docs(V4B): 线圈电感量估算与不合理范围告警 设计讨论稿(未实现, 三区制)

docs/coil-range-alarm-design.md

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+# 线圈电感量估算与不合理范围告警 — 设计讨论稿
+
+> **状态：设计讨论稿（未实现，2026-09-02）** — 本文仅存档讨论结论，代码未落地。
+> 固件版本基线：V4.25（cmcng.h）；涉及产品：DLD154V4B（DLD154V4）。
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+## 1. 背景
+
+DLD154V4 线圈振荡电路：固定电容 **33 nF** + 拨码开关可并联另一 **33 nF**（C = 33 nF 或 66 nF 两级频率）。
+拨码**不引到 MCU IO**，固件无法感知当前档位。
+
+需求：
+1. 由实测振荡频率推算线圈电感量 L（粗略值即可）
+2. 对不合理电感量范围的线圈进行告警（判断合理范围 **50 ~ 300 µH**，用户给定）
+3. 预留 C_eff 校准公式/系数，测试时微调
+4. 持续监视
+
+## 2. 物理模型与测量精度
+
+LC 谐振：**f = 1 / (2π·√(L·C))**，反推 **L = 1 / (4π²·f²·C)**
+
+- f 固件现成：`calc_freq_khz()`（Xn@60MHz 捕获，f_kHz = 60000 / Xn），Xn≈3681 时测量精度 ~0.03%，足够
+- 误差预算：C 容差 ±5% → L 误差 ~10%；线圈分布电容 C0（几十 pF vs 33000 pF）≈0.3% 可忽略；
+  谐振拓扑非理想偏移 → 待标定收口
+- **档位歧义（核心）**：C = 33/66 nF → 同一线圈频率差 √2=1.414 倍，反推 L 差 **2 倍**；
+  拨码不可读 → 单次测频无法唯一判定档位（见 §4 三区制）
+
+## 3. 频率 ↔ 电感对照表
+
+| L(µH) | C=33nF f(kHz) | C=66nF f(kHz) |
+|-------|--------------|--------------|
+| 20    | 195.9        | 138.5        |
+| 50    | 123.9        | 87.6         |
+| 100   | 87.6         | 62.0         |
+| 150   | 71.5         | 50.6         |
+| 300   | 50.6         | 35.8         |
+| 500   | 39.2         | 27.7         |
+| 1000  | 27.7         | 19.6         |
+| 1440* | 23.1         | 16.3         |
+
+\* 现场实测 Xn=3681 → f=16.3kHz → L≈1445µH(66nF)/2889µH(33nF)，无论哪档都超 300µH →
+  该线圈应被"L 偏大"告警拦下（V4.24/V4.25 抓波形期间发现的现象）
+
+**换算公式（默认档粗估）**：L_µH = 2.533e7 / (f_kHz² × C_nF)；33nF 档结果 = 66nF 档结果 × 2
+
+**C_eff 校准预留**：L_µH = (2.533e9 / (f_kHz² × C_nF)) × COIL_CAL_COEF_Q10 / 1024，
+标定线圈（100µH / 300µH 精密电感）实测 f 后调单一系数收口。
+
+## 4. 判定窗口 — 三区制（2026-09-02 讨论修订）
+
+初稿使用"两档并集 [35.8, 123.9] kHz 为绿"，用户指出应关注**交集 [50.6, 87.6] kHz**。
+讨论结论：L 是线圈固有属性（f 随档位变），档位不可读时并集（可能漏报超范围线圈）
+与交集（会误报合法线圈，如 66nF+200µH=43.8kHz、33nF+80µH=98kHz 均为手册推荐组合）
+都是二值判据，无法消除两档交叠歧义 → **采用三区制**：
+
+| 区 | 频率 (kHz) | 语义 | 动作 |
+|----|-----------|------|------|
+| 🟢 确认正常 | 50.6 ~ 87.6（两档频带交集） | 两档下 L 均 ∈ [50,300] µH | 绿灯 |
+| 🟡 歧义带 | 35.8~50.6 或 87.6~123.9（单档合法区） | 某一档合法/另一档超，无档位信息无法确认 | 不上故障灯，仅 EVT/状态字段提示 |
+| 🔴 确认超范围 | < 35.8 或 > 123.9（并集外） | 两档下 L 必超（<35.8 → >300µH；>123.9 → <50µH） | 黄灯慢闪告警 |
+
+- 🔴 区无歧义：<35.8 必然是 66nF 档 + L>300µH；>123.9 必然是 33nF 档 + L<50µH
+- 🟡 区若上灯会误伤合法现场（如 66nF 档 + 200µH → f=43.8kHz），建议静默到诊断层，产品手册注明"该频段请核对拨码档位"
+
+### 建议宏（TaskLoop.h，待标定）
+
+```c
+#define COIL_F_LOW_LIMIT     358   // f < 35.8kHz  → L 必 >300µH → L偏大 (0.1kHz 单位)
+#define COIL_F_HIGH_LIMIT   1239   // f > 123.9kHz → L 必 <50µH  → L偏小 (0.1kHz 单位)
+#define COIL_F_GREEN_LOW     506   // 绿窗下界 50.6kHz (交集)
+#define COIL_F_GREEN_HIGH    876   // 绿窗上界 87.6kHz (交集)
+#define COIL_DEF_C_NF        66    // 默认档电容 nF (拨码不可读, 粗估 L 用; 33nF 档 ×2)
+#define COIL_CAL_COEF_Q10   1024   // C_eff 校准系数 Q10 (=1.000), 标定后微调
+```
+
+## 5. 判定状态机（持续监视 + 防抖）
+
+```
+条件: !g_disconnect_active && g_loop_stable && !loop1_VD_FLAG   (空闲/稳定, 车来不判)
+f = calc_freq_khz(loop1_Origin, loop1_LPCNT)                    (空场滤波后频率)
+
+f < COIL_F_LOW_LIMIT      → 故障 1 = L 偏大
+f > COIL_F_HIGH_LIMIT     → 故障 2 = L 偏小
+COIL_F_GREEN_LOW..HIGH    → 正常
+其余 (歧义带)             → 状态位提示 (不上灯)
+
+防抖: 越界持续 100tick(1s) 置位; 恢复持续 100tick 清除
+监视点: vd1_task 无车段末尾 (Origin 更新后)
+```
+
+## 6. 黄灯模式 5（方案草案）
+
+| 模式 | 状态 | 指示 |
+|------|------|------|
+| 1 | 断开/无线圈 | 快闪 200ms |
+| 5（新增） | 线圈电感异常（L 偏大/偏小） | 慢闪 500ms/500ms（1Hz） |
+| 4 | 环境预判/学习中 | 常亮 |
+| 3 | 断开史 N 短闪 | — |
+| 2 | 正常 | 灭 |
+
+优先级：断开(1) > 电感异常(5) > 环境(4) > N短闪(3) > 灭
+自检段（STBL=0）不判，防上电抖动。红绿指示不受影响。
+
+## 7. 诊断输出（草案）
+
+```
+EVT|coil_fault f:16.3kHz L~1445uH(C66/×2C33) too_large   // 进入告警
+EVT|coil_ok    f:62.1kHz L~100uH                          // 恢复
+```
+
+## 8. 单测计划
+
+`tests/test_coil_range.c`：窗口边界换算（表驱动）/ 越界告警与恢复防抖 /
+车压不误判（VD=1 不判）/ 两档歧义粗估（L66 与 ×2）。
+
+## 9. 待确认项（未定）
+
+1. 黄灯模式 5 慢闪 1Hz 节奏是否采纳（或"常亮+1 短灭"）
+2. 默认档 `COIL_DEF_C_NF`：66nF（出厂并联 ON）？现场是否有普遍拨 33nF 的情况
+3. 灰带（歧义带）处理：推荐不上灯仅诊断日志，若产品要求提示再议（EVT/状态位 1 级）
+4. 绿/红四阈值需标定线圈实测后微调