CN219246256U - 一种电路故障设置装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电路故障测试领域，具体涉及一种电路故障设置装置，包括第一电控型开关器件、第二电控型开关器件、第三电控型开关器件和第四电控型开关器件，各电控型开关器件均包括开关受控器，通过控制第一电控型开关器件、第二电控型开关器件、第三电控型开关器件和第四电控型开关器件的开关导通状态，可以模拟出实现无故障、短路故障、虚接故障、对电源正极虚接故障、对电源正极短路故障、对电源负极虚接故障、对电源负极短路故障等故障类型，相较于现有的电路故障设置装置只能够设置短路和断路两个故障类型，功能较为全面，能够适用较多故障类型的场合。

Description

一种电路故障设置装置

技术领域

本实用新型涉及电路故障测试领域，具体涉及一种电路故障设置装置。

背景技术

在职业院校的汽车专业中，涉及汽车电气系统故障诊断的相关知识是教学中的重点，为加强学生对汽车电气系统故障诊断技能的培养，开设有相关的实训课程。在教学过程中，需要对汽车的电气系统设置故障，让学生根据故障现象进行分析、并通过对相关电路进行测量最终判断出汽车电气系统中存在的故障点及故障类型。目前，为了提高教学效率和延长实训车辆使用寿命，一般通过实训台对车辆的电气系统进行故障设置。通过实训台设置故障可以不破坏实训车辆的电器元件及线束，同时将相关电路的测量端子引到实训台的测量面板上，方便学生测量，提高教学效率。然而，现有的电路故障设置装置只能够设置短路和断路两个故障类型，功能比较单一，无法适用较多故障类型的场合。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决现有的电路故障设置装置的功能比较单一的技术问题，本实用新型提供一种电路故障设置装置。

所采用的技术方案具体如下：

一种电路故障设置装置，包括第一电控型开关器件、第二电控型开关器件、第三电控型开关器件和第四电控型开关器件，各电控型开关器件均包括开关受控器，所述第一电控型开关器件的开关受控器的输出端用于连接蓄电池负极，所述第二电控型开关器件的开关受控器的输入端用于连接蓄电池正极，所述第一电控型开关器件的开关受控器的输入端和所述第二电控型开关器件的开关受控器的输出端连接所述第三电控型开关器件的开关受控器的输出端，所述第三电控型开关器件的开关受控器的输入端通过所述第四电控型开关器件的开关受控器连接所述第三电控型开关器件的开关受控器的输出端，所述第三电控型开关器件的开关受控器的输入端和输出端为故障点接线端。

进一步地，所述第一电控型开关器件、第二电控型开关器件、第三电控型开关器件和第四电控型开关器件均还包括开关控制器，所述第一电控型开关器件的开关控制器受控于第一控制指令输入端，所述第二电控型开关器件的开关控制器受控于第二控制指令输入端，所述第三电控型开关器件的开关控制器受控于第三控制指令输入端，所述第四电控型开关器件的开关控制器受控于第四控制指令输入端。

进一步地，所述第一电控型开关器件、第二电控型开关器件和第三电控型开关器件为固态继电器，所述第四电控型开关器件为触点式继电器，所述第一电控型开关器件、第二电控型开关器件和第三电控型开关器件的开关受控器均为受光器，所述第一电控型开关器件、第二电控型开关器件和第三电控型开关器件的开关控制器均为发光器，所述第四电控型开关器件的开关受控器为触点式继电器的触点开关，所述第四电控型开关器件的开关控制器为控制线圈；所述第一电控型开关器件的发光器的输入端、所述第二电控型开关器件的发光器的输入端和所述第三电控型开关器件的发光器的输入端用于连接第一供电电源，所述第一电控型开关器件的发光器的输出端为所述第一控制指令输入端，所述第二电控型开关器件的发光器的输出端为所述第二控制指令输入端，所述第三电控型开关器件的发光器的输出端为所述第三控制指令输入端；所述电路故障设置装置还包括三极管，所述三极管和所述控制线圈串联设置在控制线圈供电回路中，所述三极管的控制端为所述第四控制指令输入端。

进一步地，所述控制线圈反向并联有二极管。

进一步地，所述第一供电电源为3.3V供电电源，所述控制线圈供电回路的供电电源为5V供电电源。

本实用新型至少具有如下有益效果：本实用新型提供的电路故障设置装置，通过控制第一电控型开关器件、第二电控型开关器件、第三电控型开关器件和第四电控型开关器件的开关导通状态，可以模拟出实现无故障、短路故障、虚接故障、对电源正极虚接故障、对电源正极短路故障、对电源负极虚接故障、对电源负极短路故障等故障类型，相较于现有的电路故障设置装置只能够设置短路和断路两个故障类型，功能较为全面，能够适用较多故障类型的场合。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种电路故障设置装置的电路图。

具体实施方式

本实施例提供一种电路故障设置装置，包括四个电控型开关器件，分别是第一电控型开关器件、第二电控型开关器件、第三电控型开关器件和第四电控型开关器件。各电控型开关器件均包括开关受控器和开关控制器。开关受控器为开关本体结构，用于实现导通或者断开，开关控制器受控制信号的控制，根据输入的控制信号的不同，控制开关受控器导通和断开。应当理解，第一电控型开关器件、第二电控型开关器件、第三电控型开关器件和第四电控型开关器件均为现有的电控型开关器件，而且，不同类型的电控型开关器件，对应的开关受控器和开关控制器的实现形式也不同。目前常用的电控型开关器件包括固态继电器、触点式继电器、光电耦合器等等。作为一个具体实施方式，如图1所示，第一电控型开关器件、第二电控型开关器件和第三电控型开关器件均为固态继电器，分别为固态继电器U1、固态继电器U2和固态继电器U3。固态继电器U1、固态继电器U2和固态继电器U3的型号均以AQY210EH为例。固态继电器U1、固态继电器U2和固态继电器U3的开关受控器均为受光器，具体可以为光敏场效应管，固态继电器U1、固态继电器U2和固态继电器U3的开关控制器均为发光器，具体可以为发光二极管。当发光二极管点亮时，光敏场效应管导通，当发光二极管熄灭时，光敏场效应管断开。采用固态继电器完成虚接类故障的设置，固态继电器在闭合和断开时不产生声音。第四电控型开关器件为触点式继电器，触点式继电器的型号可以为SRD-05VDC-SL-C。第四电控型开关器件的开关受控器为触点式继电器的触点开关K1，第四电控型开关器件的开关控制器为控制线圈T1。

如图1所示，固态继电器U1的受光器的输出端用于连接蓄电池V1的负极，固态继电器U2的受光器的输入端用于连接蓄电池V1的正极。作为一个具体实施方式，本实施例提供的电路故障设置装置应用于汽车电气系统故障测试，那么，蓄电池V1可以为车载蓄电池。连接蓄电池V1的作用是为了模拟电源相关故障，比如电源正极虚接故障、对电源正极短路故障、对电源负极虚接故障、对电源负极短路故障。作为一个具体实施方式，固态继电器U2的受光器的输入端通过实训台配套的线束连接到实训车辆蓄电池的正极，固态继电器U1的受光器的输出端通过实训台配套的线束连接到实训车辆蓄电池的负极。

固态继电器U1的受光器的输入端和固态继电器U2的受光器的输出端连接固态继电器U3的受光器的输出端，固态继电器U3的受光器的输入端通过触点开关K1连接固态继电器U3的受光器的输出端。固态继电器U3的受光器的输入端和输出端为故障点接线端，作为一个具体实施方式，固态继电器U3的受光器的输入端和输出端连接故障点接线端子P1。本实施例中，故障点接线端子P1的1脚通过实训台配套的线束连接到实训车辆电子控制单元的某个引脚上，故障点接线端子P1的2脚通过实训台配套的线束连接到实训车辆原车线束的某个引脚上(电子控制单元的某个引脚和原车线束的某个引脚在实训车辆电气系统无故障时是连接在一起)。

固态继电器U1的发光器受控于第一控制指令输入端，固态继电器U2的发光器受控于第二控制指令输入端，固态继电器U3的发光器受控于第三控制指令输入端，固态继电器U4的发光器受控于第四控制指令输入端。作为一个具体实施方式，固态继电器U1的发光器的输入端、固态继电器U2的发光器的输入端和固态继电器U3的发光器的输入端用于连接第一供电电源，本实施例中，第一供电电源为3.3V供电电源。

固态继电器U1的发光器的输出端为第一控制指令输入端，用于接收控制信号PE1；固态继电器U2的发光器的输出端为第二控制指令输入端，用于接收控制信号PE2；固态继电器U3的发光器的输出端为第三控制指令输入端，用于接收控制信号PE3。进一步地，固态继电器U1的发光器的输出端设置有电阻R1，固态继电器U2的发光器的输出端设置有电阻R2，固态继电器U3的发光器的输出端设置有电阻R3。电阻R1、电阻R2和电阻R3的电气参数均为220欧(2200)±1％。

本实施例中，对于固态继电器U1、U2和U3，设定：发光器的输入端为引脚1，发光器的输出端为引脚2，受光器的输出端为引脚3，受光器的输入端为引脚4。

电路故障设置装置还包括三极管Q1，三极管Q1具体可以为NPN型三极管，型号可以为S9014。三极管Q1和控制线圈T1串联设置在控制线圈供电回路中，三极管Q1的控制端为第四控制指令输入端，用于接收控制信号PE4。进一步地，为了提升控制可靠性，控制线圈T1反向并联有二极管D1。二极管D1的型号可以为IN4148。控制线圈供电回路的供电电源为5V供电电源。三极管Q1的控制端设置有电阻R4，电阻R4的电气参数均为470欧(4700)±1％。

控制信号PE1、PE2、PE3和PE4均由单片机的I/O接口输出。当PE1、PE2、PE3为低电平时，固态继电器U1、U2、U3的引脚3和引脚4之间导通。当PE1、PE2、PE3为高电平时固态继电器U1、U2、U3的引脚3和引脚4之间断开。本电路故障设置装置通过单片机输出PWM(脉冲宽度调制)信号控制固态继电器，实现虚接电阻大小的调节，即当在PE1、PE2、PE3施加PWM信号时固态继电器U1、U2、U3的引脚3和引脚4之间呈现一定的电阻，电阻值的大小受PWM信号的控制。当PE4为低电平时，三极管Q1断开，控制线圈供电回路处于断开状态，控制线圈T1没有电流，触点开关K1导通；当PE4为高电平时，三极管Q1导通，控制线圈供电回路处于导通状态，控制线圈T1有电流，触点开关K1断开。

电路故障设置装置可以实现如下故障模拟：

(1)无故障：当PE1、PE2、PE3、PE4为低电平时，固态继电器U1、U2、U3的引脚3和引脚4之间断开，触点开关K1导通，故障点接线端子P1所对应的故障点无故障。

(2)断路故障：当PE1、PE2、PE3为低电平时，固态继电器U1、U2、U3的引脚3和引脚4之间断开，PE4为高电平，触点开关K1断开，故障点接线端子P1所对应的故障点为断路故障。

(3)虚接故障：当PE1、PE2为低电平时，固态继电器U1、U2的引脚3和引脚4之间断开。PE4为高电平，触点开关K1断开。PE3施加PWM信号，固态继电器U3的引脚3和引脚4之间呈现一定的电阻，电阻值的大小受PWM信号的控制，故障点接线端子P1所对应的故障点为虚接故障。

(4)对电源正极虚接故障：当PE1、PE3、PE4为低电平时，固态继电器U1、U3的引脚3和引脚4之间断开，触点开关K1导通。PE2施加PWM信号，固态继电器U2的引脚3和引脚4之间呈现一定的电阻，电阻值的大小受PWM信号的控制，故障点接线端子P1所对应的故障点为对电源正极虚接故障。

(5)对电源正极短路故障：当PE1、PE3、PE4为低电平时，固态继电器U1、U3的引脚3和引脚4之间断开，触点开关K1导通。PE2为高电平时，固态继电器U2的引脚3和引脚4之间导通，故障点接线端子P1所对应的故障点为对电源正极短路故障。

(6)对搭铁虚接故障(搭铁在汽车中指电源负极，即对电源负极虚接故障)：当PE2、PE3、PE4为低电平时，固态继电器U2、U3的引脚3和引脚4之间断开，触点开关K1导通。PE1施加PWM信号，固态继电器U1的引脚3和引脚4之间呈现一定的电阻，电阻值的大小受PWM信号的控制，故障点接线端子P1所对应的故障点为对搭铁虚接故障。

(7)对搭铁短路故障：当PE2、PE3、PE4为低电平时，固态继电器U2、U3的引脚3和引脚4之间断开，触点开关K1导通。PE1为高电平时，固态继电器U1的引脚3和引脚4之间导通，故障点接线端子P1所对应的故障点为对搭铁短路故障。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电路故障设置装置，其特征在于，包括第一电控型开关器件、第二电控型开关器件、第三电控型开关器件和第四电控型开关器件，各电控型开关器件均包括开关受控器，所述第一电控型开关器件的开关受控器的输出端用于连接蓄电池负极，所述第二电控型开关器件的开关受控器的输入端用于连接蓄电池正极，所述第一电控型开关器件的开关受控器的输入端和所述第二电控型开关器件的开关受控器的输出端连接所述第三电控型开关器件的开关受控器的输出端，所述第三电控型开关器件的开关受控器的输入端通过所述第四电控型开关器件的开关受控器连接所述第三电控型开关器件的开关受控器的输出端，所述第三电控型开关器件的开关受控器的输入端和输出端为故障点接线端。

2.根据权利要求1所述的电路故障设置装置，其特征在于，所述第一电控型开关器件、第二电控型开关器件、第三电控型开关器件和第四电控型开关器件均还包括开关控制器，所述第一电控型开关器件的开关控制器受控于第一控制指令输入端，所述第二电控型开关器件的开关控制器受控于第二控制指令输入端，所述第三电控型开关器件的开关控制器受控于第三控制指令输入端，所述第四电控型开关器件的开关控制器受控于第四控制指令输入端。

3.根据权利要求2所述的电路故障设置装置，其特征在于，所述第一电控型开关器件、第二电控型开关器件和第三电控型开关器件为固态继电器，所述第四电控型开关器件为触点式继电器，所述第一电控型开关器件、第二电控型开关器件和第三电控型开关器件的开关受控器均为受光器，所述第一电控型开关器件、第二电控型开关器件和第三电控型开关器件的开关控制器均为发光器，所述第四电控型开关器件的开关受控器为触点式继电器的触点开关，所述第四电控型开关器件的开关控制器为控制线圈；所述第一电控型开关器件的发光器的输入端、所述第二电控型开关器件的发光器的输入端和所述第三电控型开关器件的发光器的输入端用于连接第一供电电源，所述第一电控型开关器件的发光器的输出端为所述第一控制指令输入端，所述第二电控型开关器件的发光器的输出端为所述第二控制指令输入端，所述第三电控型开关器件的发光器的输出端为所述第三控制指令输入端；所述电路故障设置装置还包括三极管，所述三极管和所述控制线圈串联设置在控制线圈供电回路中，所述三极管的控制端为所述第四控制指令输入端。

4.根据权利要求3所述的电路故障设置装置，其特征在于，所述控制线圈反向并联有二极管。

5.根据权利要求3所述的电路故障设置装置，其特征在于，所述第一供电电源为3.3V供电电源，所述控制线圈供电回路的供电电源为5V供电电源。

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