BE1020310A5 - Signaaltestcircuit en werkwijze. - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een systeem voor het testen van een ingangssignaal (100). Het systeem omvat - een testsignaalopwekkingsblok (103) dat een testsignaal (25) produceert op basis van testparameters bekomen uit ingangssignaal-analyse, - een ingangscircuit (101) omvattende middelen voor het superponeren van genoemd testsignaal (25) op genoemd ingangsignaal (100), - een testinterface (102) in verbinding met genoemd ingangscircuit en aangepast voor het analyseren van karakteristieken van het ingangssignaal en testsignaal, - een testcontrole-eenheid (105) in verbinding met genoemde testinterface (102) en genoemd testsignaalopwekkingsblok (103) en ingericht voor het definiëren van geüpdatete testparameters.

Description

SIGNAALTESTCIRCUIT EN WERKWIJZE Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het gebied van circuits voor het testen van ingangssignalen en werkwijzen voor het uitvoeren van het testen van dergelijke ingangssignalen.

Achtergrond van de uitvinding

In talrijke toepassingen en in het bijzonder in veiligheidstoepassingen is het essentieel om ingangssignalen te testen alvorens ze in hun toepassing te gebruiken, of tijdens de toepassing het circuit te testen. Vaak vindt het testen van deze interfaces plaats door een referentiesignaal op de ingang aan te brengen door hetcircuit-ingangspad te veranderen. Door dit te doen, wordt er een loskoppeling van het oorspronkelijke ingangspad gemaakt.

In sommige gevallen is de toestand van het oorspronkelijke ingangspad echter niet bekend; daardoor wordt het als een risico beschouwd om het ingangspad naar een andere bron te schakelen, aangezien het niet gegarandeerd kan worden dat terugschakelen naar de oorspronkelijke bron op correcte manier zal gebeuren, of dat conclusies betreffende het ontkoppelde gedeelte relevant zijn.

Verder is het wenselijk het ingangsschakelsysteem ook tijdens de online-werking te kunnen verifiëren. Door route-verstorende verificatietechnieken te gebruiken kan het signaal van belang niet meer' worden gecontroleerd en functionaliteit als zodanig houdt op.

Bekende oplossingen verlaten zich op harde overschakeling van de ingangsverbinding naar een referentiesignaal.. Wanneer het ingangspad wordt geopend, kan in deze gevallen een juiste schakeling terug naar het oorspronkelijke ingangspad nadat de test is gedaan niet worden gegarandeerd. Verder staan de oplossingen van de stand van de techniek niet het continu controleren van het ingangscircuit toe met betrekking tot signaalcontinuïteit, signaalniveau en bijvoorbeeld digitalisatorinterfacecorrectheid.

Bovendien bestaat er geen methodologie om op een intelligente en gestructureerde manier toetsing van specifieke paraméters te implementeren om een vermindering van de testonderdelen mogelijk temaken, wat voorziet in bepaalde compensaties op de uitgangstrappen in functie van testhandelingen geleverd op de ingangstrap.

Dienovereenkomstig is er een behoefte aan het ondervangen van het bezwaar om het oorspronkelijke ingangspad te moeten verstoren terwijl ingangssignaalmeting wordt uitgevoerd. Er is ook een behoefte aan een ! intelligente oplossing om het correcte gedrag van de ingangscircuits en het ingangssignaal zélf te bepalen.Nauw daarmee verbonden is er een behoefte aan het melden van problemen (fout, waarschuwing) en inwerken op het uitgangssignaal.

Samenvatting van de uitvinding

Het is een doel van de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding voor een oplossing te zorgen voor interfacetoetsing die ruimte laat voor het uitvoeren van tests op een niet-verstorende manier, waarbij de noodzaak om het ingangspad te veranderen wordt vermeden. Het is een volgend doel om een oplossing te presenteren voor het op een intelligente manier testen van signaalparameters.

De bovenstaande doelstelling wordt bewerkstelligd door een inrichting en werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding ondervangen het bezwaar van het moeten loskoppelen van het oorspronkelijke ingangspad terwijl . ingangssignaaltoetsing wordt uitgevoerd. Bij de oplossing volgens de uitvinding is het duidelijk bepaalbaar of het testcircuit nog steeds is aangebracht of niet. Als het testsysteem niet is aangebracht, kan het gegarandeerd worden dat de correcte normale ingangsomstandigheden van toepassing zijn. De uitvinding waarborgt echter ook dat in het géval het testsignaal nog steeds aanwezig is, het signaal van belang nog steeds van het testsignaal kan worden geïsoleerd, wat zelfs tijdens normale werking controle van het analoge ingangscircuit mogelijk maakt.

Meer in het bijzonder heeft de uitvinding in een eerste aspect betrekking op een systeem voor het testen van een ingangssignaal. Het systeem omvat - een testsignaalopwekkingsblok ingericht voor het produceren van een testsignaal, - een ingangscircuit omvattende middelen voor het superponeren van genoemd testsignaal op genoemd ingangssignaal, - een testinterface in verbinding met genoemd ingangscircuit en aangepast voor het analyseren van karakteristieken van genoemd ingangssignaal en genoemd testsignaal, - een testcontrole-eenheid in verbinding met genoemde testinterface en genoemd testsignaalopwekkingsblok en ingericht voor hetselecteren van additionele karakteristieken van genoemd testsignaaldie afwezig zijn in genoemd ingangssignaal.

In het ingangscircuit wordt het gegarandeerd dat er geen loskoppeling nodig is om metingen met het testsignaal uit te voeren: het testsignaal wordt op het aangebrachte ingangssignaal gesuperponeerd. In het testinterfaceblok kunnen het gesuperponeerde testsignaal en ingangssignaal worden geanalyseerd. De testcontrole-eenheid ontvangt informatie van de testinterfaces en bepaalt specificaties voor het op te wekken testsignaal. Deze specificaties worden aan het testsignaalopwekkingsblok doorgegeven, waar het feitelijke testsignaal wordt geproduceerd en uitgevoerd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het ingangscircuit een somversterker. Een dergelijk somversterkeringangscircuit garandeert een exacte compensatie in het geval van een fout door verkeerde schakeling van het testsignaal op de ingangssignaalmultiplexer. In het geval de compensatie digitaal wordt uitgevoerd, is in sommige configuraties (bv. een somversterker met versterkingsfactor 2) slechts een verschuiving van één bit nodig om de gepaste versterking te implementeren.

In een andere Voorkeursuitvoeringsvorm is het ingangscircuit een galvanische geïsoleerde koppeling.

Bij voorkeur omvat het systeem verder een uitgangstrap.

Door ook de uitgangstrap te controleren en te regelen, kan de uitgangstrap door gebruik te maken van deze generieke werkwijze in een “veilige” toestand.worden gebracht in het geval ingangssignaalproblemen zouden worden gedetecteerd. Als zodanig voorziet de werkwijze niet alleen in een duidelijke rapportering betreffende een probleem op het ingangscircuit, maar zij voorziet ook in een aanpassing van het uitgangssignaal dat een impliciet overtollig effect op de evaluatie van een bepaald signaal veroorzaakt. Dit overtollige effect kan van groot belang zijn voor veiligheidsgerelateerde inrichtingen. Deuitgangstrap is bij voorkeur ingericht voor het compenseren van testparameters.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm wordt de testcontrole-eenheid aangepast voor het uitvoeren naar de uitgangstrapvan een indicatie van veilige toestand.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem verder multiplexmiddelen voor het multiplexen van een groot aantal signalen, uitgevoerd door een groot aantal ingangscircuits. Verschillende ingangssignalen kunnen zodoende met gebruikmaking van eenzelfde testsignaal tegelijkertijd worden getest. In dat geval is de testinterface bij voorkeur ingericht om signalen gevoed te krijgen in een stijl op tijdverdelingsmultiplexbasis (of een combinatie van permanente, tijdelijke of tijdverdelingsmultiplexverwerking). Andere multiplexoplossingen kunnen echter ook worden beoogd. Bij voorkeur komen de aan de testinterface gevoede signalen van de uitgangstrap of van de ingangscircuits.

Het controleblok omvat bij voorkeur een testarrangeerder voor het bepalen van de volgorde van te gebruiken parameters.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het controleblok ingericht voor het uitvoeren van een algoritme voor het bepalen van testparameters voor het testsignaal. .

De uitvinding presenteert ook een werkwijze voor prestatieanalyse van een signaal gedragen over het ingangscircuit en sicjnaaimanipulatie in functie van de toestand ervan, of van de tests uitgevoerd teneinde een betrouwbaar en onderbroken signaal aan systemen van hoger niveau té verschaffen. Meer in het bijzonder omvat de werkwijze voor het testen van een ingangssignaal de stappen van - het aanbrengen van een ingangssignaal, - het superponeren van een testsignaal op het ingangssignaal, - het uitvoeren van een analyse öp de superpositie van genoemd testsignaal en genoemd ingangssignaal,

; I

- het bepalen van instellingen voor het uitvoeren van genoemd testen uit genoemde analyse en het modificaties voor genoemd testsignaal ontlenen aan genoemdeinstellingen, - het produceren van een geüpdatet testsignaal dat genoemde modificaties weerspiegelt voor het continueren van het testen.

Wanneer een toetsing wordt gestart, beschikt men uiteraard alleen over het ingangssignaal. Het ingangssignaal wordt geanalyseerd en op basis van die analyse worden testinstellingén bepaald, evenals specificaties voor het testsignaal. Deze informatie wordt aan het testsignaalopwekkingsblok geleverd, waar het feitelijke testsignaal wordt gemaakt. Het testsignaal wordt vervolgens aangebracht op het ingangscircuit, waar het op het ingangssignaal wordt gesuperponeerd. Vanaf dat moment wordt de superpositie van testsignaal en ingangssignaal geanalyseerd en het testsignaal wordt verder geüpdatet op basis vananalyse van de superpositie, zoals boven uitgelegd.

Voor doeleinden van het samenvatten van de uitvinding en de voordelen die boven de stand van de techniek worden bereikt, zijn hierboven bepaalde doelen en voordelen van de uitvinding beschreven. Het spreekt natuurlijk vanzelf dat niet noodzakelijkerwijs alle dergelijke doelen of voordelen conform een specifieke uitvoeringsvorm van de uitvindirigkunnen worden bereikt.

De bovenstaande en andere aspecten van de uitvinding zullen duidelijk zijn uit, en zullen worden toegelicht met verwijzing naar, de hierna beschreven uitvoeringsvorm(en).

Korte beschrijving van de figuren

De uitvinding zal nu,bij wijze van voorbeeld, met verwijzing naar de begeleidende figuren verder worden beschreven, waarbij:

Fig. 1 een blokschema van hoog niveau van het systeem volgens de uitvinding voorstelt.

Fig. 2 stelt een gedetailleerd blokschema voor van een uitvoeringsvorm van het systeem van de uitvinding.

Fig. 3 stelt de dataverbindingen voor die door het testalgoritme worden gebruikt.

Fig. 4 stelt een blokschema voor van een uitvoeringsvorm op basis van directe parallelle somversterking.

Fig. 5 stelt een blokschema voor van een uitvoeringsvorm op basis van een galvanische testsignaalinvoeging.

Fig. 6 stelt een voorbeeld voor van testsignaalaanpassing in functie van de onderzochte ingangscircuitparameter die validatie van kwantitatieve aspecten van de ingangscircuits mogelijk maakt.

Fig. 7 stelt een blokschema voor van een uitvoeringsvorm pp basis van zowel een galvanische testsignaalinvoeging als de parallelle somversterking.

Fig. 8 stelt een feitelijk implementatievoorbeeld voor.

De figuren zijn slechts schematisch en zijn niet-beperkend. In de figuren kan vanwege illustratieve doeleinden het formaat van enkele van de elementen overdreven zijn en niet op schaal getekend.

Referentietekens in de conclusies moéten niet als de omvang beperkend wordén geïnterpreteerd.

In de verschillende figuren verwijzen dezelfde referentietekens naar dezelfde of analoge elementen.

Gedetailleerde beschrijving van illustratieve uitvoeringsvormen

De onderhavige uitvinding zal worden beschreven met betrekking tot specifieke uitvoeringsvormen en met verwijzing naar bepaalde figuren, maar de uitvinding wordt daar niet tot beperkt maar uitsluitend door de conclusies.

\

De in deze uitvinding gepresenteerde oplossing ondervangt de beperking van het moeten loskoppelen van het oorspronkelijke ingangspad terwijl ingangssignaaltoetsing wordt uitgevoerd. Het zal duidelijk bepaalbaarzen of het testcircuit nog steeds is aangebracht of niet. Als het testsysteem niet is aangebracht, kan men garanderen dat de correcte normale ingangstoestand van toepassing is. Maar ook in het geval dat het testsignaal nog steeds aanwezig is, kan het signaal van belang, d.w.z. het ingangssignaal, nog steeds van het testsignaal worden geïsoleerd, wat controle van het ingangssignaal zelfs tijdens normale werking mogelijk maakt: Er kan een enkelvoudige testsignaalgenerator en anaiysator voor meervoudige ingangen worden gebruikt. Dit betekent een optimalisatie met betrekking tot volume, kosten alsook betrouwbaarheid. Er kan echter ook meer dan één testsignaalgenerator en analysator worden gebruikt.

In Fig. 1 wordt een algemeen overzicht van het systeem volgens de uitvinding verschaft. Een ingangssignaal (100) wordt op een ingangscircuit (101) aangebracht waarbij een testsignaal op het ingangssignaal kan worden gemultiplext. Het ingangssignaal vormt de golfvorm die onderzocht wordt. Die golfvorm kan intern (bv. een sinuszwaaisignaal dat het mogelijk maakt de ingangscircuitfilterkarakteristieken te verifiëren) of extern (bv. een correct extern sensorsignaal dat een signaalniveau hoger dan 4 mA produceert) zijn. In het ingangscircuit worden de aangebrachte signalen verwerkt. Het ingangscircuit (101) omvat bij voorkeur één of meer subcircuits om het signaal aan de vereisten van het systeem dat met dit omgaat verwerkt aan te passen. Het signaal dat uit het ingangscircuit (101) komt, wordt aan één of meer testinterfaces (102) gevoed, waarbij verschillende functies worden geïmplementeerd voor het analyseren van bepaalde signaalaspecten. De testinterfacecircuits zijn ingericht voor het opereren op de testparameters van belang en voor het overeenkomstig het genoemde (bv. samenhangend met filteren) instellen van bepaalde karakteristieken. De resulterende signalen van de testinterfaces worden aan een testcontrole-eenheid (105) doorgegeven. De laatstgenoemde omvat één of meer logische eenheden die een gecorreleerde testapplicatie, testanalyse, testrapportering en uitgangssignaalcontrole verschaffen. Een testsignaalopwekkingsblok (103) aangesloten op de testcontrole-eenheid is aangepast voor het opwekken van een feitelijk testsignaal dat voldoet aan bepaalde specificaties die uit de testcontrole-eenheid worden ontvangen. Eén of meer uitgangstrappen (104) verschaffen een uitgangssignaal dat representatief is voor het corresponderende ingangssignaal of voor de toestand waarin het ingangssignaal zich bevindt.

In de testcontrole-eenheid (105) worden de instellingen voor het uitvoeren van de test voorbereid op basis van een testalgoritme dat kennis bevat over de fysische parameters van het signaal, het ingangscircuit (101) en de uitgangstrap (104). Zodra de testcontrple de feitelijke testparameters heeft vastgesteld, worden de karakteristieken van de testsignalen (zoals ontbrekende frequentiecomponenten, of signaalniveaus) bepaald en doorgegeven aan het testsignaalopwekkingsblok (103), waar het feitelijke op het ingangssignaal te superponeren fysische testsignaal wordt opgewekt.

Afhankelijk van het testsignaal en de manier waarop. het testsignaal wordt gemoduleerd naar het signaal van belang, wordt de uitgangstrap op een zodanige wijze gereguleerd dat het opgewekte uitgangssignaal representatief is voor de toestand van het ingangssignaal of de toestand waarin het ingangscircuit zich bevindt.

De toestand van het uitgangssignaal dat de uitgangstrap verlaat, wordt gecontroleerd door een vergelijkbare testinterface als degene die wordt aangebracht op het ingangssignaal om juist gedrag van de uitgangstrap te valideren. Qp deze manier kan men waarborgen dat de compensatie van het uitgangssignaal op correcte wijze wordt uitgevoerd.

De testcontrole-eenheid (105) kan ook een interface richting een systeem van hoger niveau bevatten dat de interne status van het testsysteem communiceert. De testcontrole-eenheid kan in één uitvoeringsvorm worden bestuurd teneinde bepaalde tests te starten ofte stoppen.

In sommige toepassingen bevat het ingangscircuitblok (101) alleen middelen voor het bereiken van een superpositie van het ingangssignaal en het testsignaal, zoals bv. een multiplexer of een relais, en het is ingericht voor het rechtstreeks met de testinterface verbinden van het resulterende gesuperponeerde signaal. In andere toepassingen bevat het ingangscircuit bovendien één of meer componenten zoals een signaalversterker, een offsetverschuiver, filters, beschermingsinrichtingen enzovoorts. Hetzelfde kan worden gezegd met betrekking tot de uitgangstrap. In bepaalde uitvoeringsvormen worden het ingangscircuit en de uitgangstrap zelfs bestuurd door de testcontrole-eenheid.

In Fig. 2 wordt een gedetailleerd blokschema van een uitvoeringsvorm van het systeem volgens de uitvindingverschaft. Het onderzochte ingangssignaal (100) kan afkomstig zijn van een signaalgenerator die kan opereren als ingangssignaalbron. In de praktijk kan deze als een sensor of elk ander type signaal opwekkende inrichting worden geïmplementeerd. Het ingangssignaal kan analoog of digitaal zijn. Optioneel kan een testsignaalisolator (2) worden verschaft om een galvanische isolatie tussen het testsignaal en het ingangssignaal te vestigen. Via een multiplexer (3) kan het testsignaal worden verbonden met het ingangssignaal onder controle van de fysieke laag van het testsignaalcontroleblok (103). Het ingangssignaalmultiplexerblok kan als een multiplexinrichting worden geïmplementeerd, maar het kan ook een modulator zijn. Verder het signaalpad af kan de ingangsversterking van het ingangssignaal door een ingangssignaalversterkingsbijstellingsblok (4) worden bijgesteld. Een filterreguleringsblok (5) laat ruimte voor het veranderen ' van de ingangssignaalfilterkarakteristieken. In een signaalkwantificator (6) wordt het analoge signaal in een andere representatie omgezet. Dit kan een analoog-naar-digitaal-omzetting zijn of zelfs een eenvoudige drempeldetectie die voor een digitaal signaalvan belang kan zijn.

In de fysische laag van het testsignaalcontroleblok (103) wordt een testsignaal opgewekt, mogelijk samen met controlesignalen van het ingangsschakelsysteem, op basis van de ontvangen ingangsparameter(s) van het testsignaal. Dit kan - onder andere - inhouden het regelen van de instelling van de testsignaalmultiplexer (3), de 'instelling van de versterking van de ingangsversterker (4) en de instellingen van de ingangsfilter (5). Het feitelijke testsignaal wordt in de testsignaalgenerator (8) opgewekt. Het ingangsversterkingscontroleblok (9) omvat ingangssignaalversterkingscontrollermiddelen voor het regelen van de ingangssignaalversterking (4) op basis van de ingangsparameters (P1, P2, P3) van de testsignaalgenerator. Hier vandaan voert de ingangssignaalversterkingscontrole een op het versterkingsbijstellingsblok (4) aan te brengen signaal uit. Exact hetzelfde kan worden gezegd voor het ingangsfiltercontroleblok (10). Controleblok (103) omvat de ingangssignaalfiltercontrolemiddelen (10) om op basis van de ingangsparameters (P1, P2, P3) van de testsignaalgenerator de filterinstellingen van de ingangssignaalfilter (5) te regelen en om een corresponderend signaal naar de ingangssignaalfilter (5) uit te voeren. Controller (103) omvat verder een testgeneratorparametercontroleblok (11), dat de golfvorm van het testsignaal bepaalt. Er kan een groot aantal van dergelijke elementen zijn, die op een consistente manier door het testgeneratorblok (19) zélf worden geregeld. De volgende testsignaalparameters kunnen bijvoorbeeld worden geregeld: amplitude, frequentie, golfvorm, monstertabel (complexe signaalvorm), ...

In de testinterface (102) wordt het testparameteringangsfilterblok (12) bestuurd door een testparameterverificatie-eenheid (.16). De filterkarakteristieken van dit testparameteringangsfilterblok (12) worden ingesteld in functie van de te controleren testparameter. De belangrijkste taak van het testparameteringangsfilterblok (12) is de relevante ingangssignaaldata door te geven teneinde optimale verificatie uit te voeren van de testparameter(s) van belang, gemoduleerd door de testgenerator of aanwezig in het natuurlijke gedrag van het ingangssignaal. In de testparameterextractor (13) wordt op basis van het ingangssignaal met betrekking tot de testparameter van belang een specifieke analyse uitgevoerd op het aangebrachte ingangssignaal. Dit element kan bv. het niveau van een bepaalde frequentiecomponent bepalen, de topwaarde van het aangebrachte ingangscircuit, ... De uitvoer van de extractor (13) wordt op een testparametercomparator (14) aangebracht, waarbij de geëxtraheerde testparameter wordt geverifieerd tegen een vooraf gedefinieerde toestand bestuurd door een testparameterschatter (17). Deze toestand is afhankelijk van de uit te voeren test en kan bv. uitdrukken of een bepaalde frequentiecomponent in het aangebrachte signaal aanwezig is, of deze frequentie een bepaald niveau heeft (<, >, =), of aan een topwaarde wordt voldaan, voldoet aan een bepaald spectrum, een bepaald niveau overschrijdt, ... Dit kan allemaal worden gedefinieerd tegen specifieke toleranties. De testparameteranalysator (15) legt de uitslag van de testparametercomparator (14) vast. -

Het testverificatieblok (16) is verantwoordelijk voor het besturen van de testparameterextractor (13) en de testparameteringangsfilter (12). Het produceert ook de toestand voor parameterevaluatie en produceert de conclusie betreffende de analyse van de parameter van belang.

De parameterschatter (17) bevat de verwachte context om de geëxtraheerde parameter tegen te meten. De Context wordt door het testverificatieblok (16) op dit element toegepast. De schatter kan één enkele waarde bevatten, zoals bv. een drempel, maar kan net zo goed een volledig spectrum zijn, of een topwaarde, ...

Het testcontroleblok (105) omvat een testanalysator (18), een testgenerator (19), een testarrangeerder (21) en een generieke testcontrole-eenheid (20).

De testanalysator (18) combineert de resultaten van individuele testparameteranalysatoren (15) in de testinterfaces'(102) en evalueert, afhankelijk van de toestand van de testarrangeerder (21), of de invoer of de verschillende invoeren in een goede vorm is/zijn, d.w.z. of de ingangscircuits zich gedragen zoals verwacht. Als dit niet het geval is, zal een alarm worden geproduceerd. De uitslag van deze algehele testanalyse wordt aan het generieke testcontroleblok (20) gerapporteerd. De testanalysator kan dok de toèstand van het uitgangssignaal in verschillende posities in de uitgangstrap ervan verifiëren.

Een belangrijke rol in de werking van het systeem en meer in het bijzonder van het testcontroleblok (105) wordt gespeeld door de testgenerator (19). Hij draagt de testparametertoestanden over aan het testsighaalopwekkingsblok (103), de informatie in aanmerking nemend die reeds in het ingangssignaal beschikbaar is en additionele karakteristieken aan het testsignaal opleggend teneinde de totale ingangssignaalpadtestdekking te vergroten. Hij brengt ookgebaseerd op de status van de testarrangeerder (21) testparameters aan op de individuele testverificatieblokken (16). De testgenerator (19) bepaalt ook de op de uitgangssignaalcomponenten aan te brengen condities.

Het generieke testcontroleblok (20) verschaft een interface naar een systeem van hogere orde en maakt het starten van het testen of een specifiek deel daarvan op één of meer ingangssignalenmogelijk. De status van het testen wordt door dit blok (20) gerapporteerd. Dit omvat de toestand van de testonderdelen evenals de toestand van de geselecteerde ingangssignalen. De rapportering heeft betrekking op het exacte type problemen dat met betrekking tot de geteste signalen wordt gedetecteerd (bv. ingangssignaalniveau te hoog) en/of de rapportering met betrekking tot de testonderdelen zélf, bv. dat het testsignaal niet zichtbaar was in het geanalyseerde signaal, mogelijk vanwege een ingangsmultiplexerfout. Het moet worden opgemerkt dat in bepaalde uitvoeringsvormen door een systeem van een hoger niveau toegang kan worden verkregen tot het controleblok om een test af te dwingen of om testsysteemparameters te veranderen of om bepaalde informatie (status, interne toestand, alarmen, waarschuwingen, parameterinstellingen, ...) af te lezen. In dé testarrangeerder (21) wordt de vereiste invoer voor de testanalysator (18) en de testgenerator (19) geproduceerd teneinde een gecorreleerde uitvoering te plannen van alle individuele tests op de ingangssignalen die achter elkaar en/of parallel worden uitgevoerd. Deze generator regelt ook het uitgangssignaalpad teneinde compensaties voor de uitgevoerde tests uit te voeren of om de uitvoer in een “veilige” toestand te brengen. De testarrangeerder (21) start een bepaalde activiteit onder controle van het generieke testcontroleblok (20).

De uitgangssignaalfilter (22) in de uitgangstrap (104) waarborgt dat er geen intrusief testsignaal, potentieel gemoduleerd op het natuurlijke ingangssignaal, in dit bruikbare signaal vermengd blijft. De filterinstellingen kunnen met het oog op de aangebrachte testparameters door de testgenerator (19) worden aangepast.

De instellingen van de uitgangssignaalversterkingstrap (23) zijn door de testgenerator (19) in functie van de aangebrachte testparametersaan tepassen. Dit kan nuttig zijn indien het ingangssignaalniveau door het aanbrengen van bepaalde ingangscircuitinstellingenwordt gemodificeerd. Dit kan ook worden gebruikt om een bepaalde veilige toestand in het uitgangssignaal te implementeren, bv. door het verhogen of verlagen van de versterking of het aanbrengen van een bepaalde offset zodat een bepaalde teweegbrenging van een aanbrenging van hogere orde kan optreden.

De in Fig. 2 getoonde systeemarchitectuur geeft - slechts één uitvoeringsvorm van de uitvinding weer. In alternatieve uitvoeringsvormen kunnen sommige van de functionele blokken van Fig. 2 gegroepeerd zijn. Er kan een schaalbare oplossing worden verschaft, met een herhaling van blokken al dan niet gecombineerd met multiplexers. Bepaalde blokken kunnen worden herhaald, in hun grootste of verkleinde vorm, ter verkrijging van een groot aantal ingangs- en uitgangskanalen met slechts beperkte testonderdelen. In bejsaalde uitvoeringsvormen kan slechts een subset van de in Fig. 2 gepresenteerde componenten voorkomen. Zoals reeds vermeld, zijn verschillende blokken in Fig. 2 optioneel.

In een volgende uitvoeringsvorm kan de testinterface (102) ook worden gebruikt om het natuurlijke gedrag van het signaal te verifiëren. Dit houdt in dat, gegeven de kennis van het typische gedrag van het ingangssignaal, met betrekking tot dit signaal omstandigheden kunnen worden gedefinieerd die door de testinterface (102) kunnen worden gecontroleerd. Bij wijze van voorbeeld is dit typisch toepasbaar voor analoge interfaces van 4-20 mA van industriestandaard. Het is een gegeven voor deze signalen dat de stroom niet onder 4 mA en niet boven 20 mA hoort te zijn. Dit kan door de boven beschreven werkwijze worden gecontroleerd en getest.

In een andere optionele uitvoeringsvorm is de testinterface (102) aangepast om het uitgangssignaal in de verschillende uitgangstrappen (104) te verifiëren.

Een volgend geprefereerd systeemkenmerk heeft betrekking op de toepassing van een multiplexer (24) op de testparameteringangsfilter (12) in de testinterface (102). De testinterface kan zo worden hergebruikt voor bv. tijdmultiplexanalyse van meerdere invoeren, aldus de nood aan midellen verminderend.

Fig. 3 illustreert het gedrag van een mogelijke implementatie van het testalgoritme dat wordt uitgevoerd in het testcontroleblok (105). Het testalgoritme kan als gedistribueerde logica over het tescontroleblok (105) (d.w.z. de testanalysator (18), testgenerator (19), testarrangeerder (21) en generieke testcontrole (20)) worden beschouwd. Op basis van de controle aangebracht op de testgenerator (19) plant de testarrangeerder een aantal testsegmenten. De testsegmenten zijn een set van testomstandighèden die één of meerdere ingangskanalen beïnvloeden. De testomstandigheden worden gebaseerd op de fysische karakteristieken van het ingangssignaal en/of van de ingangscircuits. De belangrijkste doelstelling van het testalgoritme is een testpatroon te bepalen dat ernaar streeft maximale testdekking van het ingangspad te bereiken, alsook intrusie op het ingangssignaal te voorkomen. Dit wordt verkregen door een aantal testparameters en verwante testpatronen te definiëren om bepaalde fysische aspecten van het ingangssignaal en het ingangscircuit te verifiëren zonder het functionele gedrag te beïnvloeden.

Deze parameters worden door het algoritme in de testgenerator (19) geconfigureerd, die het werkzame testpatroon aanbrengt op het ingangssignaal en de testanalysator (18), die de effecten van het testsignaal op de ingangscircuits waarneemt. Vanwege de kennis die het testaigoritme heeft over de uitgangstrap (104), kan het testaigoritme in functie van de aangebrachte testparameters besluiten bepaalde filterkarakteristieken of versterkingsinstellingen op de uitgangstrap aan te brengen om te compenseren voor de aangebrachte testomstandigheden. Bovendien kan het algoritme zelfs besluiten om in functie van het testresultaat het uitgangssignaal van de uitgangstrap op een zodanige manier te wijzigen dat het een veilig gedrag implementeert.

De volgende voorbeelden beschrijven enkele geprefereerde mogelijke implementaties van een deel van het ingangscircuit (101) en verschaffen een illustratie van de voorafgaand gepresenteerde generieke benadering. Er wordt verwezen naar Fig. 4. .

In de in Fig. 4 getoonde directe parallelle somversterkingswerkwijze vindt de intrusie van het testsignaal plaats door het invoegingspad van een somversterkerte wijzigen. In een ‘normale’ operationele omstandigheid (Fig. 4A) wordt het ingangscircuit gevormd door het aanbrengen van een analoog ingangssignaal op een standaard inverterende versterker die wordt gevormd door twee somversterkervertakkingen te verbinden via dubbele gewaardeerde weerstanden (R1, R2) uit de normale versterkingsserie. De ingangsversterkingsweerstand wordt gevormd door de constellatie van de parallelle weerstanden. De tweede weerstand (R2) bevindt zich in het pad vanwege de defaultpositie van de tweepolige schakelaar (3). Aangezien het ingangsschakelsysteem er ook is zonder dat een testcircuit of signaal aanwezig is, kan het worden geverifieerd of de invoer al dan niet correct/natuurlijk werkt door de data uit de standaardinvoer te analyseren. Tijdens de ‘test’-operatie (Fig. 4B) wordt de schakelaar gewijzigd zodat in dit geval een testsignaal opgewekt door het tèstsignaalopwekkingsblok (103) en de controlelogica in testcontroleblok (105) op de somversterker wordt aangebracht.Het standaardpad wordt niet verstoord en verificatie van het testsignaal is mogelijk. Op het moment van het testen worden het analoge ingangssignaal en het testsignaal door geschikte filters van elkaar gescheiden. Ook wordt door het testcontroleblok (105) op het functionele ingangssignaal op het niveau van de uitgangstrap (104) een dubbele versterking geactiveerd,die compenseert voor de verandering in ingangsversterking. Zelfs als men niet in staat is naar de normale stand van zaken terug te schakelen (die detecteerbaar is aangezien het testsignaal nog steeds doorkomt), kan het signaal nog steeds op de correcte manier worden geëvalueerd.

Een andere mogelijke benadering wordt geïllustreerd in Fig. 5, waar een intrusie van een galvanisch testsignaal wordt gebruikt. Meer in detail wordt tussen een testsignaal en de analoge invoer zélf een galvanische koppeling (inductief, optisch, ...) gemaakt. Door een testsignaal aan te brengen, op de component die de galvanische koppeling vestigt, wordt een signaal op de standaard testinterface opgelegd. In tegenstelling tot de parallelle somversterking van Fig. 4 worden geen modificaties aan het ingangscircuit aangebracht. Zodoende wordt er geen onderbreking aangebracht op het standaardpad of op de versterking van het ‘normale’ operatiesignaal. Op het moment van het testen worden het analoge ingangssignaal en het testsignaal door geschikte filters van elkaar gescheiden.

Zowel in het geval van galvanische of directe testsignaalintrusie als bij parallelle somversterking kan men het testsignaal continu aanbrengen door het verschaffen van een intelligente testsignaalgenerator en ingangssignaalanalysator. De signaalgenerator voert vervolgens op basis van het feitelijke gemeten ingangscircuit een testsignaal uit naar de koppelingsinrichting. Hij produceert een testsignaal uit het bruikbare frequentiebereik van het analoge ingangssignaal. Ook is het testsignaalniveau aan te passen. Dit mechanisme maakt het verifiëren mogelijk van het volledige analoge ingangspad met betrekking tot signaalcontinuïteit en signaalniveau. Dit laatstgenoemde kenmerk maakt zelfs het continu evalueren mogelijk van het operationele bereik van het analoge circuit en/of van de digitale interface van bijvoorbeeld de digitalisator.

Door de testsignaalgenerator intelligent te maken zodat het feitelijke analoge ingangssignaal wordt gebruikt om de karakteristieken m.b.t. onder andere frequentie en niveau van het testsignaal te bepalen, kan ingangspadverificatie continu plaatsvinden. Fig. 6 verschaft een illustratie over het invoegen van testsignaal buiten de ingangssignaalfrequentieband met gemoduleerd signaalniveau. Door als een voorbeeld een testsignaal aan te brengen dat zich buiten de band van het ingangssignaal bevindt, is het mogelijk de correcte werking van een inrichting voor analoog-naar-digitaal-omzetting te valideren of om te verifiëren of het signaal al dan niet door ingangscircuits wordt weggefilterd. Fig. 6 laat zien hoe het testsignaal buiten de band van het ingangssignaal wordt geproduceerd. Dit kan van hogere frequenties of van lagere frequenties zijn.

De bovenstaande voorbeelden dienen als zodanig te worden gezien en daarom niet als beperkend voor de uitvinding. Om dit te illustreren is in een volgende uitvoeringsvorm een combinatie van de boven getoonde voorbeelden, zoals getoond in Fig. 7, mogelijk. In Fig. 7 worden zowel een galvanische testsignaalinvoeging als de parallelle somversterking toegepast.

Een typische operationele voorbeeldsituatie wordt beschreven op basis van de situatie verschaft in Fig. 8. Zij heeft betrekking op een roterende machine met een lineaire afstandsencoder met analoge stroom afgifte. De lineaire encoder registreert de roterende beweging van een opwikkelmachine die werkt tussen twee diameters bepaald door P1 en P2. Tijdens het opwikkelproces beweegt de krukas, aangesloten op de lineaire encoder, van P1 naar P2. De opwikkelrotatiesnelheid is variabel tussen 10 Hz en 20 Hz. Het wordt nu beschreven hoe het natuurlijke gedrag van het sensorsignaal te bepalen. Dit signaal hoort (er wordt alleen van het operationele gedrag van de machine uitgegaan) een frequentie tussen 10 Hz en 20 Hz.të hebben en het gemeten niveau hoort zich tussen 5 mA en 15 mA uit te strekken. Indien niet aan deze voorwaarden wordt voldaan, is er een machineprobleem (krukas, sensorbevestiging, opwikkelmachine). In het geval dat het sensorsignaal lager is dan 4 mA of hoger dan 20 mA, is er duidelijk een sensorprobleem. Er zou echter ook een probleem kunnen zijn met hetzij de sensor, het ingangscircuit, of hun onderlinge verbinding. Teneinde dit te verifiëren, kan de testcontrole-eenheid een frequentiezwaai met bepaalde niveaus toepassen (het testalgoritme kan dit verifiëren door de informatie die al in het natuurlijke signaal aanwezig is dynamisch te gebruiken teneinde het natuurlijke gedrag van het sensorsignaal niet te verstoren) en dit op het sensorsignaal invoegen door de testschakelaar te wijzigen.Op dit moment wordt ook de uitgangsversterking aangepast teneinde te compenseren voor de ingangsverandering.

Teneinde te verifiëren dat het systeem inderdaad in de correcte uitvoer voorziet, wordt de uitvoer zelf ook gecontroleerd.

In het geval dat het testalgoritme een fout detecteert, wórdt een fout gemeld en wordt het uitgangssignaal in de veilige alarmtoestand gezet. Dit kunnen bv. allemaal nullen zijn.

Door het zwaainiveau en de frequentie te veranderen, is het testalgoritme in staat tot het testen van de versterking van het ingangscircuit, de bandbreedte van de ingangsfilter en het correcte functioneren van de ADC.

Al deze tests worden door de testarrangeerder gepland, die de testsegmenten parallel of achter elkaar uitvoert op basis van onderling afhankelijke parameters van de testsegmenten en testcircuits.

De voorgestelde oplossing biedt een brede verscheidenheid van voordelen. Voor het testen van meerdere invoeren is één signaalgenerator vereist. Dit vormt duidelijk een optimalisatie in termen van volume, kosten en betrouwbaarheid. Het testsignaal kan voor meérvoudige ingangen met vergelijkbare karakteristieken worden gebruikt. Een belangrijk voordeel is - zoals reeds genoemd - dat invoeren die door genoemd testsignaal beïnvloed zouden kunnen worden, van het testsignaal kunnen worden losgekoppeld. Verder kunnen meerdere parameters van het ingangscircuit worden geverifieerd. De voorgestelde benadering maakt ook het verifiëren van de toestand van het uitgangssignaal mogelijk. De ingangssignaalconnectiviteit blijft te allen tijde gegarandeerd.

Een ander belangrijk kenmerk van het voorgestelde systeem is het vermogen ervan meting en verificatie van het online-ingangscircuit mogelijk te maken. Er kan een statusindicatie worden verkregen. Het systeem is schaalbaar en kan in tijd gemultiplext worden. Het uitgangssignaal kan naar een veilige toestand worden gemoduleerd. Specifiek gedrag van de ingangs- en uitgangssignalen kunnen worden geverifieerd.

Verdere voordelen die door de uitvinding worden geboden, kunnen als volgt worden samengevat. De connectiviteitvan het ingangssignaal kan te allen tijde worden gegarandeerd. Zij maakt mogelijk het testsignaal op meerdere ingangen met vergelijkbare karakteristieken aan te brengen. Ingangen die door het testsignaal beïnvloed kunnen worden, kunnen van het testsignaal worden losgekoppeld. Op elk moment kan men detecteren of het testsignaal nog steeds met de ingang is verbonden.

Naast het omgaan met de testingangconnectiviteit presenteert de onderhavige openbaring ook een werkwijze voor het aanpassen van het ingangsschakelsysteem voor specifieke testsignaalverificatie, een oplossing voor specifieke testparameterverificatie, voor de testpatroonproductie en voor algehele testpa ra mete rve rif icatie.

Door de uitvinding kan door een galvanische werkwijze of door een op een somversterker gebaseerde werkwijze een testsignaal in een interfacecircuit worden ingevoegd. Zij biedt ook eën manier om een specifiek testsignaal op te wekken om onlinemeting mogelijk te maken, en een werkwijze om de data van hét beschikbare schakelsysteem te gebruiken om de testdata te analyseren en het signaal van belang te extraheren.

Claims (7)

1. 3. Systeem voor het testen volgens conclusie 1, waarbij genoemd ingangscircuit (101) een galvanische geïsoleerde koppeling is.
2. 4. Systeem voor het testen volgens elk van de conclusies 1 tot 3, verder omvattende een uitgangstrap (104).
3. 5. Systeem voor het testen volgens conclusie 4, waarbij genoemde uitgangstrap is ingericht voor het compenseren van genoemdetestparameters.
4. 6. Systeem voor het testen volgens conclusie 4 of 5, waarbij genoemde testcontrole-eenheid (105) is aangepast voor het naar genoemde uitgangstrap uitvoeren van een indicatie van veilige toestand. 7.Systeem voor het testen volgens elk van de voorafgaande conclusies, verder omvattende multiplexmiddelen (24) voor het multiplexen van een groot aantal signalen uitgevoerd door een groot aantal ingangscircuits (101).
5. 8. Systeem voor het testen volgens conclusie 7, waarbij genoemde testinterface (102) is ingericht om met signalen te worden gevoed in een stijl op tijdverdelingsmultiplexbasis. 9.Systeem voor het testen volgens conclusie 8, waarbij genoemde signalen gevoed aan genoemde testinterface (102) uit genoemde uitgangstrap of uit genoemde ingangscircuits komen.
6. 10. Systeem voor het testen volgens elk van de voorafgaande conclusies, waarbij genoemd controleblok (105) een testarrangeerder (21) voor het bepalen van de volgorde van te gebruiken parameters omvat. li.Systeem voor het testen volgens elk van de voorafgaande conclusies, waarbij genoemd controleblok (105) is ingericht voor het uitvoeren van een algoritme voor het bepalen van genoemdetestparameters voor genoemd testsignaal.
7. 12. Werkwijze voor het testen van een ingangssignaal (100), omvattende de stappen van - het aanbrengen van een ingangssignaal (100), - het genereren van een testsignaal (25) op basis van testparameters bekomen uit analyse van genoemd ingangssignaal, - het superponeren vangenoemd testsignaal (25) op genoemd ingangssignaal (100), - het uitvoeren van een analyse op de superpositie van genoemd testsignaal en genoemd ingangssignaal, - het definiëren van geüpdatete testparameters voor het uitvoeren van genoemd testen uit genoemde analyse van genoemde superpositie en het modificaties voor genoemd testsignaal ontlenen aan genoemde geüpdatete testparameters, - het produceren van een geüpdatet testsignaal dat genoemde modificaties weerspiegelt voor het continueren van het testen.