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Die Erfindung betrifft eine Datenleitungssimulationsvorrichtung zur Simulation von Datenleitungen in einem Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Eingangsseite und wenigstens einer Ausgangsseite. Die Erfindung betrifft desweiteren eine entsprechende Testanordnung.
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Simulatoren von Leitungen sind im Stand der Technik bekannt. So offenbart zum Beispiel die
EP 1 768 284 A1 einen MIMO (Multiple Input Multiple Output) Kanalemulator mit einer Übertragungsmatrix oder einem Funkübertragungsmatrixemulator, welcher dazu ausgestattet ist, eine Mehrzahl von Übertragungsantennen und Empfängerantennen zu testen. Der MIMO-Emulator weist eine Mehrzahl von Radiofrequenzports auf, wobei eine Serie von bidirektionalen elektro-optischen Konvertern in der Matrix angeordnet sind, die Funksignale in optische Signale und umgekehrt verwandeln, wobei eine Emulation im optischen Signalteil vorgenommen wird.
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Steuergeräte, wie zum Beispiel CAN, Flexray und Ethernet, sind über verdrillte Zweidrahtleitungen miteinander verbunden. Je nach Wahl des Leitungstyps, der Leitungslänge und dem Verlegeweg sind die Hochfrequenzeigenschaften der Datenleitungen unterschiedlich. Es muss jedoch gewährleistet werden, dass die Kommunikation trotz dieser unterschiedlichen Hochfrequenzeigenschaften der Leitungen zwischen den Steuergeräten einwandfrei funktioniert. Aus diesem Grund müssen in der Entwicklungsphase Steuergeräte von Kraftfahrzeugen mit unterschiedlichen Leitungen und unterschiedlichen Hochfrequenzeigenschaften getestet werden. Dabei muss insbesondere auch die Kommunikation der Steuergeräte im schlechtestmöglichen Fall getestet werden, die durch die Grenzwerte der Spezifikationen der Steuergeräte oder Standards vorgeschrieben sind. Das Testen mittels realer Leitungen ist dabei schwierig und erfordert viel Zeit und einen hohen Platzbedarf und bedingt dementsprechend hohe Kosten, da eine Vielzahl an unterschiedlichen möglichen Leitungen, Leitungslängen usw. getestet werden müssen. Für einen schlechtestmöglichen Kanal sind insbesondere meist lange Leitungen, Steckverbinder in den Leitungen usw. erforderlich. Darunter leidet die Reproduzierbarkeit der Testleitung. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit anzubieten, wie Datenleitungen im einem Kraftfahrzeug besser als bisher getestet werden können.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Datenleitungssimulationsvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie eine Testanordnung gemäß dem nebengeordneten Anspruch 10. Weitere Ausgestaltungen der Datenleitungssimulationsvorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine erfindungsgemäße Datenleitungssimulationsvorrichtung dient zur Simulation von Datenleitungen in einem Kraftfahrzeug. Die Datenleitungssimulationsvorrichtung weist wenigstens einen Eingang bzw. eine Eingangsseite und wenigstens einen Ausgang bzw. eine Ausgangsseite auf.
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Eingang und Ausgang können in einer weiterführenden Ausgestaltung bidirektional sein. Dies ist insbesondere nützlich, wenn die an die Datenleitungen anzuschließenden Geräte zur bidirektionalen Kommunikation ausgebildet sind. Dies ist beispielsweise bei Ethernetverbindungen gegeben, bei denen Geräte meist in beide Richtungen kommunizieren.
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Zwischen Eingang und Ausgang sind elektrische Bauelemente angeordnet, die Leitungsparameter der Leitung verändern. Zu diesen Leitungsparametern können beispielsweise Eingangsdämpfung (IL) und Reflexionsdämpfung (RL) zählen. Mit Hilfe der elektrischen Bauelemente können die Eigenschaften, insbesondere Hochfrequenzeigenschaften diverser Leitungen verändert werden. Damit können unterschiedliche Leitungen sowie verschiedene Übertragungskanäle in Kraftfahrzeugen nachgebildet werden. Der Aufbau ist kostengünstiger und platzsparender als die direkte Nachbildung der Leitungen in herkömmlicher Weise.
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Gemäß einer ersten weiterführenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die elektrischen Bauelemente wenigstens eine Kapazität, wenigstens einen Widerstand, wenigstens eine Induktivität und/oder wenigstens eine Spannungsquelle aufweisen. Kapazitäten, Widerstände, Induktivitäten und Spannungsquellen sind Störfaktoren in elektrischen Leitungssystemen, die Leitungsparameter signifikant verändern können, insbesondere Eingangsdämpfung und Reflexionsdämpfung. Durch Vorsehen einer Anzahl der vorgenannten verschiedenen elektrischen Bauelemente und entsprechender Verschaltung ist es möglich, die Leitungseigenschaften gezielt zu verändern.
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Gemäß einer weiterführenden Ausgestaltung können die elektrischen Bauelemente variabel und/oder zuschaltbar sein. Die Variabilität kann einen kompletten Bereich des elektrischen Bauelements einbeziehen, insbesondere bei einem Widerstand von 0 bis zu einem Nominalwiderstand gehen. Eine Spannungsquelle kann beispielsweise von 0 V bis zu ihrer Höchstspannung eingestellt werden. Variable elektrische Bauelemente und/oder zuschaltbare elektrische Bauelemente sind dazu geeignet, Leitungsparameter der Leitung feiner zu beeinflussen und somit eine Vielzahl von unterschiedlichen möglichen Leitungen zu definieren. Auf diese Weise ist es möglich, für unterschiedliche Konfigurationen mit Hilfe desselben Datenleitungssimulationsgeräts die entsprechenden Leitungscharakteristiken nachzubilden und die Systeme mit den Leitungscharakteristiken zu testen. Dies ermöglicht auch die Nachbildung von schlechtestmöglichen Kanälen (Worst Case-Kanäle) und somit eine Testen der Systeme unter schlechtestmöglichen Bedingungen. Damit kann die Zuverlässigkeit entsprechender Systeme in Kraftfahrzeugen erheblich verbessert werden.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Datenleitungssimulationsvorrichtung kann wenigstens eine spannungsgesteuerte Kapazität (PIN-Diode), wenigstens ein variabler Widerstand und/oder wenigstens eine variable Spannungsquelle vorgesehen sein. Entsprechende Kapazitäten, Widerstände und/oder Spannungsquellen lassen eine Beeinflussung der Leitungsparameter besonders einfach zu.
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Eine weiterführende Ausgestaltung der Datenleitungssimulationsvorrichtung kann vorsehen, dass die wenigstens eine Spannungsquelle eine Gleichspannungsquelle ist. Auf diese Weise lassen sich mehrere an die entsprechende Leitung angeschlossene Sender und/oder Empfänger simulieren.
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In einer weiterführenden Ausgestaltung der Datenleitungssimulationsvorrichtung kann die Leitung als Zweidrahtleitung oder verdrillte Zweidrahtleitung ausgebildet sein. Viele Übertragungssysteme, beispielsweise CAN, Flexray oder Ethernet verwenden verdrillte Zweidrahtleitungen, sodass hierüber eine realistische Simulation der Leitungseigenschaften in entsprechenden Systemen möglich ist.
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Gemäß einer weiterführenden Ausgestaltung einer Datenleitungssimulationsvorrichtung mit einer Zweidrahtleitung kann zwischen einem ersten Draht und einem zweiten Draht wenigstens eine spannungsgesteuerte Kapazität angeordnet sein, die die Hochfrequenzeigenschaften des Übertragungssystems beeinflusst.
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In einer weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass wenigstens einem elektrischen Bauteil wenigstens ein variabler Widerstand zugeordnet ist. Mit Hilfe des variablen Widerstands kann das wenigstens eine elektrische Bauteil in seinen Eigenschaften beeinflusst werden, insbesondere wenn dieses parallel geschaltet ist. Dieses elektrische Bauteil kann insbesondere eine spannungsgesteuerte Diode (PIN-Diode) sein.
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Ein weiterführender Aspekt der Datenleitungssimulationsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Erfindungsgedanken sieht vor, dass ein Steuergerät zur Einstellung und/oder Zuschaltung der elektrischen Bauteile vorgesehen ist. Ein entsprechendes Steuergerät kann beispielsweise Programme aufweisen, die eine entsprechende Nachbildung von spezifischen Kanälen erlaubt, die auf einfache Weise abrufbar sind. Des Weiteren können mit Hilfe von entsprechenden Steuergeräten verschiedene Wertebereiche untersucht werden, sodass Tests möglicherweise automatisiert werden können.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Testanordnung mit einer Datenleitungssimulationsvorrichtung nach wenigstens einem der vorbeschriebenen Aspekte, wenigstens einem Datenempfänger und wenigstens einem Datensender, wobei Datensender und Datenempfänger mittels der Datenleitungssimulationsvorrichtung miteinander verbunden sind. Eine entsprechende Testanordnung erlaubt das Testen von Datenleitungssystemen in Kraftfahrzeugen.
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Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine erste Ausgestaltung einer Datenleitungssimulationsvorrichtung sowie
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2 einen zweite Ausgestaltung einer Datenleitungssimulationsvorrichtung,
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3 einen dritte Ausgestaltung einer Datenleitungssimulationsvorrichtung.
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Im Nachfolgenden werden gleiche oder gleichwirkende Bauteile zur besseren Lesbarkeit mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine erste Ausgestaltung einer Datenleitungssimulationsvorrichtung 2.
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Die Datenleitungssimulationsvorrichtung 2 weist eine Eingangsseite 4 sowie eine Ausgangsseite 6 auf. Die Datenleitungssimulationsvorrichtung 2 ist zur bijektiven Kommunikation geeignet, sodass auf der Eingangsseite 4 auch Daten empfangen werden können, die auf der Ausgangsseite 6 gesendet werden.
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Die Datenleitungssimulationsvorrichtung 2 ist als Zweidrahtsystem ausgebildet, wobei einer erster Draht 8 und ein zweiter Draht 10 vorgesehen sind. Eingangs- und ausgangsseitig sind Entkoppelkapazitäten 12 vorgesehen. Den Entkoppelkapazitäten 12 sind variable Entkoppelwiderstände 14 nachgeschaltet.
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Die Drähte 8, 10 können anders als dargestellt auch verdrillt sein.
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Erster Draht 8 und zweiter Draht 10 sind über eine Serie von spannungsgesteuerten Kapazitäten 16 und variablen Dämpfungswiderständen 18 miteinander verbunden. Die spannungsgesteuerten Kapazitäten 16 sind als PIN-Dioden ausgebildet. Durch Einstellen der Widerstände 18 lassen sich somit die Kapazitäten 16 verändern und ein entsprechendes Hochfrequenzverhalten der Datenleitungssimulationsvorrichtung 2 zwischen Eingangsseite 4 und Ausgangsseite 6 verändern.
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Am zweiten Draht 10 ist ein weiterer Entkoppelwiderstand 20 vorgesehen. An dem ersten Draht 8 ist eine Gleichspannungsquelle 22 mittels eines Widerstandes 24 angeschlossen.
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Durch Variation der entsprechenden variablen Widerstände (Potentiometer) sowie der Gleichspannungsquelle, lassen sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Leitungsparametern einstellen. Somit lassen sich auch spezifikationsgemäß schlechtestmögliche Leitungen nachbilden und die Zuverlässigkeit von entsprechenden komplexen Kommunikationssystemen in einem Kraftfahrzeug nachbilden. Eine solche Nachbildung sichert ein ordnungsgemäßes Funktionieren im Kraftfahrzeug ab und damit einen störungsfreien Betrieb.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Datenleitungssimulationsvorrichtung 2'.
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In der Datenleitungssimulationsvorrichtung 2' sind die elektrischen Bauteile, wie in der Datenleitungssimulationsvorrichtung 2 aus 1 vorgesehen, sodass im Hinblick darauf auf die Datenleitungssimulationsvorrichtung 1 Bezug genommen werden kann. Die Datenleitungssimulationsvorrichtung 2' ist in einem Gehäuse 26 vorgesehen, in dem ein Steuergerät 28 verwendet wird, das mit den elektrischen Bauelementen 12, 14, 16, 18, 22 verbunden ist und diese entsprechend einstellt.
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Die Datenleitungssimulationsvorrichtung 2' bildet eine komplette Testanordnung 30 an das an die Eingangsseite 4 ein Datensender 32 und an die Ausgangsseite 6 ein Datenempfänger 34 angeordnet sind.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Datenleitungssimulationsvorrichtung 2''.
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Die elektrischen Bauteile in der Datenleitungssimulationsvorrichtung 2'' entsprechen denen der Datenleitungssimulationsvorrichtungen 2, 2'. In 3 ist die Datenleitungssimulationsvorrichtung 2'' geteilt, wobei die verdrillten Drähte 36, 38 mittig zwischen den Bauteilen 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 ausgebildet sind. Die Gleichspannungsquelle 22 schließt über den Widerstand 22 direkt an einen der Dämpfungswiderstände 18 an, während der Widerstand 20 mit einer der spannungsgesteuerten Kapazitäten 16 verbunden ist. Solche Drähte 36, 38 können zwischen 1 und 15 m lang sein. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass man sich dem zu testenden Kanal besser nähern kann, wobei die Strecke mit den variablen Bauteilen 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 noch exakter angepasst werden kann.
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Mit Hilfe der Datenleitungssimulationsvorrichtungen 2, 2', 2'' lassen sich reale Datenleitungen in Kraftfahrzeugen nachbilden. Durch die spannungsgesteuerten Kapazitäten 16 kann der Übertragungskanal zwischen Eingangsseite 4 und Ausgangsseite 6 angepasst und variiert werden. Es können damit verschiedene Leitungen, unterschiedliche Länge und Verlegewege sowie deren Hochfrequenzeigenschaften im Kraftfahrzeug nachgeahmt werden.
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Bei Verwendung von spannungsgesteuerten Kapazitäten, wie hier, lassen sich nur gleichstromfreie Übertragungssysteme (DC-entkoppelte Systeme) nachbilden.
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Die Übertragungseigenschaften, insbesondere Eingangsdämpfung IL und Reflexionsdämpfung RL können herausgearbeitet werden.
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Mit den Datenleitungssimulationsvorrichtungen 2, 2', 2'' können die Parameter, insbesondere der Eingangsdämpfung und der Reflexionsdämpfung schrittweise an die Grenzwerte herangeschoben werden und somit Grenzen des Systems getestet werden, bei denen ein Ausfall der Kommunikation entsteht. Somit kann bei Verwendung vieler verschiedener miteinander über entsprechende Datenleitungen kommunizierende Sender und Empfänger getestet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2, 2'
- Datenleitungssimulationsvorrichtung
- 4
- Eingangsseite
- 6
- Ausgangsseite
- 8
- erster Draht
- 10
- zweiter Draht
- 12
- Entkoppelkapazität
- 14
- Entkoppelwiderstand
- 16
- Spannungsgesteuerte Kapazität
- 18
- Dämpfungswiderstand
- 20
- Entkoppelwiderstand
- 22
- Gleichspannungsquelle
- 24
- Widerstand
- 26
- Gehäuse
- 28
- Steuergerät
- 30
- Testanordnung
- 32
- Datensender
- 34
- Datenempfänger
- 36
- erster Draht
- 38
- zweiter Draht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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