CN105094109A - 一种故障注入装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种故障注入装置。该故障注入装置具备：操作面板，用于设置需要注入的故障信号的类型；信号采集模块，用于对来自所述车身传感器的信号进行滤波、整形产生原始信号输入至下述的MCU；MCU，在有故障注入模式的情况下，根据从所述操作面板接收的需要注入的故障信号的类型，对从所述信号采集模块输出的信号进行处理以生成符合需要注入的故障信号的类型的故障注入信号并作为输出信号，或者，在无故障注入模式的情况下，直接将来自所述信号采集模块的原始信号作为输出信号；信号输出模块，接收来自所述MCU的输出信号并输出方波信号或模拟信号到所述待测电控模块。利用本发明，能够实现多种类型的故障注入。

Description

一种故障注入装置

技术领域

本发明涉及车辆电子系统故障测试领域，更具体地是涉及模拟车辆电子系统故障注入的故障注入装置。

背景技术

目前，车辆所装备电控模块的功能日益复杂，某些模块(电控助力转向系统EPS)的工作状态直接影响到行车安全性，而轮速传感器、扭矩传感器往往是这些模块的重要输入，所以，必须测试该类模块在传感器出现故障时的容错能力和应对策略。

现有故障注入装置的故障注入形式多采用阵列继电器，通过硬线改变将故障信号注入，这样的缺点在于不能保证注入后的方波信号每一个脉冲周期或者模拟信号都是完整的，被测电控模块有可能因此而误报错；且故障注入装置仅仅是针对常见的几种故障模式，如短路和断路等，对于信号频率，幅值和占空比等故障还没有研究；另外，现有的方案故障信号是作为一个外部输入，独立于故障诊断模块之外，因此，对故障信号的定义和编辑将会十分麻烦。

发明内容

鉴于上述问题，本发明旨在提供一种无需外接故障源、无需硬线切换并且能够模拟各种故障信号的故障注入装置。

本发明的故障注入装置是用于对待测电控模块注入故障信号或来自车身传感器的信号的故障注入装置，它具备：

操作面板，用于设置需要注入的故障信号的类型；

信号采集模块，用于对来自所述车身传感器的信号进行滤波、整形产生原始信号输入至下述的MCU；

MCU，在有故障注入模式的情况下，根据从所述操作面板接收的需要注入的故障信号的类型，对从所述信号采集模块输出的信号进行处理以生成符合需要注入的故障信号的类型的故障注入信号并作为输出信号，或者，在无故障注入模式的情况下，直接将来自所述信号采集模块的原始信号作为输出信号；

信号输出模块，接收来自所述MCU的输出信号并输出方波信号或模拟信号到所述待测电控模块。

其中，所述信号采集模块在无故障注入模式的情况下和有故障注入模式的情况下都对来自所述车身传感器的信号进行滤波、整形成方波脉冲信号并输入至所述MCU。

其中，所述信号输出模块输入到所述待测电控模块的每一个方波信号都是完整的。

其中，所述车身传感器与所述信号采集模块之间通过BNC接头连接，

所述信号输出模块与所述待测电控模块之间通过BNC接头连接。

其中，所述故障注入装置通过车载电源供电。

其中，所述操作面板具备：

保持故障选择开关，用于选择有故障注入模式还是无故障注入模式并且用于实现信号保持在当前值不变；以及

液晶显示屏，用于显示关于故障注入信号或原始信号的各类信息。

其中，所述操作面板还具备：

漂移故障选择开关，用于调节信号的整体漂移；

单边/摇摆故障选择开关，用于实现信号的单边增减/摇摆，其中信号摇摆范围为0～12V；

占空比故障选择开关，用于调整信号的占空比，占空比的调节范围为0～100％；

频率故障选择开关，用于调节信号的频率，频率范围为0～2000Hz；

短路故障选择开关，用于实现短路故障的信号输出；

断路故障选择开关，用于实现断路故障的信号输出。

其中，所述操作面板进一步具备：

频率/电压故障选择开关，用于调整信号的频率/电平；

电压/占空比调节开关，用于调整信号的漂移量；

数模转换开关，用于切换数字信号和模拟信号；

注入故障/恢复开关，用于选择是否注入故障信号。

优选地，所述操作面板能够实现故障的组合注入。

优选地，所述操作面板能够实现故障的组合注入。

如上所述，本发明的故障注入装置由操控输入模块、MCU、信号采集模块、信号输出模块等组成。在本发明中，该故障注入装置将车身传感器输入信号与故障信号输出隔离，通过故障注入装置中MCU模拟出各种故障信号，无需硬线切换，只需在MCU内部设置和编辑好各种故障模式。在车辆检测过程中，不需要上位机支持，仅该工具即可实现故障注入，较为方便。

而且，在本发明中，故障注入装置的供电电源为车载电源。

产生方波脉冲的车身传感器与信号采集模块连接，传感器信号经信号采集模块滤波和整形后输入至MCU的计数器口，获取信号频率、幅值和占空比。操作面板与MCU连接，通过按钮来选择输入信号的形式：模拟量或者数字量；通过开关选择需要注入的故障类型；通过旋钮对故障进行定义和编辑，定义和编辑的结果显示在操作面板上；通过按钮选择需要注入故障的通道；通过按钮发送故障注入开始命令。

在本发明中，利用故障注入装置可实现的故障模式有：

能够实现信号保持在当前值不变；

能够实现方波脉冲信号和模拟信号的整体漂移，故障信号上限不大于12V，下限不低于0V，信号的频率和幅值与传感器原始信号相同；

能够实现方波脉冲信号的单边增减，保持方波信号的高电平或者低电平不动，对另一边进行调节，故障信号上限不大于12V，下限不低于0V，信号的频率和幅值与传感器原始信号相同；

能够实现方波脉冲信号的频率调节，频率范围为0-2000Hz，信号的幅值与传感器原始信号相同；

能够实现模拟信号的摇摆调节，在0-12V之间，对模拟信号进行电压调节；

能够实现方波脉冲信号占空比调节，占空比调节范围为0-100%，信号的幅值和频率与传感器原始信号相同；

能够实现信号断路和短路等故障；

能够实现对多路通道同时进行故障注入，并且可以实现多通道故障注入的同步性；

能够实现对故障进行组合注入，如对同时注入信号的频率故障和占空比故障；

能够实现不依靠上位机，实现多种故障注入。

在本发明中，作为MCU，可选用16位双核微处理器。作为操作面板中的各类故障类型选择开关选用摇头开关。另外，优选地，通过双色LED灯显示故障选择结果。另外，操作面板中的故障信号定义和编辑旋钮选用电位计旋钮。操作面板中的用于显示故障信号定义的指示装置选用液晶显示屏。

在本发明中，车身传感器与信号采集模块之间的接头选用BNC接头，信号输出模块与待测电控模块之间的接头选用BNC接头。

利用本发明的故障注入装置，无需外接故障源，故障信号均由模块内部生成，故障的选择和编辑可通过操控输入模块来实现，而且能够实现多种故障的注入以及故障的组合注入。

附图说明

图1是本发明的故障注入装置的构造框图。

图2是本发明的故障注入装置中操作面板的示意图。

图3是表示利用本发明的故障注入装置进行故障注入的步序图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

图1是本发明的故障注入装置的构造框图。下面参照图1对于本发明的故障注入装置进行说明。

如图1所示，本发明的故障注入装置具备：操作面板10，用于设置需要注入的故障信号的类型；信号采集模块14，用于对来自车身传感器15（这里的车身传感器15并不属于本发明的故障注入装置的构造部分，而指是车身上的传感器）的信号进行滤波、整形产生原始信号输入下述的MCU；MCU（微处理器）11，在有故障注入模式的情况下，根据从操作面板10接收的需要注入的故障信号的类型，对从信号采集模块14输出的信号进行处理以生成符合需要注入的故障信号的类型的故障注入信号并作为输出信号，或者，在无故障注入模式的情况下，直接将来自所述信号采集模块的原始信号作为输出信号；信号输出模块12，接收来自MCU11的输出信号并输出方波信号或模拟信号到待测电控模块13。

在本发明中，信号采集模块12在无故障注入模式的情况下和有故障注入模式的情况下都对来自车身传感器15的信号进行滤波、整形成方波脉冲信号并输入至MCU11。而且，信号输出模块12输入到待测电控模块13的每一个方波信号都是完整的。车身传感器15与信号采集模块14之间通过BNC（BritishNavalConnector）接头连接，信号输出模块12与待测电控模块13之间通过BNC接头连接。通过采用BNC接头，可以有效地对信号进行隔离。另外，本发明的故障注入装置通过车载电源供电。

图2是本发明的故障注入装置中操作面板的示意图。如图2所示，20是供电电源，21是保持故障选择开关，22是漂移故障选择开关，23是单边/漂移故障选择开关，24是占空比故障选择开关，25是频率故障选择开关，26是短路故障选择开关，27是断路故障选择开关，28是故障信号输出BNC接头，29是频率/电压调节旋钮，210是电压/占空比调节开关，211是数模转换开关，212是注入故障/恢复开关，213是状态指示灯，214是通道选择按钮，215是液晶显示屏，216是传感器信号输入BNC接头。

下面将结合具体的应用实例来说明针对方波脉冲信号的故障注入装置工作过程，但本发明的功能不局限于此。

方波脉冲信号漂移故障注入：

将产生方波脉冲信号的车身传感器15与图2左端的BNC接头215(可接入其中任何一个)连接，右端与左端BNC接头215对应的BNC接头28与待测电控模块13的方波脉冲信号输入端连接，故障注入装置通过车载电源供电，在非故障注入模式下，注入故障/恢复开关212处于OFF状态，故障注入装置输出一个频率、幅值和偏移量与输入的传感器信号完全一致的信号，待测电控模块13接收该信号与接收传感器原始信号的工作状态相同。当需要注入故障时，操作步骤是：首先将漂移故障开关22切换到ON状态，并确保其他开关处于OFF状态，开关下方的LED灯在ON状态下会绿色显示，反之显示为红色；然后将传感器接入对应的通道按钮214按下，若传感器与图2中左端自上而下第一个BNC接口连接，则将CH1按钮按下，如果与第二个BNC接头连接，将CH2按钮按下，以此类推，同时确认其他按钮处于OFF状态；其次，调节电压/占空比调节旋钮210调整信号的漂移量，调节范围为0-12V，调节结果显示在液晶显示屏上215；最后按下注入故障/恢复按钮212，故障注入装置根据所选的故障类型、通道和漂移量，模拟出相应的故障信号并开始故障注入，故障注入过程中可以通过调节电压/占空比调节旋钮210实时改变信号的漂移量。对于单边漂移故障，通过频率/电压调节旋钮29调节信号的高电平，通过电压/占空比旋钮210调节信号的低电平，两者均显示在液晶显示屏215上。

其他故障注入，如频率、占空比故障同漂移故障注入步骤类似，通过频率/电压旋钮29对故障信号进行编辑。

多通道同时注入故障：

在按下故障注入/恢复开关之前，按下多个通道选择按钮，然后按下故障注入/恢复开关212，让其处于ON状态，故障注入装置对多个通道进行故障注入。

组合故障注入：

例如，同时对某一通道注入频率和占空比故障，让频率故障选择开关25和占空比故障选择开关24同时处于ON状态，通过频率/电压旋钮29调节信号频率，通过电压/占空比旋钮210调节占空比，通过通道选择按钮选择好注入通道后，按下故障注入/恢复开关，让其处于ON状态，即可实现故障组合注入。如果选择的故障有冲突，比如同时选择短路和断路两种故障，MCU11会进行判断，让短路和断路故障选择开关下的LED按钮同时红色显示，并闪烁，即使让注入故障/恢复处于ON状态，也不进行故障注入。

图3是表示利用本发明的故障注入装置进行故障注入的步序图。如图3所示，首先，判断是否进行故障注入，若不进行故障注入，状态指示灯闪烁；若进行故障注入，选择注入故障类型，并对故障参数进行配置，接着，修改相应MCU11中的寄存器，进行故障注入，同时故障灯常亮。

利用本发明的多功能故障注入装置，能够实现在不依靠上位机的条件下，进行故障注入，而且也能够实现针对数字量和模拟量的故障注入。本发明的多功能故障注入装置能够实现的注入故障类型有：信号整体漂移故障、信号单边漂移故障、信号频率变化故障、占空比变化故障、模拟信号摇摆故障以及信号断路和短路等故障。同时，利用本发明，还能够实现多路故障同时注入，且每一路互不影响。

以上例子主要说明了本发明的故障注入装置。尽管只对其中一些本发明的具体实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种故障注入装置，用于对待测电控模块注入故障信号或注入来自车身传感器的信号，其特征在于，具备：

操作面板，用于选择有故障注入模式或无故障注入模式，并且在有故障注入模式的情况下用于设置需要注入的故障信号的类型；

信号采集模块，用于对来自所述车身传感器的信号进行滤波、整形产生原始信号输入至下述的MCU；

MCU，在有故障注入模式的情况下，根据从所述操作面板接收的需要注入的故障信号的类型，对从所述信号采集模块输出的信号进行处理以生成符合需要注入的故障信号的类型的故障注入信号并作为输出信号，或者，在无故障注入模式的情况下，直接将来自所述信号采集模块的原始信号作为输出信号；

信号输出模块，接收来自所述MCU的输出信号并输出方波信号或模拟信号到所述待测电控模块。

2.如权利要求1所述的故障注入装置，其特征在于，

所述信号采集模块在无故障注入模式的情况下和有故障注入模式的情况下都对来自所述车身传感器的信号进行滤波、整形成方波脉冲信号并输入至所述MCU。

3.如权利要求1所述的故障注入装置，其特征在于，

所述信号输出模块输入到所述待测电控模块的每一个方波信号都是完整的。

4.如权利要求1所述的故障注入装置，其特征在于，

所述车身传感器与所述信号采集模块之间通过BNC接头连接，

所述信号输出模块与所述待测电控模块之间通过BNC接头连接。

5.如权利要求1所述的故障注入装置，其特征在于，

所述故障注入装置通过车载电源供电。

6.如权利要求1～5任意一项所述的故障注入装置，其特征在于，

所述操作面板具备：

保持故障选择开关，用于选择有故障注入模式还是无故障注入模式；以及

液晶显示屏，用于显示关于故障注入信号或原始信号的各类信息。

7.权利要求6所述的故障注入装置，其特征在于，

所述操作面板还具备：

漂移故障选择开关，用于调节信号的整体漂移；

单边/摇摆故障选择开关，用于实现信号的单边增减/摇摆，其中信号摇摆范围为0～12V；

占空比故障选择开关，用于调整信号的占空比，其中占空比的调节范围为0～100％；

频率故障选择开关，用于调节信号的频率，其中频率范围为0～2000Hz；

短路故障选择开关，用于实现短路故障的信号输出；

断路故障选择开关，用于实现断路故障的信号输出。

8.权利要求6所述的故障注入装置，其特征在于，

所述操作面板进一步具备：

频率/电压开关，用于调整信号的频率/电平；

电压/占空比开关，用于调整信号的漂移量；

数模转换开关，用于切换数字信号和模拟信号；

注入故障/恢复开关，用于选择是否注入故障信号。

9.权利要求7或8所述的故障注入装置，其特征在于，

所述操作面板能够实现故障的组合注入。

10.权利要求7或8所述的故障注入装置，其特征在于，

所述操作面板能够实现故障的同时注入。