一种能模拟多种故障的故障注入模拟板制造技术

一种能模拟多种故障的故障注入模拟板，它的外形结构是以48个继电器单元和固定电平插口、外接电阻插口、外部信号插口和输入输出总接口构成，48个继电器按序号布置成6列8排，固定电平插口、外接电阻插口、外部信号插口和输入输出总接口从左至右位于该模拟板的下方位置；48个继电器单元内部结构组成5大模块，分别是固高、固低、输出错误、线上串电阻——线与线之间搭接电阻——线与地之间搭接电阻以及电阻网络这五个模块；前四个模块的输入端口接到同一输入信号线I1/I2的四条分支上；电阻网络模块连接到线上串电阻——线与线之间搭接电阻——线与地之间搭接电阻上；各个模块又各自与故障注入控制板的控制信号线连接；本实用新型专利技术在故障模拟测试技术领域里具有应用前景。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种能模拟多种故障的故障注入模拟板，属于故障注入模拟技术的测试性
(二)技术背景故障注入是一种可靠性验证技术，通过受控实验向系统中刻意引入故障，并观察系统中存在故障时的行为。目前来说故障注入技术一般分为基于硬件的故障注入、基于软件的故障注入以及基于仿真的故障注入。基于硬件的故障注入是在物理级完成的，通过改变环境参数干扰硬件或者通过改变集成电路芯片管脚输入来达到故障注入的效果。本技术中采用的就是此种方式，通过高低电平的变换来控制继电器的通断，从而模拟不同的故障注入。现在的故障输入设备大多数功能不够完善，往往只能模拟一到两种电路故障，难以满足人们对设备可靠性的要求。所以开发一种能够进行多种故障注入模拟的设备就显得十分重要。
技术实现思路
I、目的本技术的目的在于提供一种能模拟多种故障的故障注入模拟板，满足人们对设备可靠性方面的要求。其关键技术在于如何通过控制信号控制继电器的通断来模拟不同的线路故障。2、技术方案(I)外形结构本技术一种能模拟多种故障的故障注入模拟板，它的外形结构是以48个继电器为核心的继电器单兀和固定电平插口、外接电阻插口、外部信号插口，输入输出总接口组成，它们的位置关系如图I所示，48个继电器按序号布置成6列8排，固定电平插口、外接电阻插口、外部信号插口和输入输出总接口从左至右位于该模拟板的下方位置。图中Al A48为继电器单元，各继电器单元的标号与其含有的继电器的标号相同。在正确地连接继电器单元之后，通过控制信号控制继电器的通断，就可以完成对不同信号线上的故障模拟。该固定电平插口的功能是接入进行固高/固低故障模拟时所需的高/低电平；该外接电阻插口的功能是接入一个外接电阻；该外部信号插口的功能是接入模拟输出错误故障所需的外部信号；外接的输入信号线11/12、输出信号线01/02、控制信号Cl C48通过输入输出总接口进入/流出故障注入板，同时输入输出总接口还提供高电平VDD与接地端GND的接口。各插口的详细结构见图2(a)-图2(d)所示。(2)继电器单元在48个继电器单元Al A48中，A2、A6、A12、A16，这四个单元的继电器RELAY2、RELAY6、RELAYl 2, RELAY 16的各自的管脚8与管脚9之间串接了一个电阻；A39 A46这8个单元的继电器RELAY39-RELAY46组成电阻网络，相比其它单元要各多一个电阻；其余36个继电器单元的电路结构是相同的——即Al单元的电路结构由继电器RELAY1、二极管Q、LED发光二极管、三极管D、电阻R1、R2、R3组成。图3所示为Al中各部件的电路连接方式。继电器的引脚I连接到+5V高电平，引脚16和三极管D的集电极C之间串接电阻R1，三极管的输出发射极E接地；三极管D的基极B和Cl之间串接电阻R2，Cl通过输入输出总接口连接到故障注入控制板的I/O输出端口，LED串接一个电阻之后，跨接在继电器的引脚I与引脚16间。其余以此类推。上文中提到的故障注入控制板已另外申请专利，它的作用是解析上位机传来的控制指令，将其转换为对应信号线的输入端口高低电平，也就是Cl端口的控制信号。如果Cl端给定的是高电平，则三极管导通，此时引脚4和引脚6接通，引脚13和引脚11接通，继电器未动作时默认为此状态。Cl端给定低电平的时候，LED导通发亮，便于找到已动作的继电器；二极管Q的作用是防止出现反向电流，电阻Rl的作用是防止三极管导通时线路中的电流过大而超过元器件的容限。图4所示为继电器单元Al中各部件的位置关系；其中R 表示与Al单元不完全相同的继电器单元中其它部件。由于每个控制电路结构与二极管Q、发光二极管LED组成与连接方式都相同，所以在后面的图形中说明中，为了简单起见，不再一一画出控制电路和二极管Q、发光二极管LED，只画出继电器与重要的电阻等。其中，继电器的型号规格是欧姆龙公司生产的G6AU系列；其中，继电器RELAY2、RELAY6串接的电阻是HIGH_RES1、HIGH_RES2，其阻值范围为25K 35KQ ；其中，继电器RELAY12、RELAY16串接的电阻是L0W_RES1、L0W_RES2，其阻值范围是25K 30KQ ；其中，继电器RELAY39-RELAY42串接的电阻是A_R1 A_R4，其阻值范围分别是IK 2KQ、10K 12KQ、30K 35KQ、70K 80KQ ；其中，继电器RELAY43-RELAY46串接的电阻是B_R1 B_R4，其阻值范围是其阻值范围分别是 IK 2KQ、10K 12KQ、30K 35KQ、70K 80KQ ；其中，电阻R1、R2、R3的阻值范围分别是10 15Q、2. 3K 3KQ和IK I. 5KQ。(3)内部结构即各继电器单元之间的连接48个继电器单元按内部结构及功能组成5大模块。它们分别是固高、固低、输出错误、电阻网络、以及线上串电阻一线与线之间搭接电阻一线与地之间搭接电阻这五个模块。各个模块之间的连接关系如图5所示。固高、固低、输出错误、线上串电阻——线与线之间搭接电阻——线与地之间搭接电阻这四个模块的输入端口接到同一输入信号线11/12的四条分支上；输出端口接到同一条输出信号线01/02的四条分支上；电阻网络模块连接到线上串电阻——线与线之间搭接电阻——线与地之间搭接电阻模上；各个模块又各自与故障注入控制板的控制信号线连接。输入信号线11/12、输出信号线01/02、控制信号线都连接到输入输出总接口。I固高模块该固高模块含有8个继电器单元，它分为相同的两部分，如图6中所示。继电器RELAYl RELAY4与电阻HIGH_RES1组成输入信号线II、12的固高模块的故障模拟电路，继电器RELAY11 RELAY14与电阻HIGH_RES2组成输出信号线01、02的固高模块的故障模拟电路。每个继电器的引脚16都连接到继电器驱动电路，而管脚I则统一连接到+5V高电平。UUT_P0WER为通过固定电平插口所接入的固定高电平。固高模块的功能是通过控制继电器的通断就可以模拟输入信号线与输出信号线上的固定高电平故障。其中电阻HIGH_RES1、HIGH_RES2的作用是防止电路接通时电路中的电流过大。假如要实现Il线上固高故障模拟则需要动作的继电器是RELAY3、RELAY2 (选用内部电阻)或者RELAY3、RELAYl (选用外部电阻)，如果选用内部电阻，则RELAY3、RELAY2动作之后，内总线Il通过HIGH_RES1与UUT_P0WER相连，其中UUT_P0WER是被测对象输出的高电平。其它信号线的固高故障模拟过程相似。2固低模块该固低模块含有8个继电器单元，它分为相同的两部分，如图7中所示。继电器RELAY5 RELAY8与电阻L0W_RES1组成输入信号线11、12的固低模块的故障模拟电路，继电器RELAY15 RELAY18与电阻L0W_RES2组成输出信号线01、02的固低模块的故故障模拟 电路。每个继电器的引脚16都连接到继电器驱动电路，而管脚I则统一连接到一个+5V高电平。UUT_GND为接地端。固低模块的功能是模拟输入信号线II、12与输出信号线01、02上的固定低电平故障。其中电阻L0W本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能模拟多种故障的故障注入模拟板，其特征在于：它的外形结构是以48个继电器为核心的继电器单元和固定电平插口、外接电阻插口、外部信号插口,输入输出总接口构成，48个继电器单元按序号布置成6列8排，固定电平插口、外接电阻插口、外部信号插口和输入输出总接口从左至右位于该模拟板的下方位置；在48个继电器单元A1~A48中，A2、A6、A12、A16，这四个单元的继电器RELAY2、RELAY6、RELAY12、RELAY16的各自的管脚8与管脚9之间串接了一个电阻；A39~A46这8个单元的继电器RELAY39—RELAY46组成电阻网络，要各多接一个电阻，其余36个继电器单元的电路结构是相同的——即A1单元的电路结构由继电器RELAY1、二极管Q、LED发光二极管、三极管D、电阻R1、R2、R3组成，其连接方式是继电器的引脚1连接到+5V高电平，引脚16和三极管D的集电极C之间串接电阻R1，三极管的输出发射极E接地；三极管D的基极B和C1之间串接电阻R2，C1通过输入输出总接口连接到故障注入控制板的I/O输出端口，LED串接一个电阻之后，跨接在继电器的引脚1与引脚16间，其余以此类推；48个继电器单元内部结构组成5大模块，其分别是固高、固低、输出错误、电阻网络、以及线上串电阻——线与线之间搭接电阻——线与地之间搭接电阻这五个模块；固高、固低、输出错误、线上串电阻——线与线之间搭接电阻——线与地之间搭接电阻这四个模块的输入端口接到同一输入信号线I1/I2的四条分支上；输出端口接到同一条输出信号线O1/O2的四条分支上；电阻网络模块连接到线上串电阻——线与线之间搭接电阻——线与地之间搭接电阻上；各个模块又各自与故障注入控制板的控制信号线连接，输入信号线I1/I2、输出信号线O1/O2、控制信号线都连接到输入输出总接口；该固高模块含有8个继电器单元，它分为相同的两部分；继电器RELAY1~RELAY4与电阻HIGH_RES1组成输入信号线I1、I2的固高模块的故障模拟电路，继电器RELAY11～RELAY14与电阻HIGH_RES2组成输出信号线O1、O2的固高模块的故障模拟电路，每个继电器的引脚16都连接到继电器驱动电路，而管脚1则统一连接到+5V高电平；UUT_POWER为通过固定电平插口所接入的固定高电平；该固低模块含有8个继电器单元，它分为相同的两部分；继电器RELAY5~RELAY8与电阻LOW_RES1组成输入信号线I1、I2的固低模块的故障模拟电路，继电器RELAY15～RELAY18与电阻LOW_RES2组成输出信号线O1、O2的固低模块的故障模拟电路，每个继电器的引脚16都连接到继电器驱动电路，而管脚1则统一连接到一个+5V高电平；UUT_GND为接地端；该输出错误模块由A9、A10、A19、A20这4个继电器单元组成，它分为相同两部分，外部信号线EX_SIGNAL1/EX_SIGNAL2连接到继电器的13管脚，输入信号线I1/I2、输出信号线O1/O2连接到继电器的管脚9；该电阻网络模块含有8个继电器单元，它分为相同的两部分；继电器RELAY43~RELAY46、电阻B_R1~B_R4组成大小能调节的电阻BRES；继电器RELAY39~RELAY42、电阻A_R1~A_R4组成大小能调节的电阻ARES；该线上串电阻——线与线之间搭接电阻——线与地之间搭接电阻模块共含有20个继电器单元，该模块能模拟线上串电阻、线与线之间搭接电阻、线与地之间搭接电阻这三种故障。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石君友，吕凯悦，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：实用新型
国别省市：