CN106448317B - 汽车教学故障模拟外置电路及故障设置平台 - Google Patents

Abstract

本发明的汽车教学故障设置平台，将现有技术中设置在内置电路板上的限流电路和检测端子转移到外置电路中，并提供了一种通用的外置电路裸片，根据所要模拟的故障类型不同，焊接不同的元件，形成四种故障模拟片，能够模拟线路通路、断路、非正常电位等线路接触不良或器件半损坏的情况，还可以使用无线控制技术来控制线路通断；该外置电路使用方便，若有损坏，可直接更换新片，维修十分方便；本发明的故障设置平台，从原来“保险丝‑保险座‑内置电路板‑连接端子‑机座”的电连接方式改进为“外置电路‑外置电路连接座(保险座)‑机座”的连接方式，将主要功能元件集中到外置电路中，减少了连接部件和连接线路，简化了故障设置机的结构。

Description

汽车教学故障模拟外置电路及故障设置平台

技术领域

本发明涉及一种汽车维修教学装置，尤其涉及一种汽车教学故障模拟外置电路和故障设置平台。

背景技术

请参阅图1，其为汽车ECU(电子控制单元)的工作原理。汽车发动机上装有各种传感器和执行器，其均通过ECU主线束与ECU电连接。其中，发动机上的传感器用于收集和传递发动机的各种运行状态信息，如进气温度、节气门位置、水温、爆震、曲轴位置信号、凸轮轮轴位置信号等，ECU对这些信号进行运算处理，并将控制信号输出到发动机上的执行器，如喷油器、怠速控制阀、继电器等，对发动机的运行进行控制。

请参阅图2，其为现有技术中的汽车教学故障设置平台的工作原理图，故障设置平台连接于发动机传感器/执行器和ECU之间，其内置电路模块A和B对ECU从传感器接收到的电信号和ECU输出到执行器的电信号进行改变，模拟发动机故障，但无需损坏汽车本身的线路，学生通过发动机所产生的不同故障表现，判断发动机的故障原因，学***台，包括机座和内置电路模块。请同时参阅图3，其为该内置电路模块的结构示意图，该内置电路模块120包括连接端子1201、内置电路板1202、保险座1203、保险丝1204和检测端子1205，内置电路模块120安装在机座上，并通过机座分别与发动机的传感器/执行器和ECU电连接。该连接端子1201包括输出端口和输入端口，该输出端口和输入端口与保险座1203的两个端口分别电连接，该保险丝1204***到保险座1203中，该内置电路板1202上还设有限流电路，该检测端子1205通过焊接固定在内置电路板1202上并通过限流电路与连接端子1201串接。以传感器为例，传感器的电信号通过ECU主线束传递到故障设置平台的机座中，再通过连接端子中的输入端口输入到内置电路板中，再通过保险座输入到保险丝中，该电信号经过保险丝后，通过内置电路板输出到连接端子的输出端口，再依次通过机座、故障设置平台主线束输出到ECU中。教学者通过设置保险丝的通断，来模拟传感器的不同工作状态，当保险丝正常工作时，传感器的信号顺利传递到ECU中，当保险丝被教学者剪断或熔断时，则可模拟传感器器件损坏或传感器线路损坏的情况，使发动机产生相应的故障表现。该测量端子通过限流电路串接到电路中，可用万用表接触测量端子，或将测量端子与示波器连接，获知各线路的电信号，方便教学。

但该现有技术中的故障设置平台具有以下缺陷：

1.需要人为剪断或熔断保险丝来模拟断路情况，在大量线路的情况下，一一对每个保险丝进行操作，十分繁琐，使用不方便；

2.只能模拟通路和断路两种情况，不能模拟线路接触不良，或传感器/执行器出现半损坏的情况；

3.限流电路、连接端子均设置在内置电路板上，而内置电路板的连接端子接触面积不够，而容易过热融化，损坏后需要拆卸整个内置电路模块，对内置电路模块整个进行更换，更换成本高，且维修十分不便；

4.内置电路模块结构复杂，安装拆卸繁琐，使用稳定性低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可模拟三种故障、结构简单、维修方便的汽车教学故障模拟外置电路及故障设置平台。

本发明所采用的技术方案是：

一种汽车教学故障模拟外置电路，包括接入端、通断路模块和测量端子模块；所述接入端包括第一接入端口和第二接入端口，所述第一接入端口可与汽车ECU电连接，所述第二接入端口可与汽车上的传感器或执行器电连接；所述通断路模块包括两个通断路端口，所述两个通断路端口分别与所述接入端的第一接入端口和第二接入端口电连接；所述测量端子模块与所述第一接入端口或第二接入端口电连接，所述测量端子模块将电信号输出。

进一步地，还包括电位器模块，其包括两个电位器端口，所述两个电位器端口分别与所述接入端的第一接入端口和第二接入端口电连接。

进一步地，还包括无线连接模块，其包括两个无线连接端口，所述两个无线连接端口分别与所述接入端的第一接入端口和第二接入端口电连接。

进一步地，所述汽车教学故障模拟外置电路具体为断路模拟外置电路，所述两个通断路端口间电绝缘，所述两个通断路端口间不设置任何元件。

进一步地，所述汽车教学故障模拟外置电路具体为通路模拟外置电路，所述两个通断路端口直接电连接或通过保险丝电连接。

进一步地，所述汽车教学故障模拟外置电路具体为电位器模拟外置电路，所述两个电位器端口通过电位器电连接。

进一步地，所述汽车教学故障模拟外置电路具体为无线控制外置电路，所述两个无线连接端口可与无线控制模块电连接。

进一步地，所述测量端子模块包括限流电阻和测量端子，所述第一接入端口或第二接入端口、限流电阻和测量端子依次串接。

本发明还提供一种汽车教学故障设置平台，包括故障设置机，以及根据上述任一项所述的汽车教学故障模拟外置电路；所述故障设置机包括机座和外置电路连接座，每个所述汽车教学故障模拟外置电路固定在所述外置电路连接座上，多个所述外置电路连接座固定在所述机座上，所述汽车教学故障模拟外置电路通过所述外置电路连接座、所述机座，分别与汽车上的传感器或执行器、汽车ECU电连接。

进一步地，还包括无线控制模块，所述无线控制模块包括通信子模块和继电器；所述外置电路为上述无线控制外置电路，所述继电器分别与所述无线连接模块的两个无线连接端口电连接；所述通信子模块与所述继电器电连接，并根据接收到的无线控制信号，控制继电器闭合或断开。

本发明的汽车教学故障设置平台，将现有技术中设置在内置电路板上的限流电路和检测端子转移到外置电路中，并提供了一种通用的外置电路裸片，根据所要模拟的故障类型不同，焊接不同的元件，形成四种故障模拟片，能够模拟线路通路、断路、非正常电位等线路接触不良或器件半损坏的情况，还可以使用无线控制技术来控制线路通断；生产商可以制造外置电路裸片或四种故障模拟片，使用者可购买四种故障模拟片直接使用，也可以先购买外置电路裸片，再根据实际需要焊接不同的电路元件，实现灵活的教学目的；该外置电路使用方便，避免了现有技术中内置电路板发生过热融化等损坏后需要整个拆卸更换，更换成本高和维修不便的缺陷，本发明的外置电路若有损坏，可直接更换新片，维修十分方便；本发明的故障设置平台，从原来“保险丝-保险座-内置电路板-连接端子-机座”的电连接方式改进为“外置电路-外置电路连接座(保险座)-机座”的连接方式，将主要功能元件集中到外置电路中，减少了连接部件和连接线路，简化了故障设置机的结构，简化了生产工序，有效降低生产成本，且提高了产品的工作稳定性。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1是汽车ECU(电子控制单元)的工作原理图；

图2是现有技术中的汽车教学故障设置平台的工作原理图；

图3是现有技术中的汽车教学故障设置平台的内置电路模块的结构示意图；

图4是本发明的汽车教学故障设置平台的工作原理图；

图5是本发明的汽车教学故障设置平台的结构示意图；

图6是本发明的外置电路和外置电路连接座的结构示意图；

图7是本发明的外置电路裸片的电路图；

图8是本发明的断路模拟外置电路片的电路图；

图9是本发明的通路模拟外置电路片的电路图；

图10是本发明的电位器模拟外置电路片的电路图；

图11是本发明的无线控制外置电路片的电路图。

具体实施方式

本发明的汽车教学故障设置平台(以下简称故障设置平台)，该故障设置平台包括多个外置电路20和用于安插该外置电路20的故障设置机，该故障设置机包括机座、外置电路连接座12和故障设置平台主线束，其中，外置电路20安装在外置电路连接座12上，外置电路连接座12安装在机座上，故障设置平台主线束与汽车ECU连接。

请参阅图4，其为本发明的汽车教学故障设置平台的工作原理图。故障设置平台在汽车ECU与汽车发动机的传感器或执行器之间设置，故障设置平台上的外置电路20(图4中以外置电路A和B为例)通过外置电路连接座12、机座实现与外部的电连接，外置电路20的一端通过故障设置平台主线束与汽车ECU电连接，另一端通过ECU主线束与汽车发动机的传感器或执行器电连接。

请参阅图5，其为本发明的汽车教学故障设置平台的结构示意图。该故障设置平台包括包括多个外置电路20和用于安插该外置电路20的故障设置机，该故障设置机包括机座、外置电路连接座12、故障设置平台主线束(图中未画出)和无线控制模块(图中未画出)。该机座具体包括大致从上至下平行层叠的上盖111、面板113、固定板114和下盖112，其中，该上盖111和下盖112为矩形状的中空壳体，其一侧相互铰接，形成可以开合的结构。下盖112上设有故障设置平台接口端子，该接口端子可与汽车ECU的主线束连接，该ECU主线束与汽车发动机上的传感器或执行器连接，外置电路连接座12通过故障设置机内的线路与该接口端子电连接，使外置电路20与汽车上的传感器或执行器电连接。该固定板114固定在下盖112上，固定板114中设有多个固定孔，每个固定孔用于安装一个外置电路连接座12，外置电路20***外置电路连接座12。该面板113可以盖设在该固定板114上，面板113上设有与固定孔一一对应的通孔，当需要安装外置电路20时，将面板113掀开即可安装，安装完毕后将面板113盖设在固定板114上，仅有外置电路20的测量端子231露出该面板113，供学生用万用表或示波器接通测量端子231进行测量，而无需将外置电路20的其他结构暴露在外。该故障设置平台主线束连接在下盖112上，该故障设置平台主线束***汽车ECU的接口端子中，与ECU电连接，该外置电路连接座12通过故障设置机内的线路与该故障设置平台主线束电连接，使外置电路20与汽车ECU电连接。每一个外置电路20对应于一条独立的线路，该线路的连接方式具体是：从发动机的传感器或执行器，通过ECU主线束连接到故障设置平台，并通过机座上的线路连接到外置电路连接座12，再连接到外置电路20，类似地，外置电路20通过外置电路连接座12连接到机座上的线路，再通过故障设置平台主线束与汽车ECU连接。该无线控制模块固定在故障设置机内，通过线路与外置电路连接座12电连接，从而与外置电路20电连接，用于通过无线方式对外置电路20进行控制。

请参阅图6，其为本发明的外置电路和外置电路连接座的结构示意图。该外置电路连接座12具体是汽车上通用的用于固定保险丝的保险座，也可以是其他形式的连接座。该外置电路20从汽车上通用的保险片改进而来，外形与保险片相似。具体地，本实施例中的外置电路连接座12包括一塑料壳体和主要固定在塑料壳体内部的金属弹片，该塑料壳体的两侧还设有两个耳部，用于用螺丝将其固定在固定板上，该外置电路20包括接入端21，该接入端21为金属片，该外置电路20的金属片***外置电路连接座12的金属弹片中，形成稳定的电连接，且金属片和金属弹片的接触面积大，当电流一定时，其发热量较少。

该外置电路20分为裸片和四种故障模拟片，其中裸片上设有各种用于焊接元件的端口和将端口相互电连接的线路，但并未焊接任何元件(测量端子模块23可例外)，而四种故障模拟片分别对应于所要模拟的故障情况，焊接上不同的电路元件。使用时，只要与所需设置的故障情况对应的故障模拟片***相应线路的外置电路连接座12中，即可模拟该相应线路上的传感器/执行器的故障。

请参阅图7，其为本发明的外置电路裸片的电路图。该外置电路裸片包括接入端21、通断路模块22、测量端子模块23、电位器模块24和无线连接模块25。该接入端21通过故障设置机上的线路与外部电连接，该接入端21具体包括第一接入端口211和第二接入端口212，第一接入端口211与汽车ECU电连接，第二接入端口212可与汽车上的传感器或执行器电连接。该通断路模块22包括两个相互间电绝缘的通断路端口，该两个通断路端口分别与接入端21的第一接入端口211和第二接入端口212电连接。进一步地，该通断路端口包括四对通断路子端口221，可用于最多四个器件的并联，在其他方式中也可以设置两对、三对、五对或以上其他数目的通断路子端口221。该测量端子模块23与第一接入端口211电连接，进而与汽车ECU电连接。该测量端子模块23具体包括限流电阻和测量端子231，该第一接入端口211、限流电阻和测量端子231依次串接，该限流电路用于限制过大电流，以保护电路。该测量端子231具体为铜柱，也可以是其他金属端子，用万用表、示波器等测量装置可对ECU所接收或发出的电信号进行测量。该限流电阻和测量端子231可以直接焊接在裸片上，也可以尚不焊接，留待制作四种故障模拟片时再焊接。在其他实施方式中，还可以进一步包括第二测量端子模块23(图7未画出)，其包括第二限流电阻和第二测量端子，将第二接入端口212、第二限流电阻和第二测量端子依次串接，使第二测量端子与发动机传感器或执行器电连接，可通过第二测量端子对传感器发出的或执行器接收到的电信号进行测量。该电位器模块24包括两个相互电绝缘的电位器端口241，两个电位器端口241分别与接入端21的第一接入端口211和第二接入端口212电连接。该无线连接模块25包括两个相互电绝缘的无线连接端口251，两个无线连接端口251分别与接入端21的第一接入端口211和第二接入端口212电连接。

该四种故障模拟片分别为断路模拟外置电路片、通路模拟外置电路片、电位器模拟外置电路片和无线控制外置电路片。请参阅图8，其为本发明的断路模拟外置电路片的电路图。断路模拟外置电路片与外置电路裸片基本上相同，在通断路模块22、电位器模块24和无线连接模块25上不设置任何元件，两个电位器端口241间电绝缘，两个无线连接端口251间电绝缘，两个通断路端口间电绝缘。在其他实施方式中，也可以在两个通断路端口间设置开关元件，并将开关元件设置在断开状态。将该断路模拟外置电路片***外置电路连接座12中，则可以将传感器传递到ECU或ECU传递到执行器的电信号阻断，模拟线路或传感器/执行器损坏的情况。

请参阅图9，其为本发明的通路模拟外置电路片的电路图。通路模拟外置电路片的电位器模块24和无线连接模块25上不设置任何元件，其通断路模块22上的两个通断路端口间通过保险丝或开关元件电连接，或直接焊点连接，使两个通断路端口间形成通路。将该通路模拟外置电路片***外置电路连接座12中，传感器传递到ECU或ECU传递到执行器的电信号正常传递，模拟线路或传感器/执行器正常运行的情况。在本实施例中，使用贴片保险丝将两个通断路端口连接，其作用是防止学生通过测量端子测量时出现操作失误，例如用万用表测量电压时将档位拨错为电流档，会导致线路中电流过大，此时保险丝自动熔断，防止对ECU、故障设置平台和发动机造成损坏。在本实施例中，该两个通断路端口包括四对通断路子端口221，可根据该外置电路20所处的线路的电流量大小相应并联1至4个保险丝。在其他实施方式中，也可以用其他电流限制器件替换保险丝。

请参阅图10，其为本发明的电位器模拟外置电路片的电路图。电位器模拟外置电路片的通断路模块22和无线连接模块25上不设置任何元件，其电位器模块24上的两个电位器端口241间依次串接电位器限流电阻和电位器。将该电位器模拟外置电路片***外置电路连接座12中，调节该电位器的电阻值，则可以将传感器传递到ECU或ECU传递到执行器的电信号的电位进行改变，模拟线路接触不良，或传感器/执行器出现半损坏的情况。

请参阅图11，其为本发明的无线控制外置电路片的电路图。无线控制外置电路片的通断路模块22和电位器模块24上不设置任何元件，其无线连接模块25的两个无线连接端口251分别与固定在故障设置机上的无线控制模块电连接。无线控制模块具体包括继电器和通信子模块，该继电器分别与无线连接模块25的两个无线连接端口251电连接，该通信子模块与继电器电连接，并根据接收到的无线控制信号，控制继电器闭合或断开，使两个无线连接端口251导通或断开，从而模拟通路或断路的情况。具体地，该无线控制外置电路片***外置电路连接座12中，然后用电脑的无线网卡或无线路由器通过WiFi信号与无线控制模块连接，也可以用手机等移动终端的WiFi与无线控制模块连接，将导通或断开的控制信号无线传输到通信子模块中，通信子模块再控制继电器的闭合或断开，实现与通路模拟外置电路片以及断路模拟外置电路片相同的效果，且可减少手动设置外置电路20的时间，进一步提高教学效率。

本发明的故障设置平台在使用时，首先将外置电路安装到故障设置机中，外置电路先设置成通路连接方式，使发动机正常工作，不产生任何故障；其次把汽车的蓄电池的负极电池柱头夹拆开，以断开电源负极，如果直接拔出ECU主线束，会容易烧坏ECU；然后连接故障设置平台，从ECU的接口端子中拔出ECU主线束，并把ECU主线束连接到故障设置平台的接口端子中，再把故障设置平台主线束插到ECU的接口端子中；连接检查无误后，把电池柱头夹安装到蓄电池的负极，启动发动机，运转无异常后，即成功安装，如出现异常问题，重新断开电池负极，检查线路连接与故障设置平台的设置。

本发明的汽车教学故障设置平台，将现有技术中设置在内置电路板上的限流电路和检测端子转移到外置电路中，并提供了一种通用的外置电路裸片，根据所要模拟的故障类型不同，焊接不同的元件，形成四种故障模拟片，能够模拟线路通路、断路、非正常电位等线路接触不良或器件半损坏的情况，还可以使用无线控制技术来控制线路通断；生产商可以制造外置电路裸片或四种故障模拟片，使用者可购买四种故障模拟片直接使用，也可以进购买外置电路裸片，再根据实际需要焊接不同的电路元件，实现灵活的教学目的；该外置电路使用方便，避免了现有技术中，内置电路板连接端子的接触面积不够，而发生过热融化等损坏以后需要整个拆卸更换，更换成本高和维修不便的缺陷，本发明的外置电路若有损坏，可直接更换新片，维修十分方便；本发明的故障设置平台，从原来“保险丝-保险座-内置电路板-连接端子-机座”的电连接方式改进为“外置电路-外置电路连接座(保险座)-机座”的连接方式，将主要功能元件集中到外置电路中，减少了连接部件和连接线路，简化了故障设置机的结构，简化了生产工序，有效降低生产成本，且提高了产品的工作稳定性。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (9)

1.一种汽车教学故障设置平台，其特征在于：包括故障设置机和汽车教学故障模拟外置电路，所述故障设置机包括机座、多个外置电路连接座和故障设置平台主线束，所述机座设有故障设置平台接口端子，所述故障设置平台接口端子与汽车ECU主线束连接；所述外置电路连接座通过所述故障设置机内的线路与所述故障设置平台接口端子电连接，所述外置电路连接座通过所述故障设置机内的线路与所述故障设置平台主线束电连接；所述故障设置平台主线束与汽车ECU的接口端子电连接；

所述汽车教学故障模拟外置电路包括接入端、通断路模块和测量端子模块；所述接入端包括第一接入端口和第二接入端口，所述第一接入端口插设于所述外置电路连接座以与汽车ECU电连接，所述第二接入端口插设于所述外置电路连接座以与汽车上的传感器或执行器电连接；所述通断路模块包括两个通断路端口，所述两个通断路端口分别与所述接入端的第一接入端口和第二接入端口电连接；所述测量端子模块与所述第一接入端口或第二接入端口电连接，所述测量端子模块将电信号输出。

2.根据权利要求1所述的汽车教学故障设置平台，其特征在于：所述汽车教学故障模拟外置电路还包括电位器模块，其包括两个电位器端口，所述两个电位器端口分别与所述接入端的第一接入端口和第二接入端口电连接。

3.根据权利要求1所述的汽车教学故障设置平台，其特征在于：所述汽车教学故障模拟外置电路还包括无线连接模块，其包括两个无线连接端口，所述两个无线连接端口分别与所述接入端的第一接入端口和第二接入端口电连接。

4.根据权利要求1所述的汽车教学故障设置平台，其特征在于：所述汽车教学故障模拟外置电路具体为断路模拟外置电路，所述两个通断路端口间电绝缘，所述两个通断路端口间不设置任何元件。

5.根据权利要求1所述的汽车教学故障设置平台，其特征在于：所述汽车教学故障模拟外置电路具体为通路模拟外置电路，所述两个通断路端口直接电连接或通过保险丝电连接。

6.根据权利要求2所述的汽车教学故障设置平台，其特征在于：所述汽车教学故障模拟外置电路具体为电位器模拟外置电路，所述两个电位器端口通过电位器电连接。

7.根据权利要求3所述的汽车教学故障设置平台，其特征在于：所述汽车教学故障模拟外置电路具体为无线控制外置电路，所述两个无线连接端口可与无线控制模块电连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的汽车教学故障设置平台，其特征在于：所述测量端子模块包括限流电阻和测量端子，所述第一接入端口或第二接入端口、限流电阻和测量端子依次串接。

9.根据权利要求3、7中任一项所述的汽车教学故障设置平台，其特征在于：还包括无线控制模块，所述无线控制模块包括通信子模块和继电器；所述继电器分别与所述无线连接模块的两个无线连接端口电连接；所述通信子模块与所述继电器电连接，并根据接收到的无线控制信号，控制继电器闭合或断开。

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