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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Nachbildung eines elektrischen Wackelkontaktes, auf ein entsprechendes Verfahren sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Eine ausreichende Verifizierung und Validierung von elektronischen Geräten oder Modulen ist entscheidend für eine gute Qualität von elektronischen Geräten. Dabei ist die Reproduzierbarkeit von Test und Testsequenzen für eine schnelle Verifizierung wichtig. Diese Reproduzierbarkeit ist bei „harten” Schlüssen gegen verschiedene Potentiale oder unter Zuleitungen leicht zu realisieren. Schwieriger wird das Vorgehen bei Wackelkontakten oder „weichen” Kurzschlüssen.
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Wackelkontakte und Kurzschlüsse entstehen durch Alterung oder durch mechanische Beschädigung an Steckern und Leitungen. Die entstehenden Fehler treten zufällig auf und sind meist nicht periodischer Natur und sind somit schwer lokalisier und behebbar. Wackelkontakte und weiche Kurzschlüsse sind die Anfangsstadien von Alterung bei Kontaktierungen und Leitungen.
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Im Allgemeinen werden Kurzschlüsse in drei Arten aufgeteilt: harte und semiharte Kurzschlüsse; Wackelkontakte und Weiche Kurzschlüsse/Rauschen.
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Von harten Kurzschlüsse wird gesprochen, wenn der Übergangswiderstand sehr klein ist und dadurch bedingt ein großer Strom fließen kann. Bei semiharten Kurzschlüssen entsteht z. B. durch Korrosion ein größerer Übergangswiderstand. Beide Kurzschlussarten sind durch die eigene Steuergerätediagnose detektierbar.
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Wackelkontakte sind wie Relaisprellen zufälliger Natur und können mit hohen Frequenzen auftreten. Der Übergangswiderstand kann so groß werden, dass eine automatisch eingebaute Diagnose-Funktion, die eine Stromschnittstelle benützt, diesen Fehler nur noch schwer detektieren kann.
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Weiche Kurzschlüsse stellen das Anfangsstadium von Wackelkontakten und harten Schlüssen da. Diese Art von Kurzschluss hat einen sehr hohen Übergangswiderstand und kann sich auch als Pseudo-Rauschen bemerkbar machen. Oft verursacht dieser Kurzschluss keinen Fehler in der eingebauten Diagnose-Funktion.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Nachbildung eines elektrischen Wackelkontaktes, weiterhin ein Verfahren, das diese Vorrichtung verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Nachbildung eines elektrischen Wackelkontaktes, wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
- – eine Parallelschaltungseinheit, wobei die Parallelschaltungseinheit eine Mehrzahl von steuerbar parallelschaltbaren Widerständen zwischen Kontakten eines Ausgangs der Parallelschaltungseinheit aufweist;
- – eine Ansteuerungseinheit zum Ansteuern eines Parallelschaltens der Widerstände der Parallelschaltungseinheit, wobei die Ansteuerungseinheit ausgebildet ist, um zumindest in einem ersten Betriebszustand eine erste Gruppe von Widerständen der Parallelschaltungseinheit parallel zu schalten und in einem zweiten Betriebszustand eine zweite Gruppe von Widerständen der Parallelschaltungseinheit parallel zu schalten, wobei zumindest ein Widerstand, der in der ersten Gruppe enthalten ist nicht in der zweiten Gruppe enthalten ist.
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Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Nachbildung eines elektrischen Wackelkontaktes, wobei eine vorstehend beschriebene Vorrichtung verwendet wird und wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:
- – Ansteuern eines Parallelschaltens der Widerstände der Parallelschaltungseinheit, um zumindest in einem ersten Betriebszustand eine erste Gruppe von Widerständen der Parallelschaltungseinheit parallel zu schalten und in einem zweiten Betriebszustand eine zweite Gruppe von Widerständen der Parallelschaltungseinheit parallel zu schalten, wobei zumindest ein Widerstand, der in der ersten Gruppe enthalten ist nicht in der zweiten Gruppe enthalten ist.
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Die vorliegende Erfindung schafft somit ein Verfahren, das die erfindungsgemäße Vorrichtung einsetzt und betreibt. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Verfahrens kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Unter einer Mehrzahl von steuerbar parallelschaltbaren Widerständen ist beispielsweise eine Widerstandsmatrix zwischen zwei Kontakten eines Ausgangs der Parallelschaltungseinheit zu verstehen, die mehrere Stränge aufweist, wobei in jedem Strang zumindest eine Serienschaltung aus einem Schalter und einem Wiederstand angeordnet ist. Durch ein Öffnen oder ein Schließen der Schalter in den einzelnen Strängen kann somit der betreffende Strang zu dem einem Netzwerk von parallelgeschalteten Widerständen zu- oder weggeschaltet werden. Unter einer Ansteuerungseinheit ist beispielsweise ein elektronisches Halbleiterbauelement wie beispielsweise ein Mikrocontroller oder eine digitaler Signalprozessor zu verstehen, das ausgebildet ist, um, einen Algorithmus abzuarbeiten. Unter einem Betriebszustand kann dabei ein Verschaltungszustand verstanden werden, in dem vorbestimmte Widerstände der Parallelschaltungseinheit parallelgeschaltet sind. Unter einer Gruppe von Widerständen ist eine Teilmenge der in der Parallelschaltung insgesamt vorhandenen steuerbar parallelschaltbaren Widerstände zu verstehen, die in einem der Betriebszustände parallelgeschaltet werden oder sind. Dabei kann diese Teilmenge jedoch auch alle steuerbar parallelschaltbaren Widerstände der Parallelschaltungseinheit oder nur einen einzigen der steuerbar parallelschaltbaren Widerstände der Parallelschaltungseinheit umfassen. Insbesondere unterscheiden sich die unterschiedlichen Gruppen von Wiederständen, die zu den unterschiedlichen Betriebszuständen parallelgeschaltet werden, so dass zumindest ein Widerstand, der in einer ersten Gruppe enthalten ist nicht in der zweiten Gruppe enthalten ist.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich ein Wackelkontakt durch einen Widerstandsverlauf auszeichnet, bei dem der Widerstandswert zwischen zwei Kontakten sich schnell ändert. Dieses Verhalten kann dadurch nachgebildet oder simuliert werden, indem eine besondere Vorrichtung eingesetzt wird, bei der ein Verlauf von unterschiedlichen Widerstandswerten dadurch realisiert werden kann, dass verschiedene Widerstände in kurzem zeitlichen Abstand in unterschiedlichen Kombinationen parallelgeschaltet werden. Hierdurch ergibt sich zwischen den Kontakten des Ausgangs der Parallelschaltungseinheit ein Gesamtwiderstand der parallelgeschalteten Widerstände der Parallelschaltungseinheit, der den Widerstandswerteverlauf eines elektrischen Wackelkontaktes nachbildet oder simuliert.
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Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass die Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung eine schnelle, technisch einfach zu realisierende und reproduzierbare Nachbildung von elektrischen Wackelkontakten möglich wird. Dadurch kann vermieden werden, dass für das Testen von elektronischen oder elektrischen Geräten beispielsweise ein elektromechanischer Schalter oder ein Relais verwendet werden muss, das selbst einer Abnutzung und damit einem veränderlichen Wackelkontakt-Widerstandswert unterliegt und somit keine ausreichend gute Reproduzierbarkeit der Testbasis liefert. Eine solche gute Reproduzierbarkeit kann jedoch beispielsweise zur Korrektur eines Fehlers bei einem elektrischen Gerät erforderlich oder zumindest wünschenswert sein, wenn das elektrische Gerät auf ein bestimmtes Fehlermuster eine bestimmte Verhaltensweise zeigen soll, die allerdings in mehreren Iterationsschritten entwickelt oder überprüft werden soll.
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Günstig ist es, wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Ansteuerungseinheit einen Speicher aufweist, der einen vordefinierten zeitlichen Ablaufplan des Ansteuerns des Parallelschaltens der ersten Gruppe von Widerständen und der zweiten Gruppe von Widerständen repräsentiert, wobei die Ansteuerungseinheit ausgebildet ist, um das Ansteuern des Parallelschaltens der Widerstände unter Verwendung des Ablaufplans aus dem Speicher durchzuführen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein bestimmtes Muster oder ein Ablauf von bestimmten Kombinationen von parallelgeschalteten Widerständen zu einen Gesamtwiderstand parallelgeschaltet werden könne, der gut reproduzierbar ist. Dies erleichtert das Testen von einer Vielzahl von gleichartigen elektrischen Geräten mit einem bestimmten Widerstandsmuster, das einen bestimmten Wackelkontakt simuliert, so dass eine für alle zu testenden Geräte gleiche Testumgebung bereitgestellt werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Speicher ein Ablaufplan gespeichert ist, der eine Parallelschaltung der Widerstände zwischen den Kontakten des Ausgangs ermöglicht, die einem zeitlichen Verlauf eines Widerstandes entspricht, der zwischen Kontakten eines Schalters mit einem nachzubildenden Wackelkontakt aufgenommen wurde. Beispielsweise kann ein zeitlicher Verlauf eines solchen nachzubildenden Wackelkontakts in einer Laborumgebung aufgezeichnet oder abgespeichert werden, wobei dann eine Abfolge von Kombinationen von parallelzuschaltenden Widerständen der Parallelschaltungseinheit bestimmt wird, die einen solchen Verlauf des Gesamtwiderstandes zwischen den Kontakten des Ausgangs der Parallelschaltungseinheit nachbildet, wie es an dem realen Wackelkontakt gemessen wurde. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer Möglichkeit einer sehr realitätsnahen Nachbildung oder Simulation eines elektrischen Wackelkontaktes.
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Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Ansteuerungseinheit ausgebildet sein, um in einem dritten Betriebszustand eine dritte Gruppe von Widerständen der Parallelschaltungseinheit parallel zu schalten, wobei zumindest ein Widerstand der dritten Gruppe von Widerständen nicht Teil der ersten und zweiten Gruppe von Widerständen ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer sehr hohen Flexibilität bei der Bildung von Widerstandswerten, die einen elektrischen Wackelkontakt nachbilden oder simulieren.
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Um eine Möglichkeit zur besonders feinen Unterteilung von Widerstandswerten zu erhalten, der zwischen den Kontakten des Ausgangs der Parallelschaltungseinheit anliegt, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Parallelschaltungseinheit parallelschaltbare Wiederstände aufweisen, die unterschiedliche Widerstandswerte umfassen. Hierdurch kann bei der parallelen Verschaltung der verschiedenen Widerstandswerte eine hohe Anzahl von insgesamt realisierbaren Widerstandswerten zwischen den Kontakten des Ausgangs der Parallelschaltung erreicht werden.
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Dabei kann gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Parallelschaltungseinheit Wiederstände mit unterschiedlichen Widerstandswerten aufweisen, wobei eine Differenz zwischen einem Widerstandswert und einem nächstgrößeren Widerstandswert mit der Größe der Widerstandswerte zunimmt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass geringe Widerstandswerte der Parallelschaltung besonders gut und fein granuliert nachgebildet werden können, wogegen eine Nachbildung von höheren Widerstandswerten der parallelgeschalteten einzelnen Widerstände der Parallelschaltungseinheit (die auch keinen so gravierenden negativen Einfluss bei einer ungenügenden Nachbildung aufweisen) mit einer geringeren Feinheit möglich wird. Auf diese Weise wird mit einer geringeren Anzahl von in der Parallelschaltungseinheit zur Verfügung stehenden Zahl von Widerständen dennoch eine recht gute Nachbildung oder Simulation eines elektrischen Wackelkontaktes möglich.
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Um eine besonders schnell schaltende Vorrichtung zur Simulation eines elektrischen Wackelkontaktes zu erhalten, kann die Parallelschaltungseinheit zumindest eine Mehrzahl von Halbleiterschaltern aufweisen, um Widerstände parallel zu schalten. Hierdurch kann eine schnelle Abfolge von Veränderungen des Widerstandswertes zwischen den Kontakten des Ausganges der Parallelschaltungseinheit realisiert werden, so dass eine möglichst realitätsnahe Nachbildung des elektrischen Wackelkontaktes möglich wird.
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Die besonders schnelle Schaltbarkeit einer Vorrichtung zur Simulation eines elektrischen Wackelkontaktes kann zudem dadurch erreicht werden, dass Halbleiterschalter über einen Hardwaretreiber, einen sogenannten Gate-Treiber, angesteuert werden. Durch eine Ansteuerung über einen Hardwaretreiber lässt sich erreichen, dass Halbleiterschalter ganz besonders schnell schalten. Es ist möglich Schaltzeiten von 1 μs zu erhalten.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Vorrichtung;
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2 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Vorrichtung;
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3 ein Diagramm eines Verlaufs von einem Gesamtwiderstand, der bei einer Messung gegenüber einer Parallelschaltung von unterschiedlichen Gruppen von Widerständen der Vorrichtung zur Nachbildung eines elektrischen Wackelkontaktes erreicht wird; und
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4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren;
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Vorrichtung 100 zur Nachbildung eines elektrischen Wackelkontaktes, die auch als IMCT (IMCT = InterMittentCircuitTester = Wackelkontaktsimulator) bezeichnet werden kann. Die Vorrichtung 100 umfasst als Kernelement einen Mikrocontroller 110 (CPU) der eine Kommunikation mit Komponenten einer Peripherie des Mikrocontrollers 110 wie beispielsweise einem Massenspeicher 120, einem Arbeitsspeicher 130, einer Widerstandsmatrix 140, einem Bedienfeld 150, einem Display 160 und die Kommunikation mit einem Computer (beispielsweise einem PC) über eine Schnittstelle 170 steuert. Die Schnittstelle 170 zum Computer (PC) ist beispielsweise durch einen CAN-Bus realisiert. Über diesen lässt sich mit Hilfe eines auf dem Computer (PC) laufenden Programms (d. h. eines Tools) die Vorrichtung 100 (d. h. der IMCT) steuern. Das PC-Tool kann Steuerfiles erzeugen und diese auf dem IMCT-internen Massenspeicher 120, der beispielsweise durch eine SD-Card gebildet ist, speichern. Ein Steuerfile, das auch als Steuerdatei bezeichnet werden kann, enthält beispielsweise die Kombination von Widerständen, die zu den unterschiedlichen Zeitpunkten zusammengeschaltet werden sollen, um den gewünschten Gesamtwiderstand zu erhalten. Der in 1 als Blockschaltbild dargestellte IMCT 100 besitzt auch ein Bedienfeld 160 und ein LCD-Display 150 über welches er sich ebenso steuern lässt. Die CPU 110 liest das Steuerfile und gibt Signale, die den Daten des Steuerfiles entsprechen, an die die Widerstandsmatrix 140 aus. Dabei werden durch diese Signale, die an die Widerstandsmatrix ausgegeben werden, unterschiedliche Widerstände der Widerstandsmatrix 140 parallelgeschaltet, wie dies unter Zuhilfenahme des Blockschaltbilds aus 2 näher erläutert wird.
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Die Hauptfunktion bei der Nachbildung eines elektrischen Wackelkontaktes ist in der Wirkungsweise der Widerstandsmatrix 140 und deren Ansteuerung durch den Mikrocontroller 110 (CPU) zu sehen, wie es unter Zuhilfenahme der 2 näher erläutert wird, in der Teile der Vorrichtung 100 näher erläutert werden. Die Vorrichtung 100 umfasst beispielsweise als Teil der Widerstandsmatrix 140 (die synonym auch als Parallelschaltungseinheit 140 bezeichnet werden kann) einen Zähler 210 zum Abzählen von unterschiedlichen Zeitpunkten nach einem Startzeitpunkt, bei dem der Zähler 210 gestartet wird. Der Zähler 210 ist über eine Adressleitung 220, im in 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel beispielsweise über eine 32-Bit-Adressleitung, mit einem Register 230 verbunden, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Dual-Port-RAM ausgeführt ist. Über eine Datenleitung 240, die vorliegend als 32-Bit Datenleitung ausgestaltet ist, ist das Register 230 mit dem Mikrocontroller 110 verbunden. Ferner ist je eine Ader des Datenleitungsbusses 240 mit je einem Steueranschluss eines Schalters 250 eines Stranges 260 der Widerstandsmatrix 140 verbunden. Unter einem Strang 260 der Widerstandsmatrix 140 ist im in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung dabei eine Serienschaltung aus je einem Widerstand 270 und einem Schalter 250 zu verstehen, die zwischen zwei Widerstandsmatrixschienen 275 der Widerstandsmatrix 140 verbunden ist. Die einzelnen Schalter 250 sind als Halbleiterbauelemente, günstigerweise als Feldeffekttransistoren (FET), ausgestaltet, obwohl dies für die Funktionsweise der Vorrichtung zur Nachbildung eines Wackelkontaktes nicht zwingend erforderlich ist. Die Verwendung von Halbleiterbauelementen bietet jedoch Vorteile in Bezug auf eine schnelle elektrische Ansteuerbarkeit, d. h. Durchschaltung der einzelnen Stränge 260, um eine zeitlich sehr schnelle und flexible Veränderung des Gesamtwiderstandes zwischen Kontakten eines Ausgangs der Widerstandsmatrix 140 zu realisieren, wobei die Widerstandsmatrixschienen 275 mit je einem der Kontakte des Ausgangs der Parallelschaltungseinheit 140 (d. h. der Widerstandsmatrix) verbunden sind. Dabei kann ein Pin 280 eines Prüflings 285 (d. h. eines elektronischen Bauelements, welches eine Funktion aufweist, die auf Robustheit gegenüber einem Wackelkontakt geprüft werden soll) an eine erste der Widerstandsmatrixschienen 275 und beispielsweise ein Masseanschluss des Prüflings 285 mit der zweiten Widerstandsmatrixschiene 275 elektrisch leitfähig verbunden werden.
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Wie aus dem Blockschaltbild aus 2 ersichtlich ist, stellen FETs 250 als Schalter in Kombination mit je einem Widerstand 270 die Matrix der Parallelschaltungseinheit 140 dar. Angesteuert werden diese Schalter 250 direkt aus dem in der 2 dargestellten Dual-Ported-RAM 230. Dabei werden zu einem ersten Zeitpunkt eine bestimmte Gruppe von Strängen 260 durch ein Öffnen der Schalter 250 in den betreffenden Strängen 260 parallelgeschaltet, so dass sich zwischen den Widerstandsmatrixschienen 275 ein Gesamtwiderstand ergibt, der von den Widerständen 270 der parallelgeschalteten Stränge 260 abhängt. Durch eine Veränderung der Zusammensetzung der Gruppen von parallelgeschalteten Strängen 260, d. h. durch die Veränderung der zu den unterschiedlichen Betriebszuständen der Vorrichtung parallelgeschalteten Widerstände, kann somit eine Veränderung des Gesamtwiderstandes zwischen den Widerstandsmatrixschienen 275 erreicht werden, durch welche der elektrische Wackelkontakt nachgebildet wird.
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Ferner lässt sich über den Zähler 210 in Verbindung mit eine beispielsweise in dem RAM 230 abgelegten Ablaufplan von parallelzuschaltenden Widerständen 270 bzw. Strängen 260 ein vordefinierter Verlauf eines Gesamtwiderstandes zwischen den beiden Widerstandsmatrixschienen 275 realisieren. Hierzu kann durch den Zähler 210 ein Zählerstand ermittelt oder vorgegeben und über die Adressleitung 220 an den RAM 230 übertragen werden, wobei dann in dem RAM 230 dieser Zählerstand verwendet wird, um diejenigen Schalter 250 der Stränge 260 zu öffnen, die erforderlich sind, um einen Gesamtwiderstand zwischen den Widerstandsmatrixschienen zu erhalten, der dem zum betreffenden Zählerstand gewünschten Gesamtwiderstand entspricht. Durch die Verwendung eines ausreichend schnellen Zählers 210, Registers 230 und von ausreichend schnellen Schaltern 250 kann somit ein sehr schnell veränderlicher Gesamtwiderstandsverlauf zwischen den Widerstandsmatrixschienen 275 mit einer Zykluszeit von beispielsweise 1 μs realisiert werden.
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In einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung 100, die in der Beschreibung nicht separat dargestellt ist, werden die Schalter 250 über einen Hardwaretreiber oder Gate-Treiber angesteuert. Eine derartige Ansteuerung der Schalter 250 führt dazu, dass eine ganz besonders schnelle Ansteuerung bzw. ganz besonders kurze Schaltzeit der Schalter 250 erreicht wird.
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Darüber hinaus lässt sich der Zählerstand des Zählers 210 so verwenden, dass der Zählerstand einer Speicheraddresse des RAM 230 entspricht. Bei Anliegen des Zählerstands des Zählers 210 über die Adressleitung 220 an dem RAM 230, liefert der RAM 230 über die Datenleitung bzw. den Datenleitungsbus 240 Ansteuerinformation für die Schalter 250.
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Entspricht dabei ein Zeichen des Speicherworts an der angesprochenen Speicheradresse des RAM 230 direkt der Information Schalten bzw. Sperren für einen Schalter 250. so kann ohne den Mirkocontroller 110 eine Ansteuerung der Widerstandsmatrix 275 erfolgen. Bei einem binären Speicherwort könnte beispielsweise das Zeichen 0 für Sperren und das Zeichen 1 für Schalten stehen. Die Ansteuerung der Widerstandsmatrix 275 durch den Zähler 210 über die Speicherworte des RAM 230 entspricht dann der Nachbildung eines Wackelkontakts.
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Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Nachbildung eines elektrischen Wackelkontaktes wird somit eine Widerstandsmatrix verwendet, um Widerstandsänderungen an z. B. Steckverbindern oder gebrochenen Zuleitungen zu simulieren oder nachzubilden. Die Widerstandsänderung wird durch Parallelschalten von beispielsweise bis zu 32 Widerständen 270 simuliert oder nachgebildet. Der Wertebereich des Gesamtwiderstandes zwischen den Widerstandsmatrixschienen 275 umfasst einen Bereich von ca. 50 mΩ (was nahezu einem idealen Kurzschluss entspricht) bis zur Unterbrechung (was einem idealen Leerlauf entspricht). Die Abstufung der unterschiedlichen Werte der Widerstände 270 wird beispielsweise mit höherem Widerstandswert gröber. Je höher der gemessene Widerstand ist, desto größer kann beispielswiese die Abweichung des berechneten Widerstandswertes sein, welcher über die Widerstandsmatrix ausgegeben werden kann. Dies begründet sich im Aufbau der Widerstandsmatrix. Je höher der vorgegebene Widerstand ist, desto weniger Widerstände stehen zur Parallelschaltung zur Verfügung. Die Widerstandsmatrix besteht beispielsweise aus 32 Widerständen, welche wahlweise parallel geschaltet werden können. Der Wertebereich umfasst dabei einen Bereich von 0.1 Ω, 0.2 Ω, 0.4 Ω, 0.8 Ω, ..., 4 MΩ, 8 MΩ. Bei einem gemessenen Widerstand von 6 MΩ kann nur ein 4 MΩ oder ein 8 MΩ parallel geschaltet werden. Die Abweichung beträgt in beiden Fällen 2 MΩ oder 33%. In der Praxis jedoch ist diese Abweichung bei so hohen Widerstandswerten nicht von Bedeutung.
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Ferner ist es auch möglich, dass beispielsweise aufgezeichnete Widerstandsverläufe von Wackelkontakten (d. h. aufgezeichnete Widerstände über der Zeit) über ein Tool oder ein Programm in eine für die Vorrichtung 100, insbesondere das Register 230 lesbare Steuerdatei umgewandelt werden. Unter Verwendung dieser Steuerdatei, die einen Zusammenhang zwischen den Widerständen zwischen den Widerstandsmatrixschienen 275 zu den unterschiedlichen Zeitpunkten herstellt, lassen sich dann die Schalter 250 der einzelnen Stränge 260 der Parallelschaltungseinheit 140 zeitdiskret ansteuern. Dadurch ist es möglich einen einmal „aufgenommenen” Kurzschluss bzw. Wackelkontakt beliebig oft zu wiederholen. Der Vorteil hierbei gegenüber einem Relais besteht darin, dass eine solche Nachbildung des elektrischen Wackelkontaktes keiner alterungsbedingten Veränderung des Widerstandsverlaufes unterliegt und somit eine definierte Testsituation zum Prüfen der Prüflinge 285 entsteht.
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Durch das zeitdiskrete ansteuern der Parallelschaltungseinheit 140 ist es zudem möglich, dass eine Ansteuerung mit unterschiedlicher Frequenz realisiert werden kann. Obwohl beispielsweise die Taktzeit des Mikrocontrollers 110 oder des Zählers 210 gleich bleibt, kann eine Frequenz dadurch Realisiert werden, dass die gleiche Kombination von Widerständen länger als eine Taktzeit geschalten wird. Umso mehr Takte man die gleiche Kombination von Widerständen geschalten lässt, umso langsamer wird die Frequenz.
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Auf diese Weise kann eine Ablaufprogramm in der Steuerdatei auch so gestaltet werden, dass beginnend bei einer hohen bzw. niedrigen Frequenz ein Frequenzwechsel, ein sogenannter Frequenzsweep, so einer niedrigen bzw. hohen Frequenz durchgeführt werden kann. Auf diese Weise kann man Wackelkontakte in einem vorgegeben Frequenzband nachbilden.
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Um eine Nachbildung eines elektrischen Wackelkontaktes durchzuführen, kann dabei beispielsweise eine Aufnahme von Daten des Wackelkontaktes erfolgen und hieraus eine bestimmte Kombination von parallelzuschaltenden Widerständen der Parallelschaltungseinheit 140 zu bestimmen. In der 3 sind über den Datenpunkten die gemessenen (durchgezogene Linie) und die vorgegebenen Widerstandswerte (gepunktete Linie) aufgetragen, die sich aus den Gesamtwiderständen zusammensetzt, wenn die bestimmte Kombination von Widerständen 270 der Parallelschaltungseinheit 140 zu den jeweiligen Zeitpunkten auch tatsächlich parallelgeschaltet werden. Insgesamt enthält der Datensatz 1000 Datenpunkte, die mit einer Sampelzeit von von 50 μs gesampelt wurden. Das entspricht einer Ablaufdauer von 50 ms. Die gestrichelte Linie zeigt die Abweichung zwischen der Vorgabe (d. h. dem Wert des Gesamtwiderstandes, der durch die Parallelschaltung der einzelnen Widerstände erreicht wird) und dem gemessenen Wert. Bei dieser Vorgabe konnten alle Widerstandswerte durch die Vorrichtung 100 mit sehr geringer Abweichung (gestrichelte Linie) nachgebildet werden. Gut zu erkennen ist die Dynamik mit der die Umschaltung prellfrei erzeugt wird. Die Vorgabe kann in die Kategorie „Wackelkontakt” bis „Kurzschluss” eingestuft werden. Die aufbereiteten Daten, d. h. die Kombination von Widerständen, die zu den unterschiedlichen Zeitpunkten zusammengeschaltet werden sollten, um den gewünschten Gesamtwiderstand zu erhalten) werden als Simulations- oder Steuerdatei auf dem Massenspeicher 120 geschrieben. Der Massenspeicher 120 ist in diesem Fall eine SD-Speicherkarte, welche mit einem handelsüblichen Lesegerät beschrieben werden kann. Der Mikrocontroller 110 greift auf die SD-Card beispielsweise über das standardmäßige FAT32-System von Microsoft zu. Diese Datei kann über das Display 160 und Bedienfeld 150 oder über die Schnittstelle 170 ausgewählt werden. Die ausgewählte Datei wird dann in den Arbeitsspeicher 130 (RAM) geladen. Nach dem Start-Befehl werden die im RAM abgelegten Widerstandswerte im entsprechenden Zeitraster durch die Parallelschaltungseinheit 140 (d. h. die Widerstandsmatrix) durch eine Parallelschaltung der jeweils parallelgeschalteten Widerstände realisiert und ausgegeben. Dabei dient ein Zähler 210 dazu alle Adressen (d. h. Zählerstandswerte) nacheinander am RAM 230 anzulegen und die an der Adresse hinterlegten 32 Bit-Werte an die Widerstandsmatrix 140 auszugeben. Dadurch wird ein minimales Zeitraster.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 400 zur Nachbildung eines elektrischen Wackelkontaktes, wobei eine vorstehend beschrieben Vorrichtung verwendet wird. Das Verfahren 400 umfasst einen Schritt des Ansteuerns 410 eines Parallelschaltens der Widerstände der Parallelschaltungseinheit, um zumindest in einem ersten Betriebszustand eine erste Gruppe von mehreren Widerständen der Parallelschaltungseinheit parallel zu schalten und in einem zweiten Betriebszustand eine zweite Gruppe von mehreren Widerständen der Parallelschaltungseinheit parallel zu schalten, wobei zumindest ein Widerstand, der in der ersten Gruppe enthalten ist nicht in der zweiten Gruppe enthalten ist.
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Zusammenfassend ist anzumerken, dass in der vorstehenden Beschreibung ein Ausführungsbeispiel für einen Wackelkontaktsimulator offenbart ist, mit dem eine Störanfälligkeit von Steuergeräten und anderen elektrischen Modulen gegenüber jeglichen Wackelkontakten und Kurzschlüssen an Ein- bzw. Ausgangspins verifiziert werden kann. Dabei werden Daten (aus einer Steuerdatei) beispielsweise über eine CPU in ein DualPorted-RAM geladen. Diese werden beispielsweise über einen Zähler, der an den Adressbus des DP-RAM angeschlossen ist, wieder abgerufen. Das DP-RAM steuert bis zu 32 FETs an, die jeweils unterschiedliche Widerstandswerte parallelgeschaltet auf ein gemeinsames Rail geben. Dadurch kann der Prüfling mit unterschiedlichen Wackelkontakten oder Relaisprellen beaufschlagt werden.
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Somit betrifft die Erfindung einen Wackelkontaktsimulator der die Immunität von Steuergeräten und anderen elektrischen Modulen gegenüber jeglichen Wackelkontakten und Schalter- bzw. Relaisprellen zu testen.
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Beim konventionellen Wackelkontakttest an Pins von elektrischen Geräten werden Relais, elektronische Schalter oder händische Schalter verwendet, um die Störimmunität der Prüflinge zu verifizieren. Dabei erfahren mechanische Schalter (Relais, Taster und Umschalter) eine prinzipbedingte Alterung (Übergangswiderstand bzw. Prellen während der) welche eine Wiederholung der Testsequenz unmöglich macht. Die Alterung macht sich bei mechanischen Schaltern durch einen verändert Innenwiderstand und verändertes prellen bemerkbar. Bei Verwendung von „reinen” Schaltern ist es nicht möglich „weiche” Wackelkontakte mit gleitenden Übergangswiderständen zu simulieren. Elektronische Schalter, welche durch einen einzelnen Transistor (Transistor, FET, IGBT o. ä.) realisiert werden, können keine „weiche” Wackelkontakte realisieren.
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Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin dass der Wackelkontaktsimulator keine Alterserscheinungen aufweist und der Widerstand des Wackelkontakts beispielsweise durch beliebige Kombination der 32 Widerstände über ein Steuerfile während des Vorgangs dynamisch verändert werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, das Prellen von einem Relaistyp aufzunehmen und über ein Steuerfile beliebig oft wieder „abzuspielen”. Somit ist die Testsequenz jederzeit wiederholbar und kann damit für industrielle Verifizierungen und Validierungen heran gezogen werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner kann der erfindungsgemäße Verfahrensschritt wiederholt ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
