[發(fā)明專(zhuān)利]一種能模擬多種故障的故障注入模擬板

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110349702.7
• 申請(qǐng)日: 2011-11-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102508452A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石君友;呂凱悅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛(ài)華

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明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(cè)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(yàn)證技術(shù)，通過(guò)受控實(shí)驗(yàn)向系統(tǒng)中刻意引入故障，并觀察系統(tǒng)中存在故障時(shí)的行為。目前來(lái)說(shuō)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。

基于硬件的故障注入是在物理級(jí)完成的，通過(guò)改變環(huán)境參數(shù)干擾硬件或者通過(guò)改變集成電路芯片管腳輸入來(lái)達(dá)到故障注入的效果。本發(fā)明中采用的就是此種方式，通過(guò)高低電平的變換來(lái)控制繼電器的通斷，從而模擬不同的故障注入。

現(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(duì)設(shè)備可靠性的要求。所以開(kāi)發(fā)一種能夠進(jìn)行多種故障注入模擬的設(shè)備就顯得十分重要。

(三)發(fā)明內(nèi)容

1、目的：

本發(fā)明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(duì)設(shè)備可靠性方面的要求。其關(guān)鍵技術(shù)在于如何通過(guò)控制信號(hào)控制繼電器的通斷來(lái)模擬不同的線路故障。

2、技術(shù)方案：

(1)外形結(jié)構(gòu)

本發(fā)明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(gè)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、外部信號(hào)插口，輸入輸出總接口組成，它們的位置關(guān)系如圖1所示，48個(gè)繼電器按序號(hào)布置成6列8排，固定電平插口、外接電阻插口、外部信號(hào)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A1～A48為繼電器單元，各繼電器單元的標(biāo)號(hào)與其含有的繼電器的標(biāo)號(hào)相同。在正確地連接繼電器單元之后，通過(guò)控制信號(hào)控制繼電器的通斷，就可以完成對(duì)不同信號(hào)線上的故障模擬。該固定電平插口的功能是接入進(jìn)行固高/固低故障模擬時(shí)所需的高/低電平；該外接電阻插口的功能是接入一個(gè)外接電阻；該外部信號(hào)插口的功能是接入模擬輸出錯(cuò)誤故障所需的外部信號(hào)；外接的輸入信號(hào)線I1/I2、輸出信號(hào)線O1/O2、控制信號(hào)C1～C48通過(guò)輸入輸出總接口進(jìn)入/流出故障注入板，同時(shí)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(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2(a)-圖2(d)所示。

(2)繼電器單元

在48個(gè)繼電器A1～A48中，A2、A6、A12、A16，這四個(gè)單元的繼電器RELAY2、RELAY6、RELAY12、RELAY16的各自的管腳8與管腳9之間串接了一個(gè)電阻；A39～A46這8個(gè)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(gè)電阻；其余36個(gè)繼電器單元的電路結(jié)構(gòu)是相同的——即A1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A1中各部件的電路連接方式。繼電器的引腳1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C1之間串接電阻R2，C1通過(guò)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(gè)電阻之后，跨接在繼電器的引腳1與引腳16間。其余以此類(lèi)推。

上文中提到的故障注入控制板已另外申請(qǐng)專(zhuān)利，它的作用是解析上位機(jī)傳來(lái)的控制指令，將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)信號(hào)線的輸入端口高低電平，也就是C1端口的控制信號(hào)。如果C1端給定的是高電平，則三極管導(dǎo)通，此時(shí)引腳4和引腳6接通，引腳13和引腳11接通，繼電器未動(dòng)作時(shí)默認(rèn)為此狀態(tài)。C1端給定低電平的時(shí)候，LED導(dǎo)通發(fā)亮，便于找到已動(dòng)作的繼電器；二極管Q的作用是防止出現(xiàn)反向電流，電阻R1的作用是防止三極管導(dǎo)通時(shí)線路中的電流過(guò)大而超過(guò)元器件的容限。

圖4所示為繼電器單元A1中各部件的位置關(guān)系；其中R？表示與A1單元不完全相同的繼電器單元中其它部件。由于每個(gè)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(shuō)明中，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，不再一一畫(huà)出控制電路和二極管Q、發(fā)光二極管LED，只畫(huà)出繼電器與重要的電阻等。

其中，繼電器的型號(hào)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～35KΩ；

其中，繼電器RELAY12、RELAY16串接的電阻是LOW_RES1、LOW_RES2，其阻值范圍是25K～30KΩ；