖；圖9所示為線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻模塊繼電器連接方式示意圖；圖10所示為故障模擬中串接電阻部分的繼電器連接方式示意圖；[0051]圖11所示為電阻網(wǎng)絡(luò)模塊繼電器連接方式示意圖。圖中符號說明如下Al A48表示繼電器單元；EX_RES表示外接電阻；EX_SIGNAL表示外部輸入信號，Cl C48表不故障注入控制板輸入的控制信號；11/12、01/02表不輸入信號線1/2、輸出信號線01/02 ;UTT_P0WER表示固高模塊中的高電平；RES1/RES2表示外接電阻的兩個接入管腳；；UTT_GND表示固低模塊中的低電平，即接地端；EX_SIGNAL1/EX_SIGNAL2為外部輸入信號1/2 ;GND表示接地端；VDD表示高電平
信號;RELAYl RELAY48均為繼電器；LED表示發(fā)光二極管；Q表示二極管；D表示三極管；C、E、B分別表示三極管的集電極、發(fā)射極、基極；R1、R2、R3表示電阻；數(shù)字1、4、6、8、13、16、11、19均表不繼電器的引腳； R 表示與Al繼電器單元不完全相同的繼電器單元中其他部件。電阻LOW-RESI/L0W_RES2與HIGH_RES1/HIGH_RES2分別表示固低故障模擬與固高故障模擬中的串接電阻；RELAY##-##中前一個“##”代表繼電器的編號，后一個“##”表示該繼電器的管腳；ARES、BRES、RES、A-R1 AR_4、BR_1 BR-4 均為電阻(其中 ARES 為 A-Rl AR-4組合而成，BRES為B-Rl BR-4組合而成。);ARES1、ARES2表示電阻ARES的兩個接入端；BRESU BRES2分別表示電阻BRES的兩個接入端；
具體實施方式
本實用新型一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，它的外形結(jié)構(gòu)是48個以歐姆龍公司生產(chǎn)的G6AU系列繼電器為核心的繼電器單元和固定電平插口、外接電阻插口、夕卜部信號插口，輸入輸出總接口組成，它們的位置關(guān)系如圖I所示。圖中Al A48為繼電器單元，各繼電器單元的標號與其含有的繼電器的標號相同。在正確地連接繼電器單元之后，通過控制信號控制繼電器的通斷，就可以完成對不同信號線上的故障模擬。固定電平插口的功能是接入進行固高/固低故障模擬時所需的高/低電平；外接電阻插口的功能是接入一個外接電阻；外部信號插口的功能是接入模擬輸出錯誤故障所需的外部信號；輸入信號線11/12、輸出信號線01/02、控制信號Cl C48通過輸入輸出總接口進入/流出故障注入板，同時輸入輸出接口還提供高電平VDD與接地端GND的接口。各插口的詳細結(jié)構(gòu)見圖2(a)-圖 2(d)所示。在48個繼電器Al A48中，A2、A6、A12、A16，這四個單元的繼電器RELAY2、RELAY6、RELAYl2、RELAY16的各自的管腳8與管腳9之間串接了一個電阻；此外A39 A46這8個單元組成電阻網(wǎng)絡(luò)，相比其他單元要各多一個電阻。其余36個繼電器單元的電路結(jié)構(gòu)是相同的一即Al單元由繼電器RELAY1、二極管Q、LED發(fā)光二極管、三極管D、電阻R1、R2、R3組成。圖3所示為Al中各部件的電路連接方式。繼電器的引腳I連接到+5V高電平，引腳16和三極管D的集電極C之間串接電阻Rl，三極管的輸出發(fā)射極E接地；三極管D的基極B和Cl之間串接電阻R2，Cl通過輸入輸出總接口連接到故障注入控制板的I/O輸出端口，LED串接一個電阻之后，跨接在繼電器的引腳I與引腳16間。其余以此類推。上文中提到的故障注入控制板的作用是解析上位機傳來的控制指令，將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)信號線的輸入端口高低電平，也就是Cl端口的控制信號。如果Cl端給定的是高電平，則三極管導(dǎo)通，此時引腳4和引腳6接通，引腳13和引腳11接通，繼電器未動作時默認為此狀態(tài)。Cl端給定低電平的時候，LED導(dǎo)通發(fā)亮，便于找到已動作的繼電器；二極管Q的作用是防止出現(xiàn)反向電流，電阻Rl的作用是防止三極管導(dǎo)通時線路中的電流過大而超過元器件的容限。圖4所示為繼電器單元Al中內(nèi)部各元件的位置關(guān)系；其中R 表示與Al單元不完全相同的繼電器單元中其他部件。由于每個控制電路結(jié)構(gòu)與二極管Q、發(fā)光二極管LED組成與連接方式都相同，所以在后面的圖形中說明中，為了簡單起見，不再一一畫出控制電路和二極管Q、發(fā)光二極管LED，只畫出繼電器與重要的電阻等。其中，繼電器的型號規(guī)格是歐姆龍公司生產(chǎn)的G6AU系列；其中，繼電器RELAY2、RELAY6串接的電阻是HIGH_RES1、HIGH_RES2，其阻值均為 30KQ ；其中，繼電器RELAY12、RELAY 16串接的電阻是L0W_RES1、L0W_RES2，其阻值均為30KQ ；其中，繼電器RELAY39-RELAY42串接的電阻是A_R1 A_R4，其阻值分別為1KQ、IOKQ ,30KQ ,75KQ ；其中，繼電器RELAY43-RELAY46串接的電阻是B_R1 B_R4，其阻值分別為IKQ、IOKQ ,30KQ ,75KQ ；其中，電阻R1、R2、R3的阻值分別是12Q、2. 5KQ和1KQ。為了說明繼電器單元之間的連接方式，將48個繼電器單元按照功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成5大模塊。這五大模塊分別是固高、固低、輸出錯誤、電阻網(wǎng)絡(luò)、以及線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻這五個模塊。各個模塊之間的關(guān)系如圖5所
/Jn o固高、固低、輸出錯誤、線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻這四個模塊的輸入端口接到同一輸入信號線11/12的四條分支上；輸出端口接到同一條輸出信號線01/02的四條分支上；電阻網(wǎng)絡(luò)模塊連接到線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻模上；各個模塊又各自與故障注入控制板的控制信號線連接。輸入信號線11/12、輸出信號線01/02、控制信號線都連接到輸入輸出總接口。該固高模塊含有8個繼電器單元，它又可分為相同的兩部分。如圖6中所示繼電器RELAYl RELAY4與電阻HIGH_RES1組成輸入信號線II、12的固高模塊的故障模擬電路，繼電器RELAY11 RELAY14與電阻HIGH_RES2組成輸出信號線01、02的固高故障模擬電路。每個繼電器的引腳16都連接到繼電器驅(qū)動電路，而管腳I則統(tǒng)一連接到+5V高電平。UUT_P0WER為通過固定電平插口所接入的固定高電平。固高模塊的作用是通過控制繼電器的通斷就可以是模擬輸入信號線與輸出信號線上的固定高電平故障。其中電阻HIGH_RES1、HIGH_RES2的作用是防止電路接通時電路中的電流過大。假如要實現(xiàn)Il線上固高故障模擬則需要動作的繼電器是RELAY3、RELAY2 (選用內(nèi)部電阻)或者RELAY3、RELAYl (選用外部電阻)，如果選用內(nèi)部電阻，則RELAY3、RELAY2動作之后，內(nèi)總線Il通過HIGH_RES1與UUT_P0WER相連，其中UUT_P0WER是被測對象輸出的高電平。其他信號線的固高故障模擬過程相似。、[0073]該固低模塊含有8個繼電器單元，它又可分為相同的兩部分。如圖7中所示繼電器RELAY5 RELAY8與電阻L0W_RES1組成輸入信號線II、12的固低模塊的故障模擬電路，繼電器RELAY15 RELAY18與電阻L0W_RES2組成輸出信號線01、02的固低故障模擬電路。每個繼電器的引腳16都連接到繼電器驅(qū)動電路，而管腳I則統(tǒng)一連接到一個+5V高電平。UUT_GND為接地端。固低模塊的作用是模擬輸入信號線11、12與輸出信號線01、02上的固定低電平故障。其中電阻L0W_RES1、L0W_RES2的作用是防止電路接通時電路中的電流過大。如果要實現(xiàn)Il線上的固低故障模擬需要動作的繼電器是RELAY7、RELAY6 (選用內(nèi)部電阻)或者是RELAY7、RELAY5(選用外部電阻)。如果選用外部電阻，則RELAY7、RELAY6動作之后，輸入信號線Il通過L0W_RES1與地線連接，地線是被測對象輸出的低電平。其他信號線的固低故障模擬過程相似。該輸出錯誤模塊由A9、A10、A19、A20這4個繼電器單元組成，它也可分為相同兩部分，其電路結(jié)構(gòu)如圖8所示。外部信號線EX_SIGNAL1/EX_SIGNAL2連接到繼電器的13管腳，輸入信號線11/12、輸出信號線01/02連接到繼電器的管腳9。以Il輸出錯誤為例，模擬輸出錯誤時需要RELAY9動作，則外部信號與Il連接，用外部信號替換原有的輸入信號， 從而實現(xiàn)輸出錯誤的故障模擬。該電阻網(wǎng)絡(luò)模塊含有8個繼電器單元。它也可以分為相同的兩部分。如圖11中所示，繼電器RELAY43 RELAY46、電阻B_R1 B_R4組成大小可以調(diào)節(jié)的電阻BRES ;繼電器RELAY39 RELAY42、電阻A_R1 A_R4組成大小可以調(diào)節(jié)的電阻ARES。電組網(wǎng)絡(luò)的作用是提供模擬線上串電阻、線與地之間搭接電阻、線與線之間搭接電阻這三種故障時所需要內(nèi)接電阻。通過控制繼電器的通斷就可以得到不同大小的內(nèi)接電阻。例如如果要調(diào)節(jié)BRES的大小，將B_R1從電路中切除，只需要使繼電器RELAY43動作即可。在模擬信號故障的時候，信號從ARES1/BRES1進入，從ARES2/BRES2流出，這樣就完成了串接電阻的故障模擬。該線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻模塊共含有20個繼電器單元。各個繼電器之間的電路連接方式如圖9與圖10所示。該模塊可以模擬線上串電阻、線與線之間搭接電阻、線與地之間搭接電阻這三種故障。模擬線上串電阻故障時，需要動作的繼電器是RELAY21、RELAY23、RELAY37 (內(nèi)部電阻)或者1^1^^21、!《^^23、1 ^^35(外部電阻)。要實現(xiàn)Il與01線上串電阻需要動作的繼電器是 RELAY21、RELAY23、RELAY37 (內(nèi)部電阻)，或者 RELAY21、RELAY23、RELAY35 (外部電阻)。以Il和01之間串內(nèi)部電阻為例，RELAY21、RELAY23、RELAY37這三個繼電器動作以后Il和01之間通過電阻ARES相連，從輸入信號線Il進入的信號從01輸出，從而實現(xiàn)了線上串電阻的故障模擬。模擬線與地之間搭接電阻故障模擬時需要動作的繼電器為RELAY21、RELAY23、RELAY25、RELAY29、RELAY32、RELAY38 (內(nèi)部電阻)或者 RELAY21、RELAY23、RELAY25、RELAY29、RELAY32、RELAY48(外部電阻)。以信號線Il和01接通后于地之間的搭接內(nèi)部電阻為例，繼電器 RELAY21、RELAY23、RELAY25 動作以后則 Il 與 01 連通，RELAY29、RELAY32、RELAY38動作以后01和被測對象的低電平通過電阻BRES連接，從而實現(xiàn)了線與地間搭接電阻的故障模擬。線與線間搭接電阻是指Il與01連通并且12和02連通后在二者之間搭接電阻。模擬這種故障時需要動作的繼電器是RELAY21、RELAY23、RELAY25、RELAY28、RELAY30、RELAY31、RELAY33 (內(nèi)部電阻)或者 RELAY21、RELAY23、RELAY25、RELAY28、RELAY30、RELAY31、RELAY34 (外部電阻)。繼電器 RELAY21、RELAY23、RELAY25 動作后 11 和 Ol 導(dǎo)通，RELAY28、RELAY30、RELAY31動作后12和02導(dǎo)通，RELAY33動作后兩條通路之間接入電阻BRES，從而完成線與線間搭接電阻的操作。
具體實施方式
一結(jié)合圖6具體說明固高電路故障的模式方式。所謂固高就是固定高電平。以輸入信號線11線上固高為例，要實現(xiàn)11線上固高則需要動作的繼電器是RELAY3、RELAY2 (選用內(nèi)部電阻)或者RELAY3、RELAYl (選用外部電阻)，如果選用內(nèi)部電阻，則RELAY3、RELAY2動作之后，內(nèi)總線Il通過HIGH_RES1與UUT_P0WER相連，其中UUT_P0WER是被測對象輸出的高電平。01、02的固高故障模擬過程相同。
具體實施方式
二結(jié)合圖7具體說明固低電路故障模式的實現(xiàn)方式。選用輸入信號線Il線上固低為例來說明。要實現(xiàn)Il線上的固低需要動作的繼電器是RELAY7、RELAY6(選用內(nèi)部電阻)或者是RELAY7、RELAY5 (選用外部電阻)。如果選用外部電阻，則RELAY7、RELAY6動作之后，輸入信號線Il通過L0W_RES1與地線連接，其中地線是被測對象輸出的低電平。01、02的固低故障模擬過程相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖8具體說明輸出錯誤故障的模擬過程。以輸入信號線Il輸出錯誤為例，模擬輸出錯誤時需要動作的繼電器是RELAY9。RELAY9動作之后，RELAY9的引腳13和引腳9連接，此時外部信號與Il連接，用外部信號替換原有的輸入信號，從而實現(xiàn)了輸出錯誤的故障模擬。12、01、02的輸出錯誤故障模擬過程相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖9與圖10來具體說明線上串電阻的故障模擬實現(xiàn)方式。要實現(xiàn)線上串電阻需要動作的繼電器是RELAY21、RELAY23、RELAY37 (內(nèi)部電阻)或者RELAY21、RELAY23、RELAY35(外部電阻)。以信號線Il和01線上串內(nèi)部電阻為例，RELAY37的引腳6和引腳11之間串接有一個電阻ARES。當RELAY21、RELAY23、RELAY37這三個繼電器完成動作之后，從11輸入的信號從RELAY21的13引腳進入，依次經(jīng)過弓丨腳9，RELAY25的引腳4和引腳6，RELAY37的引腳13、11、串接電阻R、引腳6、4，REALY25的引腳11、13，RELAY23的引腳9、13，最后從01端口輸出回到總線。這樣一個過程就完成了線上串電阻的故障模擬過程。
具體實施方式
五結(jié)合圖9和圖10具體說明線與地之間搭接電阻的故障模擬實現(xiàn)方式。要實現(xiàn)此種故障模擬需要動作的繼電器為 RELAY21、RELAY23、RELAY25、RELAY29、RELAY32、RELAY38 (內(nèi)部電阻)或者 RELAY21、RELAY23、RELAY25、RELAY29、RELAY32、RELAY48 (外部電阻)。以信號線Il和01接通后于地之間的搭接內(nèi)部電阻為例電，繼電器RELAY21、RELAY23、RELAY25這三個繼電器在接受控制信號動作之后，從Il輸入的信號依次經(jīng)過RELAY21的引腳13、弓丨腳9，由于RELAY25的引腳8和9被連接，所以信號經(jīng)過REALY25的引腳4、8、9、13，之后進入RELAY23繼電器，經(jīng)過引腳9、13回到總線，此時11和01連通。RELAY32的引腳9接地，而在RELAY29, RELAY32, RELAY38 動作以后，RELAY32 的引腳 9、13，RELAY31 的引腳 4、6，RELAY38的引腳13、11、串接電阻BRES、引腳6、4，RELAY31的引腳11、13，RELAY29的引腳9、13，直到最后的Ol形成一條通路，這樣就實現(xiàn)了線與地之間的搭接電阻的故障模擬。
具體實施方式
六結(jié)合圖9與圖10具體說明線與線之間搭接電阻的故障模擬過程。所謂線與線之間的搭接電阻是指Il和01接通，同時12和02接通，再在兩者之間搭接電阻。要實現(xiàn)這種故障模擬過程需要動作的繼電器是 REIAY21、RELAY23、RELAY25、RELAY28、RELAY30、RELAY31、RELAY33 (內(nèi)部電阻)或者 RELAY2U RELAY23, RELAY25, RELAY28, RELAY30, RELAY3URELAY34(外部電阻)。以在RELAY33的引腳8和引腳9之間搭接內(nèi)部電阻BRES為例。繼電器RELAY21、RELAY23、RELAY25動作之后，Il和01導(dǎo)通，其動作過程和具體實施方式
五中所描敘的相同。REALY28、RELAY30、RELAY31動作之后12和02導(dǎo)通。在RELAY33動作之
后，兩條通路之間接入了電阻BRES，從而完成了線與線之間搭接電阻的操作。
權(quán)利要求1.一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，其特征在于它的外形結(jié)構(gòu)是以48個繼電器為核心的繼電器單兀和固定電平插口、外接電阻插口、外部信號插口，輸入輸出總接口構(gòu)成，48個繼電器單兀按序號布置成6列8排，固定電平插口、外接電阻插口、外部信號插口和輸入輸出總接口從左至右位于該模擬板的下方位置；在48個繼電器單元AfA48中，A2、A6、A12、A16，這四個單元的繼電器RELAY2、RELAY6、RELAYl 2, RELAY 16的各自的管腳8與管腳9之間串接了一個電阻；A39 A46這8個單元的繼電器RELAY39 — RELAY46組成電阻網(wǎng)絡(luò)，要各多接一個電阻，其余36個繼電器單元的電路結(jié)構(gòu)是相同的——即Al單元的電路結(jié)構(gòu)由繼電器RELAYl、二極管Q、LED發(fā)光二極管、三極管D、電阻R1、R2、R3組成，其連接方式是繼電器的引腳I連接到+5V高電平，引腳16和三極管D的集電極C之間串接電阻R1，三極管的輸出發(fā)射極E接地；三極管D的基極B和Cl之間串接電阻R2，Cl通過輸入輸出總接口連接到故障注入控制板的I/O輸出端口，LED串接一個電阻之后，跨接在繼電器的引腳I與引腳16間，其余以此類推； 48個繼電器單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成5大模塊，其分別是固高、固低、輸出錯誤、電阻網(wǎng)絡(luò)、以及線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻這五個模塊；固高、固低、 輸出錯誤、線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻這四個模塊的輸入端口接到同一輸入信號線11/12的四條分支上；輸出端口接到同一條輸出信號線01/02的四條分支上；電阻網(wǎng)絡(luò)模塊連接到線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻上；各個模塊又各自與故障注入控制板的控制信號線連接，輸入信號線11/12、輸出信號線01/02、控制信號線都連接到輸入輸出總接口 ； 該固高模塊含有8個繼電器單元，它分為相同的兩部分；繼電器RELAYf RELAY4與電阻HIGH_RES1組成輸入信號線II、12的固高模塊的故障模擬電路，繼電器RELAYlI RELAY14與電阻HIGH_RES2組成輸出信號線01、02的固高模塊的故障模擬電路，每個繼電器的引腳16都連接到繼電器驅(qū)動電路，而管腳I則統(tǒng)一連接到+5V高電平；UUT_P0WER為通過固定電平插口所接入的固定高電平； 該固低模塊含有8個繼電器單元，它分為相同的兩部分；繼電器RELAY5 RELAY8與電阻L0ff_RESl組成輸入信號線II、12的固低模塊的故障模擬電路，繼電器RELAY15 RELAY18與電阻L0W_RES2組成輸出信號線01、02的固低模塊的故障模擬電路,每個繼電器的引腳16都連接到繼電器驅(qū)動電路，而管腳I則統(tǒng)一連接到一個+5V高電平；UUT_GND為接地端；該輸出錯誤模塊由A9、A10、A19、A20這4個繼電器單元組成，它分為相同兩部分，外部信號線EX_SIGNAL1/EX_SIGNAL2連接到繼電器的13管腳，輸入信號線11/12、輸出信號線01/02連接到繼電器的管腳9 ； 該電阻網(wǎng)絡(luò)模塊含有8個繼電器單元，它分為相同的兩部分；繼電器RELAY43 RELAY46、電阻B_R1 B_R4組成大小能調(diào)節(jié)的電阻BRES ;繼電器RELAY39 RELAY42、電阻A_Rf A_R4組成大小能調(diào)節(jié)的電阻ARES ； 該線上串電阻——線與線之間搭接電阻一一線與地之間搭接電阻模塊共含有20個繼電器單元，該模塊能模擬線上串電阻、線與線之間搭接電阻、線與地之間搭接電阻這三種故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，其特征在于繼電器RELAY2、RELAY6串接的電阻是HIGH_RES1、HIGH_RES2，其阻值范圍是25K 35KQ。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，其特征在于繼電器RELAY12、RELAY 16串接的電阻是L0W_RES1、L0W_RES2，其阻值范圍是25K 35KQ。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，其特征在于繼電器RELAY39 — RELAY42串接的電阻是A_R1 A_R4，其阻值范圍分別是1K 2K Q、10K 12K Q、30IT35KQ、70lT80KQ。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，其特征在于繼電器RELAY43 — RELAY46串接的電阻是B_R1 B_R4，其阻值范圍分別是1K 2K Q、10K 12K Q、30IT35KQ、70lT80KQ。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，其特征在于電阻R1、R2、R3的阻值范圍分別是10^15 Q ,2. 3K 3KQ和1K 1. 5K Q
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，其特征在于繼電器的型號規(guī)格是歐姆龍公司生產(chǎn)的G6AU系列。
專利摘要一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，它的外形結(jié)構(gòu)是以48個繼電器單元和固定電平插口、外接電阻插口、外部信號插口和輸入輸出總接口構(gòu)成，48個繼電器按序號布置成6列8排，固定電平插口、外接電阻插口、外部信號插口和輸入輸出總接口從左至右位于該模擬板的下方位置；48個繼電器單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成5大模塊，分別是固高、固低、輸出錯誤、線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻以及電阻網(wǎng)絡(luò)這五個模塊；前四個模塊的輸入端口接到同一輸入信號線I1/I2的四條分支上；電阻網(wǎng)絡(luò)模塊連接到線上串電阻——線與線之間搭接電阻——線與地之間搭接電阻上；各個模塊又各自與故障注入控制板的控制信號線連接；本實用新型在故障模擬測試技術(shù)領(lǐng)域里具有應(yīng)用前景。
文檔編號G05B19/042GK202548577SQ20112043742
公開日2012年11月21日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者呂凱悅, 石君友 申請人:北京航空航天大學(xué)