本發(fā)明涉及信號(hào)仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種多功能故障信號(hào)模擬的裝置。

背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展和完善，故障檢測(cè)功能已成為控制系統(tǒng)必不可少的一部分，性能優(yōu)良并且覆蓋面廣的故障檢測(cè)功能成為了評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)重要的指標(biāo)。故障檢測(cè)功能在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可以及時(shí)地檢測(cè)出故障并做出相應(yīng)的措施以避免造成重大的損失。在眾多的系統(tǒng)故障中，電氣故障是最重要也是最容易引起重大損失的故障之一，為了測(cè)試故障檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于電氣故障的檢測(cè)功能，需要對(duì)系統(tǒng)的電氣故障進(jìn)行模擬，將模擬的故障注入控制系統(tǒng)中，觀察控制系統(tǒng)對(duì)于電氣故障的反應(yīng)?，F(xiàn)在常用的模擬故障信號(hào)的方法有很多，其中常用的方法是在被控系統(tǒng)中間接入故障模擬設(shè)備，通過(guò)控制系統(tǒng)或者故障模擬設(shè)備的控制模塊控制故障模擬設(shè)備模擬出各類(lèi)故障信號(hào)，模擬設(shè)備可以模擬信號(hào)對(duì)地，對(duì)電源等故障，通過(guò)觀察控制系統(tǒng)的控制信號(hào)來(lái)檢測(cè)控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)功能。但是隨著大家對(duì)于系統(tǒng)安全的越來(lái)越重視，常用的故障模擬設(shè)備模擬的故障信號(hào)已不能滿足日益增長(zhǎng)的需求，例如公開(kāi)號(hào)為CN102508452A的專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種可以模擬多種故障的模擬板，包括：固高(對(duì)電源短路)、固低(對(duì)地短路)等一些常規(guī)的故障信號(hào)，但在該專(zhuān)利中，并沒(méi)有包括電氣故障中常發(fā)生的信號(hào)與信號(hào)之間短路以及接觸不良故障信號(hào)，常規(guī)的故障類(lèi)型已經(jīng)不能滿足現(xiàn)狀控制系統(tǒng)對(duì)于安全性能的要求，因此需要開(kāi)發(fā)一種在常規(guī)故障模擬設(shè)備的基礎(chǔ)上包括信號(hào)與信號(hào)之間短路以及接觸不良的故障模擬設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提出一種多功能故障信號(hào)模擬的裝置。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：本發(fā)明包括故障模擬的主電路模塊、用于控制故障模擬電路的控制模塊和電源模塊，所述電源模塊為主電路模塊和控制電路提供電源，所述主電路模塊根據(jù)功能分為兩部分，分別為常規(guī)功能模塊和接觸不良功能模塊。在常規(guī)功能模塊中，控制模塊發(fā)出控制指令，控制繼電器的開(kāi)合，從而選擇不同的故障接入信號(hào)，通過(guò)繼電器可以選擇的故障信號(hào)有：對(duì)地短路信號(hào)，對(duì)電源短路信號(hào)，對(duì)外部信號(hào)短路信號(hào)以及斷路信號(hào)。其中對(duì)外部信號(hào)短路信號(hào)可以通過(guò)繼電器選擇讓兩個(gè)不同的信號(hào)對(duì)同一個(gè)外部信號(hào)短路，而產(chǎn)生信號(hào)與信號(hào)之間短路故障的功能。在接觸不良功能模塊中，需要模擬接觸不良故障信號(hào)，故障模擬設(shè)備接入被控系統(tǒng)中間，通過(guò)PWM控制mos管閉合，產(chǎn)生接觸不良的效果，從而達(dá)到接觸不良故障模擬。本發(fā)明的有益效果在于:在原有的故障模擬設(shè)備的基礎(chǔ)上，添加了信號(hào)與信號(hào)之間短路，以及接觸不良信號(hào)兩個(gè)故障信號(hào)，增加了故障模擬設(shè)備模擬故障的覆蓋率，可以更加全面的測(cè)試控制系統(tǒng)。附圖說(shuō)明圖1故障模擬設(shè)備整體結(jié)構(gòu)圖；圖2常規(guī)功能模塊電路原理圖；圖3接觸不良功能模塊電路原理圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明包括故障模擬電路、用于控制故障模擬電路的控制模塊和電源電路。所述電源電路為故障模擬電路和控制模塊提供電源，所述故障模擬電路根據(jù)功能分為兩部分，分別為常規(guī)功能模塊和接觸不良功能模塊。在如圖2所示常規(guī)功能模塊中，繼電器K1的引腳6和引腳3的一端與被測(cè)系統(tǒng)的輸入引腳CH1_IN相連，另一端通過(guò)引腳2和7與輸出引腳CH1_OUT相連，當(dāng)K1打開(kāi)后，引腳6和3與引腳4和5相連，而引腳4和5信號(hào)懸空，繼電器K1的引腳1接電源信號(hào)，引腳8與mos管T1的漏極連接后通過(guò)電容C1與地相連，mos管T1的源極與地相連，mos管T1的柵極與電阻R1連接，電阻R1的另一端與控制信號(hào)CH1_CTRL1連接，電阻R2和電容C2兩端分別連接mos管T1的柵極以及地信號(hào)；繼電器K2的引腳6和引腳3的一端與被測(cè)系統(tǒng)的輸入引腳相連，另一端通過(guò)引腳2和7與繼電器K3的引腳6和3相連，當(dāng)繼電器K2打開(kāi)后，引腳6和3與引腳4和5相連，而引腳4和5信號(hào)與外部信號(hào)EXT連接，繼電器K2引腳1接電源信號(hào)，引腳8分別通過(guò)C3和mos管T2與地相連，mos管T2的引腳3與地相連，mos管T2的柵極與電阻R3連接，電阻R3的另一端與控制信號(hào)CH1_CTRL4連接，電阻R4和電容C4兩端分別連接mos管T2的柵極以及地信號(hào)；繼電器K3的引腳6和引腳3的一端與繼電器K2的引腳2和7相連，另一端通過(guò)引腳2、7與繼電器K4的引腳6和3相連，當(dāng)繼電器K3打開(kāi)后，引腳6和3與引腳4和5相連，而引腳4和5信號(hào)與電源信號(hào)VBATT連接，繼電器K3引腳1接電源信號(hào)，引腳8與mos管T3的漏極連接后通過(guò)電容C5與地相連，mos管T3的源極與地相連，T3的柵極與電阻R5一端連接，電阻R5的另一端與控制信號(hào)CH1_CTRL2連接，電阻R6和電容C6兩端分別連接mos管T3的柵極以及地信號(hào)；繼電器K4的引腳6和引腳3的一端與繼電器K3的引腳2和7相連，另一端通過(guò)引腳2和7懸空，當(dāng)繼電器K4打開(kāi)后，引腳6和3與引腳4和5相連，而引腳4和5信號(hào)與地信號(hào)PGND連接，繼電器K4引腳1接電源信號(hào)，引腳8與mos管T4的漏極連接后通過(guò)電容C7與地相連，mos管T4的源極與地相連，mos管T4的柵極與電阻R7的一端連接，電阻R7的另一端與控制信號(hào)CH1_CTRL3連接，電阻R8和電容C8兩端分別連接mos管T4的柵極以及地信號(hào)；控制模塊通過(guò)被測(cè)系統(tǒng)的輸入引腳CH1_IN和輸出引腳CH1_OUT接入被測(cè)系統(tǒng)的電路中，其中CH1_CTRL1為斷路故障控制信號(hào)，CH1_CTRL2為對(duì)電源短路故障控制信號(hào)，CH1_CTRL3為對(duì)地短路故障控制信號(hào)，CH1_CTRL4為對(duì)外部信號(hào)短路控制信號(hào)。當(dāng)CH1_CTRL1輸出低電平時(shí)，繼電器K1不動(dòng)作，而繼電器K1引腳3和引腳2相連，引腳6和引腳7相連，被測(cè)系統(tǒng)處于正常工作模式，當(dāng)CH1_CTRL1輸出高電平時(shí)，繼電器K1被打開(kāi)，繼電器K1引腳3和引腳4相連，引腳6和引腳5相連，被測(cè)系統(tǒng)處于斷路狀態(tài)，引起斷路故障；當(dāng)CH1_CTRL1輸出低電平，CH1_CTRL4輸出高電平時(shí)，繼電器K2被打開(kāi)，繼電器K2的引腳3和引腳4相連、引腳6和引腳5相連，外部信號(hào)EXT分別通過(guò)引腳3和引腳6接入被測(cè)系統(tǒng)，由于繼電器K2的引腳3與引腳6直接相連，這兩個(gè)被測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)被連接，引起被測(cè)系統(tǒng)信號(hào)與信號(hào)之間的短路故障；當(dāng)CH1_CTRL1輸出低電平，CH1_CTRL4輸出低電平，CH1_CTRL2輸出高電平時(shí)，繼電器K3被打開(kāi)，被測(cè)系統(tǒng)信號(hào)與電源信號(hào)VBATT信號(hào)相連，引起與電源短路故障；當(dāng)CH1_CTRL1輸出低電平，CH1_CTRL4輸出低電平，CH1_CTRL2輸出低電平，CH1_CTRL3輸出高電平，繼電器K4被打開(kāi)，被測(cè)系統(tǒng)信號(hào)與地信號(hào)相連，引起對(duì)地短路故障。在如圖3接觸不良功能模塊中，需要模擬接觸不良故障信號(hào)，在接觸不良故障模擬中，接觸不良故障模擬設(shè)備接入被控系統(tǒng)中間，mos管T5的柵極分別與電阻R10的一端、電阻R9的一端和電容C9的一端連接，電阻R10的另一端接CH2_CTR1控制信號(hào)，電阻R9的另一端和電容C9的另一端接地，mos管T5的漏極接被測(cè)系統(tǒng)的輸出CH2_OUT，mos管T5的引腳3接被測(cè)系統(tǒng)的輸出CH2_IN，通過(guò)控制CH2_CTR1控制信號(hào)控制mos管T5的閉合，控制信號(hào)為PWM波，因此可以模擬產(chǎn)生接觸不良的效果，從而達(dá)到接觸不良故障模擬。一種接觸不良故障模擬方法，需注意以下幾點(diǎn)：1)普通繼電器的工作頻率較低，并不適用于作為接觸不良故障的模擬，需要使用mos管作為控制元件；2)由于N型mos管的耐壓值高，承受電流能力強(qiáng)并且價(jià)格比較便宜，所以選擇N型mos作為控制元件；3)在mos管的漏級(jí)接被控系統(tǒng)的輸入端，源級(jí)接被控系統(tǒng)的輸出端，門(mén)級(jí)接mos管的控制信號(hào)，由于源級(jí)的狀態(tài)是未知的(可能是高電平也可能是低電平)，因此通過(guò)電荷泵升壓電路產(chǎn)生控制信號(hào)，可以在高電平和低電平兩種狀態(tài)下都實(shí)現(xiàn)控制的功效。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。