[实用新型]一种能模拟多种故障的故障注入模拟板

说明书

(一)技术领域

本实用新型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技术领域。 

(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。本实用新型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。 

(三)发明内容

1、目的： 

本实用新型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： 

(1)外形结构 

本实用新型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，输入输出总接口组成，它们的位置关系如图1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A1～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I1/I2、输出信号线O1/O2、控制信号C1～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，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。图3所示为A1中各部件的电路连接方式。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。 

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C1端口的控制信号。如果C1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。C1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R1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A1中各部件的位置关系；其中R？表示与A1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～35KΩ； 

其中，继电器RELAY12、RELAY16串接的电阻是LOW_RES1、LOW_RES2，其阻值范围是25K～30KΩ；