wangfq
ac3fda09e2
硬件修复(用户): 拨码三极管 5.1K→0Ω → 第二颗33nF真正并联 0Ω板低频档实测: 52k/136µH→C_eff=68.9; 127k/23µH→68.3; 88k/48µH→68.1 (均值68.4≈名义66) → V4.28 的 43nF 为 5.1K 旧板带病特性(三极管未饱和导通, 并联只等效+8.6nF), 作废 改动: COIL_CAL_C_NF 43→68; 33nF档标定34(旧板)待0Ω板复测 验证: 68 回代残差 ≤1.5% (52k→138vs136; 127k→23vs23; 88k→48vs48) 文档: devlog V2.27 / spec V2.8 / design doc v0.6
8.5 KiB
8.5 KiB
线圈电感量估算与不合理范围告警 — 设计讨论稿
状态：已实现（V4.26/V4.27，2026-09-03） — 本文为设计讨论与实现归档；落地代码见 TaskLoop.c coil_monitor()（vd1_task 无车主路径调用）与 poll_yellow_led() 模式 5。 固件版本基线：V4.27（cmcng.h）；涉及产品：DLD154V4B（DLD154V4）。
修订记录：
| 版本 | 日期 | 说明 |
|---|---|---|
| v0.1 | 2026-09-02 | 初稿（合理范围按 50~300 µH，三区制） |
| v0.2 | 2026-09-03 | 合理范围改 50 ~ 1000 µH（规格书口径，两档任意一档合法即不告警），三区窗口重算 |
| v0.3 | 2026-09-03 | 用户 4 点拍板收口（取代 v0.2 三区/灰带）：默认低频档频率窗 20~120 kHz 出界即告警；黄灯一长一短；优先级 1 断开快闪 > 4 故障补偿常亮 > 5 电感一长一短 > 3 N短亮 > 2 灭；故障补偿 ENV_RESYNC_WAIT 60s→10s。已实现于 V4.26（672f143 后） |
| v0.4 | 2026-09-03 | 测频 4 倍偏差修正（V4.27）：calc_freq_khz 60000→240000（TMR3 实际 120MHz 计数 + 通道捕获 DIV_2）。本文 §3 中"Xn=3681→f=16.3kHz→L≈1.4mH 超限案例"为测频 bug 假象——修正后实为 f≈65.2kHz、L≈90µH 的正常线圈；该"红区案例"作废，需按真实频率重新采集现场数据 |
| v0.5 | 2026-09-03 | L 估算标定（V4.28）：五组 LCR 实测反推振荡回路等效谐振电容 C_eff=41.3~45.5nF（均值 43），与名义 66nF 明显不符 → 固件改标定值 COIL_CAL_C_NF=43（L_uH=2.533e7/(f²×C_eff)）；COIL_DEF_C_NF 保留为名义口径。残差 ±6% 内，待多线圈/标定电感进一步收口 |
| v0.6 | 2026-09-03 | 硬件修复后定稿（V4.29）：拨码三极管 5.1K→0Ω → 低频档并联全导通，C_eff=68.1~68.9（均值 68.4）≈名义 66。v0.5 的 43 为 5.1K 旧板带病特性（开关未饱和），作废；COIL_CAL_C_NF 43→68，残差 ≤1.5%。33nF 档标定 34（旧板数据）待 0Ω 板复测 |
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（用户最终口径）：
- 由实测振荡频率推算线圈电感量 L（粗略值即可）
- 对不合理电感量范围的线圈告警（v0.3 拍板，取代 §4 三区制）：按默认低频档计算，频率合理范围 20 ~ 120 kHz，不在合理范围内一律判定电感量不合理 → 告警（不做档位判定、不做灰带提示）
- 预留 C_eff 校准公式/系数，测试时微调
- 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 → 判定采用三区制（§4）
3. 频率 ↔ 电感对照表
| L(µH) | C=33nF f(kHz) | C=66nF f(kHz) | 备注 |
|---|---|---|---|
| 20 | 195.9 | 138.5 | 超出下限（<50）→ 红区（>123.9 必超） |
| 50 | 123.9 | 87.6 | 规格下界 |
| 100 | 87.6 | 62.0 | 推荐带 |
| 200 | 62.0 | 43.8 | 推荐带 |
| 300 | 50.6 | 35.8 | 推荐带上沿 |
| 500 | 39.2 | 27.7 | 可工作（33nF 档落绿/66nF 档落绿边界） |
| 800 | 31.0 | 21.9 | 66nF 档落灰带（33nF 档对应 L=2000µH 超，无法判档） |
| 1000 | 27.7 | 19.6 | 规格上界 |
| 1440* | 23.1 | 16.3 | 超出上限（<19.6 必超） |
* 现场实测 Xn=3681 → f=16.3kHz → L≈1445µH(66nF)/2889µH(33nF)，无论哪档都 >1000µH → 该线圈应被"L 偏大"红区告警拦下（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（v0.2：合理范围 50 ~ 1000 µH，两档任意合法）
两档频率带：
- C=33nF 合法带：27.7 ~ 123.9 kHz（L∈[50,1000]µH）
- C=66nF 合法带：19.6 ~ 87.6 kHz
"两档任意 L∈[50,1000]µH 合法" → 只要存在一个档位使 L 合法即不告警（并集思路）； 但档位不可读，单档合法区无法确认 → 保留三区制：
| 区 | 频率 (kHz) | 语义 | 动作 |
|---|---|---|---|
| 🟢 确认正常 | 27.7 ~ 87.6（两档频带交集） | 拨任意一档，L 都在 [50,1000] µH | 绿灯 |
| 🟡 歧义带 | 19.6 |
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 | < 19.6 或 > 123.9（并集外） | 两档下 L 必超（<19.6 → L>1000µH；>123.9 → L<50µH） | 黄灯慢闪告警 |
- 🔴 区无歧义：<19.6 必然是 66nF 档 + L>1000µH；>123.9 必然是 33nF 档 + L<50µH
- 🟡 区（放宽后收窄）：如 800µH 拨 66nF → f=21.9kHz 落灰带（33nF 档对应 2000µH 超）； 常见推荐组合 100~500µH 两档均落绿区（见 §3 表）——灰带上灯会误伤这类现场，建议静默到诊断层
- 与 v0.1（50
300µH）对比：红下界 35.8 → 19.6（3001000µH 的规格内线圈不再误报）， 绿窗 50.687.6 → **27.787.6**
建议宏（TaskLoop.h，待标定）
#define COIL_F_LOW_LIMIT 196 // f < 19.6kHz → L 必 >1000µH → 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 277 // 绿窗下界 27.7kHz (两档交集)
#define COIL_F_GREEN_HIGH 876 // 绿窗上界 87.6kHz (两档交集)
#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 (红区)
EVT|coil_gray f:21.9kHz // 歧义带提示 (可选, 不上灯)
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 50/1000 边界）/ 红区告警与恢复防抖 /
车压不误判（VD=1 不判）/ 两档歧义粗估（L66 与 ×2）/ 灰带不上灯仅状态位。
9. 待确认项（未定）
- 黄灯模式 5 慢闪 1Hz 节奏是否采纳（或"常亮+1 短灭"）
- 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 - 灰带（歧义带）处理：推荐不上灯仅诊断日志（EVT|coil_gray），若产品要求提示再议
- 红/绿阈值（196/1239/277/876，0.1kHz 单位）需标定线圈实测后微调