需求描述

10路比例阀控制板技术协议

1 开发背景

电磁阀根据线圈数量分类有2种，单线圈和双线圈（含上线圈和下线圈），双线圈的上下线圈不能同时得电。因此5路双线圈阀控板可以驱动5路双线圈阀或者10路单线圈的阀（本项目标题的10路指的是10路单线圈的电磁阀）。

电磁阀根据工作方式可以分为开关阀和比例阀，比例阀是阀口开度按输入信号比例打开，开关阀是阀口要么完全关闭，要么完全打开，可看成是比例阀的一种特例。

比例阀根据液压驱动形式有先导式和直通式。先导式是通过小电流打开先导阀，再通过先导阀打开主阀芯；直通式是通过大电流直接打开主阀芯。一般先导式比例阀的最大电流是0.8A或1.2A左右，直通式一般在2.5或者2.7A左右。

根据供电电压不同，有直流12V阀或直流24V阀。

电磁阀工作模式：DO模式、PWM模式和PWMi模式。

（1） DO模式是端口做高低电平驱动，并检测输出结果。这时驱动对象变为电磁开关阀，高电平直接输出24V打开阀，低电平关闭阀。

（2） PWM模式是端口配置为PWM，做开环控制，不用检测负载电流，但是要求PWM的占空比可以配置，比如PWM设置为：0-10000。

（3） PWMi模式是端口配置为PWM，做闭环控制，也叫电流模式，通过电流放大电路检测负载线圈的电流并通过PID实时稳定该电流。核心就是让线圈电流恒定，可借助电磁阀或电位器来模拟调试。电流范围0-3000mA。

供电：支持9-30V供电，默认供电24V或12V，24V用得更多。

负载：电磁阀线圈（或电位器）。

PCB尺寸：尺寸较小，可将输出电路做成小板子，再将小板子焊接在母板的形式。

CPU: STM32F4系列或STM32G4系列。

驱动芯片：BTS5215L或BTF6070-2ERV或其他芯片。

电流感应芯片：INA229AIDGSR或INA293Ax或TP181A1-CR（x=1,2,3,4…）或其他芯片

通信：CAN和RS485兼备，默认是CAN。

2 现有条件

2.1 可提供两款资料参考：

一是成熟的软硬件方案：单路双线圈的阀控板原理图、PCB、通信协议。

二是8路双线圈阀控板的原理图、PCB、BOM和通信协议，但是没有程序软件。该方案电流检测芯片TP181A1-CR国产便宜，驱动芯片BTF6070-2ERV比BTS5215L要新，电源芯片输出电流高更大。

2.2 可提供单路双线圈阀控板进行测试。

2.3 提供这次开发的PCB边框和别的相同尺寸产品的实物参考，控制板配套有壳体。

3 技术要求

（1）电磁比例阀有死区，可以用电位器模拟测试。比如，对于一般先导式阀，一般200mA左右阀打开， 700mA左右阀饱和死区。PWM也一样有死区，死区可以设置。一般比例阀电流设置在3A范围内。

（2）主控选择STM32F4或STM32G4，不使用互补PWM通道，因为有时双线圈可能需要配置为单线圈使用。

（3）所给方案只用于参考，比如电源芯片的LMR16020PDDAR输出电流大。阀控主芯片BTS5215L片子老，但容易买价格便宜。

（4）所给方案一的单路图中用粉色框起来的是不要的。

（5）三种模式（DO/PWM/PMWi）可在上电前配置,配置好后就固定下来。电磁阀电流：0-3000mA,由输入和负载决定电流。开关阀用DO模式驱动，输出高低电平就行。比例阀用PWM和PWMi模式驱动，电流： 0-3000mA，PWM为0-10000。

（6）PCB端子说明：

5路双线圈共有3个地，一般双线圈用得最多，单线圈一般用1-2个。实际同时工作的线圈数是5-7个左右。

注意每路的上下线圈可以配置为4种情况：00 01 10 11（二进制）。11就是各自独立的，各自控制自己的线圈，这就是两路单线圈阀。01和10就是双线圈的，00就关闭这个输出。

（7）通信接口CAN和RS485都支持，默认是CAN，RS485要求采用Modbus RTU协议，具体通信协议乙方自拟，甲方确认。通过4个自恢复保险连接在同一个通信口上，使用哪个焊接哪个。CAN和RS485的通信参数和阀系统参数能配置，采用TypeC串口配置（能识别正反插），提供板子边框、端子、TypeC插座的PCB位置（AD格式）。

（8）硬件电路要求采用Altium Designer绘制sch和PCB，电源和通信等部分应考虑工业保护。硬件原理图设计完成需待甲方确认后乙方再绘制PCB。

（9）关于每一路比例阀线圈的内部参数可以进行设置和读取，多个线圈的都要能设置，显示参数包括：斜坡升时间(s)、斜坡降时间(s)、阶跃门槛（%）、阶跃电流（mA）、最大电流（mA）、颤振频率（Hz）,工作电源电压、 电流设定值、电流反馈值。还有一状态显示：电源电压异常、指令信号异常、电磁铁短路、电磁铁短路。电磁铁线圈设置参数包括：斜坡升时间(s)、斜坡降时间(s)、阶跃门槛（%）、阶跃电流（mA）、最大电流（mA）、颤振频率（Hz）、设定值。另外包括三种模式的配置，还有PWM模式的参数都要能设置。另外CAN和485的通信参数也要能设置，具体的协议可以双方协定。

（10）核心指标： 比例阀电流范围0~3000mA；电流闭环控制精度0.2%FS。

4 测试方法

通过can或RS485实现pc端对电磁阀的控制，用电位器进行模拟，在12V和24V下分别测试能满足闭环电流精度，开环DO或PWM能随指令进行变化，满足技术要求。

5 交付标的

（1）3块满足功能要求的阀控板。

（2）技术资料：满足功能要求的板子对应的源文件，包括Altium Designer绘制的电气原理图、PCB、BOM、通信协议、技术说明文档、设计说明书和满足功能要求的源代码（不得自行封装库）。

6 知识产权

所有源代码和文档的知识产权完全归我方所有。

7 合作模式

分阶段报价、分阶段交付、分阶段验收、分阶段付款。预估开发周期。团队规模和核心成员背景。过往相关项目案例，有类似项目经验的优先。不接受中途加价。期待与专业团队合作，有意请联系。不接受中途改需求和增加费用，不接受转包。

8 项目周期

合同签订首付款后1个月。