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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Simulation von Fehlerzuständen in einer Leitung mit zwei hochfrequenzfähigen Signalleitungen, wie zum Beispiel einer Ethernetleitung.
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Mit zunehmender Verbreitung hochfrequenter Kommunikation beziehungsweise hochfrequenzfähigen Signalleitungen, wie Ethernet zum Beispiel auch in Fahrzeugen, wächst auch das Bedürfnis nach Testgeräten zur Simulation von Fehlerzuständen in der Leitung.
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Im Automobilbereich ist die Absicherung der Kommunikationsfähigkeit von einzelnen Steuergeräten wichtig. Diese Überprüfung erfolgt unter anderem im Einzelsteuergerätetest. Im Rahmen des Einzelsteuergerätetests ist es üblich, eine Überprüfung der physikalischen Übertragungseigenschaften sowie der Reaktion auf physikalische Fehler vorzunehmen. Hierfür werden Fehlerschaltungen verwendet, die eine Simulation von Fehlern, wie sie im Fahrzeug eintreten, erlauben. Hierzu zählen unter anderem Kurzschlüsse zur Masse, zur Batteriespannung oder auch zwischen den einzelnen Signalleitungen.
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US 2006/0268898 A1 offenbart eine weitere Vorrichtung einer Testumgebung, nämlich eine Fehlerdetektion in einem Ethernet-Endgerät, die gewissermaßen ein Gegenstück zu der vorliegenden Erfindung ist.
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EP 1 989 560 B1 offenbart eine allgemeine Fehlerschaltung ohne Bezug zu hochfrequenten Leitungen oder Signalen. Der Ethernet-Standard wird lediglich zur Steuerung der Fehlerszenarien verwendet.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Testen von hochfrequenzfähigen Signalleitungen zu verbessern.
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Diese Aufgabe wir gelöst mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 beziehungsweise einem Verfahren gemäß Anspruch 9.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Simulation von Fehlerzuständen in einer Leitung mit zwei hochfrequenzfähigen Signalleitungen, mit zwei Anschlüssen für eine erste Signalleitung und zwei Anschlüssen für eine zweite Signalleitung, wobei die zwei Anschlüsse jeweils mittels eines Leitungsabschnitts verbunden sind, umfasst dass in jedem Leitungsabschnitt ein Fehlerschaltungs-Relais zum Bereitstellen eines Fehlers angeordnet ist, wobei ein Ausgang jedes Fehlerschaltungs-Relais mit dem Leitungsabschnitt verbunden ist und ein weiterer Ausgang mit einem ersten Fehlerauswahl-Relais verbunden ist, dass die Ausgänge der ersten Fehlerauswahl-Relais jeweils mit zweiten Fehlerauswahl-Relais verbunden sind.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat den Vorteil, dass neben der Möglichkeit zahlreiche Fehler zu simulieren, lediglich ein einziges Relais in jeder Signalleitung, das heißt im Signalverlauf, angeordnet ist. Somit wird die Signalqualität im fehlerfreien Fall der Schaltungsanordnung nur geringfügig beeinflusst. Die Schaltungsanordnung ist in der Lage, physikalische Fehler in der Leitung zu erzeugen. Dies ermöglicht den Test von Komponenten, welche an diese Leitung angeschlossen sind, in Reaktion auf den in der Leitung simulierten Fehler. Vorzugsweise sind die Relais und Signalwege symmetrisch aufgebaut. Weiterhin kann eine Leitungsanpassung der Anschlüsse beziehungsweise Signalleitungseingänge und Signalleitungsausgänge vorgenommen werden. Auf einer Platine der Schaltungsanordnung können Stichleitungen vorzugsweise kurz gegen die Frequenz beziehungsweise die Wellenlänge des Signals ausgeführt sein. In der Fehlersimulation verwendete Signalfrequenzen oder Übertragungsfrequenzen liegen hier im Rahmen von bis zu einigen MHz, wie zum Beispiel 31,25 MHz für 100 Mbit Ethernet. Die Schaltungsanordnung kann in verschiedenen Testumgebungen eingesetzt werden, um zum Beispiel Komponententests, Verbundtests und Integrationstests durchzuführen.
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Das Fehlerschaltungs-Relais kann ein Arbeitsstromrelais sein. Damit kann einfach sichergestellt werden, dass im Normalfall kein Fehler simuliert wird, da es im Ruhezustand stromlos ist.
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Ein Kurzschluss-Fehlerauswahl-Relais kann eingerichtet sein, einen Kurzschluss einer Signalleitung gegen Masse oder gegen eine Batteriespannung zu simulieren. Die Betrachtung dieses Fehlerfalls ist im Fahrzeugbereich wichtig. Vorzugsweise ist für jede Signalleitung ein derartiges Relais vorgesehen.
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Mindestens ein Dämpfungs-Fehlerauswahl-Relais kann eingerichtet sein, eine symmetrische Dämpfung beider Signalleitungen zu simulieren. Dieses Relais ermöglicht eine Fehlersimulation insbesondere im hochfrequenten Bereich.
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Zwei weitere Relais und eine Widerstandsschaltung können zwischen dem Dämpfungs-Fehlerauswahl-Relais und den beiden Signalleitungen derart vorgesehen sein, um einen von zwei Dämpfungswerten zu simulieren. Dies ermöglicht einen einfachen und symmetrischen Aufbau für die Bereitstellung von zwei Dämpfungswerten, zum Beispiel von 3 und 10 dB. Mit der Dämpfung kann zum Beispiel ein nicht korrekter Kontakt eines Steckers simuliert werden.
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Ein Floating-Fehlerauswahl-Relais kann eingerichtet sein, eine Unterbrechung einer oder beider Signalleitungen oder einen Kurzschluss zwischen den beiden Signalleitungen zu simulieren. Dies ist im Fahrzeugbereich ein häufiger Fehlerfall, der nun auch für hochfrequente Signale simuliert werden kann.
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Ein erstes Fehlerauswahl-Relais einer der zwei Signalleitungen kann mit zwei zweiten Fehlerauswahl-Relais in Form eines Kurzschluss-Fehlerauswahl-Relais und eines Floating-Fehlerauswahl-Relais verbunden sein. Diese kaskadierte Anordnung erlaubt einen einfachen Schaltungsaufbau bei optimiertem Signalweg.
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Ein erstes Fehlerauswahl-Relais einer der zwei Signalleitungen kann mit zwei zweiten Fehlerauswahl-Relais in Form eines Dämpfungs-Fehlerauswahl-Relais und eines Fehlerauswahl-Relais verbunden sein und das Fehlerauswahl-Relais kann mit einem Kurzschluss-Fehlerauswahl-Relais und einem Floating-Fehlerauswahl-Relais verbunden sein. Auch diese, noch eine Stufe weiter kaskadierte, Anordnung erlaubt einen einfachen Schaltungsaufbau bei optimierten Signalweg.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Simulation von Fehlerzuständen in einer Leitung mit zwei hochfrequenzfähigen Signalleitungen umfasst, dass in jeder Signalleitung ein Fehlerschaltungs-Relais zum Bereitstellen eines Fehlers angeordnet wird, wobei jedes Fehlerschaltungs-Relais mit mindestens einem, kaskadiert hinter dem Fehlerschaltungs-Relais angeordneten, Fehlerauswahl-Relais verbunden wird, um einen von mehreren Fehlertypen auszuwählen. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.
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Wenn kein Fehler simuliert wird, kann lediglich ein Fehlerschaltungs-Relais in jeder Signalleitung angeordnet sein. Dieses eine Bauelement in der Leitung verringert die Signalqualität im Signalpfad nur unwesentlich.
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Ein Kurzschluss einer oder beider Signalleitungen gegen Masse oder gegen eine Batteriespannung kann simuliert werden. Die Betrachtung dieses Fehlerfalls ist im Fahrzeugbereich wichtig.
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Eine Unterbrechung einer oder beider Signalleitungen oder ein Kurzschluss zwischen den beiden Signalleitungen kann simuliert werden. Dies ist im Fahrzeugbereich ein häufiger Fehlerfall, der nun auch für hochfrequente Signale simuliert werden kann.
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Eine symmetrische Dämpfung beider Signalleitungen kann simuliert werden. Es können zum Beispiel zwei Dämpfungswerte bereitgestellt werden, zum Beispiel von 3 und 10 dB. Mit der Dämpfung kann zum Beispiel ein nicht korrekter Kontakt eines Steckers simuliert werden.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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2 ein Platinenlayout einer Schaltungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung 10 zur Simulation von Fehlerzuständen in einer Leitung mit zwei hochfrequenzfähigen Signalleitungen. Die Signalleitungen sind zum Beispiel kompatibel mit Ethernet-Standard.
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Die Schaltungsanordnung 10 enthält einen ersten Leitungsabschnitt 12 und einen zweiten Leitungsabschnitt 14. Der erste Leitungsabschnitt 12 befindet sich zwischen den Anschlüssen 12a und 12b und verbindet diese. Der zweite Leitungsabschnitt 14 befindet sich zwischen den Anschlüssen 14a und 14b und verbindet diese. Die Verbindungen müssen nicht dauerhaft bestehen, sondern können zur Simulation von Fehlerzuständen aufgetrennt oder in ihren physikalischen Eigenschaften wie zum Beispiel Widerstand, Reflexionsverhalten oder Ähnliches verändert werden.
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Die Schaltungsanordnung 10 kann in mehrere Blöcke oder Funktionsbereiche unterteilt werden. Ein Schaltungsbereich 16 legt fest, ob ein Fehler oder kein Fehler simuliert wird. Ein weiterer Schaltungsbereich 18 legt fest, ob eine Dämpfung, Kurzschluss/Floating oder ein Kurzschluss gegen Masse/Batterie simuliert wird. Ein Schaltungsbereich 20 legt fest, ob der Kurzschluss gegen Masse oder Batterie simuliert wird. Zur Umsetzung der Entscheidung sind in jedem Schaltungsbereich Schalter vorgesehen. Hier sind die Schalter als Relais ausgeführt. Relais sind elektromechanische Bauelemente und haben den Vorteil eines hohen Isolationswiderstandes und einer hohen Sperrspannung der Schaltstrecke. Alternativ können elektronische Schalter mit Transistoren eingesetzt werden.
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Zunächst wird der Signalpfad des ersten Leitungsabschnitts 12 beschrieben. Je nach Konfiguration beziehungsweise gewünschtem Fehlerfall werden sich unterschiedliche Signalpfade zwischen den Anschlüssen 12a und 12b ergeben.
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Direkt in dem ersten Leitungsabschnitt 12 ist ein erstes Fehlerschaltungs-Relais 24 angeordnet. Das Fehlerschaltungs-Relais 24 ist zum Beispiel als Arbeitsstromrelais ausgeführt und verbindet in seiner Ruheposition die beiden Anschlüsse 12a und 12b miteinander. Dies ist der Fall, dass kein Fehler simuliert wird. In diesem Fall verläuft der Signalweg nur über dieses eine Relais, so dass die Signalqualität im Vergleich zu einer Standardleitung nur geringfügig verringert wird. In einer Arbeitsstellung ist das Fehlerschaltungs-Relais 24 zu einem ersten Fehlerauswahl-Relais 26 geschaltet.
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Das erste Fehlerauswahl-Relais 26 ist mit einem Ausgang mit einem zweiten Fehlerauswahl-Relais 28 verbunden. Ein Ausgang des zweiten Fehlerauswahl-Relais 28 ist mit einem Kurzschluss-Fehlerauswahl-Relais 30 verbunden, das eingerichtet ist, einen Kurzschluss des ersten Leitungsabschnitts 12 beziehungsweise der daran angeschlossenen Signalleitung gegen Masse (Klemme 31) oder gegen eine Batteriespannung (Klemme 30) zu simulieren. Für diese Fehlersimulation verläuft der Signalweg von dem Anschluss 12a über die Relais 24, 26, 28 und 30.
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Ein Dämpfungs-Fehlerauswahl-Relais 32 ist mit dem anderen Ausgang des ersten Fehlerauswahl-Relais 26 verbunden und eingerichtet, eine symmetrische Dämpfung beider Signalleitungen beziehungsweise Leitungsabschnitte 12 und 14 zu simulieren. Dazu sind zwei weitere Relais 34 und 36 und eine Widerstandsschaltung 38 zwischen dem Dämpfungs-Fehlerauswahl-Relais 32 und den beiden Leitungsabschnitten 12 und 14 beziehungsweise Signalleitungen derart vorgesehen, um einen von zwei Dämpfungswerten zu simulieren. Die Dämpfungswerte können über die Widerstandsschaltung 38 eingestellt werden und betragen zum Beispiel 3 und 10 dB. Die beiden Relais 34 und 36 sind in dieser schematischen Darstellung von 1 jeweils als zwei gleichzeitig betätigte Relais dargestellt. Tatsächlich werden zwei Relais verwendet, die zwischen die Leitungsabschnitte 12 und 14 geschaltet sind. Über das Relais 34 wird ein erster Teil der Widerstandsschaltung 38 geschaltet und damit eine erste Dämpfung eingestellt. Über das Relais 36 wird ein zweiter Teil der Widerstandsschaltung 38 geschaltet und damit eine zweite Dämpfung eingestellt. Für diese Fehlersimulation verläuft der Signalweg von dem Anschluss 12a über die Relais 24, 26, 32 und 34 oder 36 zu dem Anschluss 12b.
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Ein Floating-Fehlerauswahl-Relais 40 ist an dem anderen Ausgang des zweiten Fehlerauswahl-Relais 28 angeschlossen und eingerichtet, um eine Unterbrechung (Floating) einer oder beider Signalleitungen beziehungsweise den beiden Leitungsabschnitten 12 und 14 oder einen Kurzschluss zwischen den beiden Signalleitungen beziehungsweise den beiden Leitungsabschnitten 12 und 14 zu simulieren. Je nach Stellung des Floating-Fehlerauswahl-Relais 40 wird ein Kurzschluss oder eine offene Leitung simuliert. Für diese Fehlersimulation verläuft der Signalweg von dem Anschluss 12a über die Relais 24, 26, 28 und 40.
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Die Beschaltung des zweiten Leitungsabschnitts 14 ist ähnlich und weitestgehend symmetrisch zu der des ersten Leitungsabschnitts 12. Lediglich die Dämpfung wird vollständig über den ersten Leitungsabschnitt 12 geschaltet und findet keine Korrespondenz in dem zweiten Leitungsabschnitt 14.
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Ein zweites Fehlerschaltungs-Relais 42 ist in dem zweiten Leitungsabschnitt 14 analog zu dem ersten Fehlerschaltungs-Relais 24 angeordnet und übernimmt die gleiche Funktion. Die beiden Fehlerschaltungs-Relais 24 und 42 können synchron oder unabhängig voneinander geschaltet werden.
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Ein weiteres erstes Fehlerauswahl-Relais 44 ist mit einem Ausgang des zweiten Fehlerschaltungs-Relais 42 verbunden und ermöglicht die Auswahl von Fehlern. Dazu ist das weitere erste Fehlerauswahl-Relais 44 mit einem weiteren Kurzschluss-Fehlerauswahl-Relais 46 verbunden, das identisch zu dem Kurzschluss-Fehlerauswahl-Relais 30 ist und die gleiche Funktion übernimmt, einen Kurzschluss des zweiten Leitungsabschnitts 14 beziehungsweise daran angeschlossenen Signalleitung gegen Masse (Klemme 31) oder gegen eine Batteriespannung (Klemme 30) zu simulieren.
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Der zweite Ausgang des weiteren ersten Fehlerauswahl-Relais 44 ist mit dem Floating-Fehlerauswahl-Relais 40 verbunden. Dadurch können die Leitungsabschnitte 12 und 14 beziehungsweise die daran angeschlossenen Signalleitungen über die Relais 24, 26, 28, 40, 44 und 42 kurzgeschlossen werden. Andererseits ermöglicht das Floating-Fehlerauswahl-Relais 40 eine Unterbrechung der Leitung.
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Die beiden Relais 40 und 46, die an das erste Fehlerauswahl-Relais 44 angeschlossen sind, können auch als zweite Fehlerauswahl-Relais bezeichnet werden, da die beiden Relais 40 und 46 eine weitere Fehlerauswahl ermöglichen.
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2 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Platinenlayouts der Schaltungsanordnung 10. Die beiden Leitungsabschnitte 12 und 14 sind zwischen zwei Kontakten oder Steckverbindern 48 angeordnet, wobei die Anschlüsse 12a, b und 14a, b zum Beispiel als Kontaktierungen auf der Platine 50 ausgeführt sind.
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Die beiden Fehlerschaltungs-Relais 24 und 42 beziehungsweise deren Signalpfade sind symmetrisch zu den Leitungsabschnitten 12 und 14 angeordnet. Ebenso symmetrisch sind die Relais 28 und 30 zu den Relais 44 und 46 angeordnet. Die beiden Relais 34 und 36 sind symmetrisch zwischen den beiden Leitungsabschnitten 12 und 14 angeordnet. Insgesamt sind die Relais derart angeordnet, dass eine insgesamt symmetrische Signalleitungsführung auf der Platine 50 vorgesehen ist und möglichst kurze Stichleitungen vorhanden sind.
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Eine Steuerung ist vorgesehen, die einzelnen Relais basierend auf dem jeweils ausgewählten Fehlerprogramm zu steuern. Statt einer Steuerung kann auf der Platine 50, wie dargestellt, ein Sockel 52 vorgesehen sein, um eine Steuerung oder eine Leitung zu der Steuerung aufzunehmen. Die Steuerung kann Bestandteil der Schaltungsanordnung 10 sein oder extern zu der Schaltungsanordnung 10 ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schaltungsanordnung
- 12
- erster Leitungsabschnitt
- 12a, b
- Anschlüsse
- 14
- zweiten Leitungsabschnitt
- 14a, b
- Anschlüsse
- 16
- Schaltungsbereich
- 18
- Schaltungsbereich
- 20
- Schaltungsbereich
- 22
- Schaltungsbereich
- 24
- erstes Fehlerschaltungs-Relais
- 26
- erstes Fehlerauswahl-Relais
- 28
- zweites Fehlerauswahl-Relais
- 30
- Kurzschluss-Fehlerauswahl-Relais
- 32
- Dämpfungs-Fehlerauswahl-Relais
- 34
- Relais
- 36
- Relais
- 38
- Widerstandsschaltung
- 40
- Floating-Fehlerauswahl-Relais
- 42
- zweites Fehlerschaltungs-Relais
- 44
- erstes Fehlerauswahl-Relais
- 46
- Kurzschluss-Fehlerauswahl-Relais
- 48
- Kontakt
- 50
- Platine
- 52
- Sockel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006/0268898 A1 [0004]
- EP 1989560 B1 [0005]
