[實用新型]一種能模擬多種故障的故障注入模擬板

有效

• 申請號: 201120437427.X
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN202548577U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 石君友;呂凱悅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

(一)技術領域

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的測試性技術領域。?

(二)技術背景

故障注入是一種可靠性驗證技術，通過受控實驗向系統中刻意引入故障，并觀察系統中存在故障時的行為。目前來說故障注入技術一般分為：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完成的，通過改變環境參數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。?

現在的故障輸入設備大多數功能不夠完善，往往只能模擬一到兩種電路故障，難以滿足人們對設備可靠性的要求。所以開發一種能夠進行多種故障注入模擬的設備就顯得十分重要。?

(三)發明內容

1、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，滿足人們對設備可靠性方面的要求。其關鍵技術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、技術方案：?

(1)外形結構?

本實用新型一種能模擬多種故障的故障注入模擬板，它的外形結構是以48個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、外部信號插口，輸入輸出總接口組成，它們的位置關系如圖1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A1～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I1/I2、輸出信號線O1/O2、控制信號C1～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。各插口的詳細結構見圖2(a)-圖2(d)所示。?

(2)繼電器單元?

在48個繼電器單元A1～A48中，A2、A6、A12、A16，這四個單元的繼電器RELAY2、RELAY6、RELAY12、RELAY16的各自的管腳8與管腳9之間串接了一個電阻；A39～A46這8個單元的繼電器RELAY39-RELAY46組成電阻網絡，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構是相同的——即A1單元的電路結構由繼電器RELAY1、二極管Q、LED發光二極管、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1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，將其轉換為對應信號線的輸入端口高低電平，也就是C1端口的控制信號。如果C1端給定的是高電平，則三極管導通，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。C1端給定低電平的時候，LED導通發亮，便于找到已動作的繼電器；二極管Q的作用是防止出現反向電流，電阻R1的作用是防止三極管導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A1中各部件的位置關系；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。由于每個控制電路結構與二極管Q、發光二極管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，繼電器的型號規格是歐姆龍公司生產的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；?