Электронные модули СМ на платформе EVO-II

Модули EVO-II СМ с коллекторными приводными моторами

Внешний вид одного из вариантов модуля EVO-II, предназначенного для работы в СМ с коллекторным приводным мотором и его внешние соединения показаны на рис. 1.

Рис. 1. ЭМ EVO-II и его внешние соединения

ЭМ имеет в своем составе следующие основные элементы и узлы:

• микроконтроллер HD6433662С01Н со встроенным ПЗУ, статическим ОЗУ, универсальными портами ввода-вывода, АЦП и набором таймеров. В описываемом образце ЭМ используется версия прошивки микроконтроллера 2.3 (Ver 2.3) (на корпусе микроконтроллера она имеет маркировку EVO2302741);
• микросхему внешней энергонезависимой памяти ЭСППЗУ типа 24C64. В ней хранятся данные конфигурации СМ и статистическая информация ЭМ. Поэтому при установке ЭМ в СМ необходимо, чтобы содержимое прошивки ЭСППЗУ соответствовало конкретной модели СМ;
• импульсный источник питания, формирующий постоянные напряжения 5 и 12 В. ИП выполнен на основе ШИМ контроллера типа TNY264;
• 7-канальный ключ типа ULN2003AN. Он используется для усиления сигналов с выводов микроконтроллера для управления различными элементами ЭМ - обмотками реле и симисторами;
• электронные реле. В зависимости от модификации ЭМ их назначение и количество может быть разным. Эти элементы коммутируют силовые цепи ЭМ - питание ТЭН, помпы, обмоток приводного двигателя, вентилятора сушки (опция);
• симисторы, отличающиеся по своему предназначению. Например, мощный симистор BTА12 (ВТВ12) используется для управления приводным двигателем, а BTB16 (ВТА16) - ТЭН сушки (опция). Маломощные симисторы типа Z00607MA управляют клапанами залива воды и УБЛ.

Разновидности рассматриваемого ЭМ во многом схожи между собой. Они различаются лишь набором реле, маломощных симисторов, а также некоторыми элементами и внешними соединителями ЭМ (схемы датчика проводимости, элементов управления сушкой и др.). Что же касается МК, ЭСППЗУ и источника питания, то их компоновка и функциональное назначение во всех подобных типах ЭМ имеют минимальные различия.

Рассмотрим состав и работу основных узлов ЭМ по принципиальным схемам.

Описание основных узлов ЭМ EVO-II

Источник питания

ИП ЭМ формирует напряжения +12 В (нестабилизированное) и +5 В (стабилизированное), которые используются для питания элементов и узлов контроллера. На рис. 2 приведена принципиальная схема ИП без элементов схемы датчика проводимости, а на рис. 3 - с элементами этой схемы.

Примечание.На плате ЭМ указана позиционная маркировка не всех электронных компонентов. Эти элементы также могут быть не обозначены на электрических принципиальных схемах.

Что же касается ИП с датчиком проводимости, то он отличается от первого варианта дополнительным каналом питания 5В, а также наличием управляемого генератора на основе универсального таймера NE555. В зависимости от состояния датчика проводимости указанный генератор формирует импульсы с изменяемой частотой, которые через оптрон типа SF46156-2 поступают на выв. 38 микроконтроллера U6.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема. Источник питания, вариант 1 (без элементов схемы датчика проводимости)

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема. Источник питания, вариант 2 (с элементами схемы датчика проводимости)

Рис. 4. Принципиальная электрическая схема. Цепь датчика температуры, управляющие цепи ТЭНа, клапанов залива воды

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема. Цепи управления клапанами сушки

Элементы управления исполнительными устройствами СМ

На плате ЭМ расположены следующие элементы управления исполнительными устройствами СМ:

• маломощные симисторы управления клапанами залива воды и сушки (на рис. 4 - Q11 и Q12, управляются с выв. 36, 40 микроконтроллера U6 соответственно, на рис. 5 - Q10 и Q13, управляются с выв. 41 и 39 U6) и УБЛ (на рис. 6 - Q9, управляется с выв. 42 U6);
• симистор Q1 приводного мотора (рис. 7 и 8) управляется ШИМ сигналом с выв. 30 U6 через транзисторный ключ в составе сборки ULN2003 (выв. 5 и 12);
• реле ТЭНа К2 управляется с выв. 54 U6 через ключ в составе сборки ULN2003 (выв. 4 и 13) - см. рис. 4, 9, 10;
• симистор Q14 ТЭН сушки (рис. 9). Управляется с выв. 20 U6 через ключ в составе сборки ULN2003 (выв. 2 и 15);
• реле К4 ТЭН сушки (рис. 9). Управляется с выв. 19 U6 через транзисторный ключ;
• реле К6 вентилятора сушки. Управляется с выв. 25 U6 через транзисторный ключ;
• реле реверса К3 и К7 (рис. 7, 8) коммутируют фазировку питания обмотки статора приводного мотора. Они управляются с выв. 28 и 29 микроконтроллера через ключи в составе сборки ULN2003 (выв. 7, 10 и 6, 11 соответственно);
• реле коммутации обмоток статора приводного мотора К5 (для моторов, имеющих средний вывод обмотки статора - см. рис. 8). Оно управляется с выв. 44 МК через ключ в составе сборки ULN2003 (выв. 1 и 16). Коммутация дополнительной обмотки статора необходима при переходе от стандартного режима стирки к режиму отжима (и наоборот);
• реле помпы К1 (рис. 6) управляется с выв. 21 МК через ключ в составе сборки ULN2003 (выв. 3 и 14). Необходимо отметить, что помпа также может включаться в случае срабатывания контактной группы "ПЕРЕЛИВ" датчика уровня, а не по команде МК.

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема. Цепи управления УБЛ и помпой

Рис. 7. Принципиальная электрическая схема. Цепи тахогенератора и датчика проводимости, управляющие цепи приводного мотора (без среднего вывода на обмотке статора)

Рис. 8. Принципиальная электрическая схема. Цепи тахогенератора и датчика проводимости, управляющие цепи приводного мотора (со средним выводом на обмотке статора)

Рис. 9. Принципиальная электрическая схема. Цепи управления ТЭН (сушки и нагрева воды), вентилятора сушки

Рис. 10. Принципиальная электрическая схема. Буферный усилитель ULN2003A, микросхема источника опорного напряжения

Элементы контроля и измерительных цепей

На плату ЭМ поступают следующие сигналы контроля:

• с датчика температуры (подключен к конт. 11,12 соединителя J8) сигнал поступает на выв. 59 U6 (вход АЦП) - см. рис. 4;
• с контактной группы I-го уровня (подключен к конт. 4 соединителя J3) датчика уровня воды сигнал поступает на выв. 24 U6 (рис. 11);
• с контактной группы II-го уровня (подключен к конт. 3 соединителя J3) датчика уровня воды сигнал поступает на выв. 23 U6 (рис. 11). Контактная группа II-го уровня коммутирует цепь питания ТЭНа (соединяет один его вывод с "землей", а второй вывод управляется микроконтроллером через реле). Это сделано для того, чтобы блокировать ошибочное включение ТЭНа, если в баке нет воды;
• с цепи контроля работоспособности симистора Q1 приводного мотора (если сигнал на управляющем электроде пассивен, а симистор открыт, управляющая программа микроконтроллера отображает код ошибки F01). Сигнал контроля симистора поступает с конт. 3 соединителя J9 одновременно на выв. 51 и 62 U6 (см. рис. 11). Существует еще одна цепь контроля подачи питания на приводной мотор (в данном случае контролируется работоспособность реле реверса и в целом цепь питания мотора), сигнал контроля снимается с конт. 7 соединителя J9 и поступает на выв. 13 U6 - см. рис. 11;
• с цепи контроля работы помпы. Этот сигнал поступает с конт. 9 соединителя J9 на выв. 22 U6 - см. рис. 11. Этой цепью зафиксируется состояние "ПЕРЕЛИВ" в баке (как известно, указанная контактная группа датчика уровня не контролируется ЭМ), а также проверяется работоспособность цепи питания помпы в момент ее включения от МК;
• с тахогенератора (датчика скорости вращения приводного мотора) через транзисторный усилительный каскад сигнал поступает на выв. 37 U6;
• с цепи контроля работы симистора УБЛ, сигнал поступает со второго анода (А2) симистора Q9 (рис. 6) на выв. 53 U6 (рис. 11);
• с цепи контроля закрытия дверцы люка. Сигнал с контактной группы УБЛ поступает с конт. 2 соединителя J4 одновременно на выв. 51 и 62 U6 (см. рис. 11).

Рис. 11. Принципиальная электрическая схема. Элементы цепей контроля

Микроконтроллер

В рассматриваемом ЭМ используется МК HD6433662C01H с версией прошивки 2.3. Эта микросхема выполнена в корпусе QFP-64A.

В составе МК входят следующие основные элементы:

• 8-битное процессорное ядро;
• ОЗУ объемом 512 бит;
• масочное однократно программируемое ПЗУ объемом 16 кбит;
• тактовые генераторы, стабилизированные внешними кварцевыми резонаторами до 10 МГц (в данном случае используется резонатор на частоту 4.91 МГц) и 32768 Гц (последний в МК не используется);
• 29 универсальных портов ввода-вывода;
• 14-битный ШИМ;
• 10-битный АЦП;
• последовательные интерфейсы I²C и SCI;
• четыре таймера.

Для обеспечения работоспособности микроконтроллера к нему подключены элементы схемы начального сброса RESET (выв. 7 U6 - см. рис. 12), внешний кварцевый резонатор 4,91 МГц (выв. 10, 11 U6 - см. рис. 6) и источник опорного напряжения на микросхеме типа 431AC (выв. 56 U6 - см. рис. 10).

Рис. 12. Принципиальная электрическая схема. МК, сервисный разъем, ЭСППЗУ

Обозначение и назначение выводов микроконтроллера HD6433662C01H приведено в табл. 1.

Таблица 1. Назначение выводов МК HD6433662C01H

Следует отметить, что в зависимости от программного обеспечения МК его выводы могут иметь различное назначение (в таблице приведено полное наименование выводов). Если обратить внимание на принципиальные схемы ЭМ, можно заметить, многие выводы МК не используются. Объясняется тем, что не все функции МК востребованы применительно к конкретной конфигурации ЭМ.

Программное обеспечение в ПЗУ МК однократно записывается в заводских условиях и поэтому в дальнейшем изменяться не может.

ЭМ имеют соединители, на которые выведены сигналы последовательного интерфейса I²C. Соединитель J7 используется в качестве сервисного (рис. 12), к нему подключают диагностический ключ (а через него можно подключить ПК, с помощью которого можно тестировать СМ и "прошивать" ЭСП-ПЗУ).

Ко второму соединителю J11 подключается плата управления и индикации.

МК через последовательный интерфейс обменивается данными с микросхемой ЭСППЗУ 24С64 объемом 64 кбит. Она используется для хранения конфигурационных данных на конкретный тип СМ, а также статистическая информация. Что же касается содержимого ПЗУ в составе МК - то в нем содержится начальный загрузчик, основная управляющая программа, сервисный монитор и др.

Узлы управления и индикации

В комплекте СМ кроме ЭМ имеются платы управления и индикации. Они соединяются с ЭМ специальным шлейфом (2 линии - питание 5 В, и 2 линии - последовательная шина обмена данными). Рассмотрим две разновидности подобных плат (с дисплеем и без него).

Внешний вид плат управления и индикации приведен на рис. 13 (с дисплеем) и 14 (без дисплея).

Рис. 13. Внешний вид платы управления и индикации с дисплеем

Рис. 14. Внешний вид платы управления и индикации без дисплея

Плата управления и индикации с дисплеем

Фрагменты принципиальной схемы платы управления и индикации приведены на рис. 15-17.

Примечание.МК, входящие в состав плат управления и индикации на принципиальных схемах не имеют позиционных обозначений, (чтобы не было путаницы с МК U6, установленного на ЭМ).

Рис. 15. Принципиальная электрическая схема. ЖК индикатор и МК

Рис. 16. Принципиальная электрическая схема. Управляющие кнопки и их соединения, кварцевый резонатор, МК, буферная микросхема

Рис. 17. Принципиальная электрическая схема. Шина обмена с ЭМ, МК, схема начального сброса, буферная микросхема

Эта плата имеет в своем составе следующие элементы:

• МК HD6433802B06H. Он является представителем того же семейства, что и микроконтроллер в составе ЭМ с почти аналогичными характеристиками. В рассматриваемой плате управления и индикации МК имеет прошивку, промаркированную как EVO22012353;
• ЖК индикатор, управляется от МК;
• буферная микросхема 74HC14. Она представляет собой 6 триггеров Шмитта с инверсией и используется для контроля нажатия кнопок выбора температуры и скорости отжима и передачи этой информации на выв. 64 МК;
• кнопки выбора режимов. Сигналы с кнопок поступают или непосредственно на соответствующие выводы МК или через буферные каскады микросхемы 74НС14 также на МК;
• схема начального сброса. Формирует сигнал RESET на выв. 8 МК;
• шина обмена информацией с ЭМ. В этой цепи отсутствуют какие-либо активные буферные элементы - обмен информацией ведется непосредственно с выв. 1, 15 и 14, 60 МК;
• селектор программ. Он представляет собой резистивный переключатель и подключается непосредственно к плате индикации и управления. Сигнал с селектора поступает на выв. 62 МК (вход АЦП).

Плата управления и индикации без дисплея

Фрагменты принципиальной схемы платы управления и индикации приведены на рис. 18-20.

Рис. 18. Принципиальная электрическая схема. МК, схема начального сброса

Рис. 19. Принципиальная электрическая схема. Функциональные индикаторы

Рис. 20. Принципиальная электрическая схема. Шина обмена с ЭМ, МК, функциональные индикаторы и кнопки

Эта плата имеет в своем составе следующие элементы:

• микроконтроллер HD6433600869H. Он является представителем того же семейства, что и МК в составе ЭМ. В рассматриваемой плате управления и индикации микроконтроллер имеет прошивку, промаркированную как EVO21003853;
• функциональные индикаторы и кнопки. Сигналы с кнопок поступают непосредственно на соответствующие выводы МК. Светодиодные индикаторы также управляются непосредственно от МК;
• регуляторы температуры, скорости отжима и селектор программ. Все они подключаются непосредственно к плате индикации и управления. Селектор программ представляет собой резистивный переключатель, сигнал с которого поступает на выв. 61 микроконтроллера (вход АЦП). Что же касается регуляторов температуры и скорости отжима - это потенциометры, сигналы с которых поступают на выв. 62 и 60 МК соответственно;
• схема начального сброса. Формирует сигнал RESET на выв. 7 МК;
• шина обмена информацией с ЭМ. В этой цепи отсутствуют какие-либо активные буферные элементы - обмен информацией ведется непосредственно с выв. 26, 27 МК.

Коды маркировки SMD-компонентов в составе ЭМ

Показанные на принципиальных схемах полупроводниковые SMD-компоненты не имеют позиционного обозначения (об этом мы отмечали выше) - только корпусную маркировку. В табл. 2 приведено соответствие кодов маркировки некоторых полупроводниковых SMD-компонентов в составе ЭМ и их типам.

Таблица 2. Коды маркировки и основные характеристики SMD-компонентов в составе ЭМ

Характерные неисправности ЭМ и их устранение

Прежде чем принимать решение по ремонту платы ЭМ, следует убедиться, что возникший дефект не вызван неисправностью других элементов СМ: датчиков, моторов, клапанов и других узлов. Довольно часто неисправности СМ возникают по причине плохих контактов в соединителях как самого ЭМ, так и его внешних элементов, а также в случае попадания на него влаги. Определить работоспособность элементов СМ можно разными способами: их отдельной проверкой (например, на клапан залива воды напрямую подают сетевое напряжение 220 В), а также с помощью диагностического ключа или индикацией кодов ошибок на передней панели машины. Универсальных рецептов ремонта ЭМ не существует - в большинстве своем специалисты полагаются на собственный опыт и базовые знания, основанные понимании работы отдельных узлов и цепей в составе конкретного ЭМ, а также сервисных приложений, предусмотренных производителем СМ (коды ошибок, тестовые режимы).

Рассмотрим характерные дефекты ЭМ и способы их устранения.

СМ не включается

При признаках подобной неисправности в первую очередь проверяют работоспособность ИП (см. принципиальные схемы на рис. 2 и 3).

Если он неисправен, определяют причину выхода ИП из строя (например, вследствие повышенного напряжения в сети, попадания влаги на плату ЭМ или короткого замыкания в нагрузках). Это необходимо сделать для того, чтобы после ремонта ИП повторно не вышел из строя. Приводить методику ремонта рассматриваемых ИП не имеет смысла в силу их простоты.

Если ИП исправен, необходимо проверить работоспособность управляющих элементов панели управления и ЭМ - кнопку включения СМ, работоспособность МК (хотя бы на наличие генерации кварцевого резонатора и работоспособности схемы начального сброса), проконтролировать наличие обмена информации на последовательной шине.

Необходимо помнить - работоспособность ЭМ можно в большинстве случаев восстановить, если исправен МК (хотя в последнее время появились в продаже "тиражированные" МК). Подавляющее большинство остальных элементов ЭМ можно приобрести отдельно. Также отметим, что отказы ЭМ могут быть вызваны неконтактами в переходных металлизированных отверстиях его платы - поиск подобных дефектов часто бывает затруднителен и требует много времени.

Проще всего в подобной ситуации методом замены плат определиться, какой узел вышел из строя (ЭМ или плата индикации). Дальнейшие поиски неисправного компонента продолжают на основании логики работы МК, элементов ЭМ и всей СМ в целом.

СМ не выполняет различные программы, в некоторых случаях наблюдаются "плавающие" дефекты. Возможны варианты, когда отображаются коды ошибок, но связанные с ними элементы при проверке оказываются исправными

Методом визуального осмотра платы ЭМ проверяют ее на наличие обгоревших элементов, окислов и подгораний на соединителях платы, а также следов попадания воды.

Проверяют на ЭМ элементы или цепи, связанные возникшим дефектом (например, при возникновении ошибки F02 проверяют цепь тахогенератора, или - при ошибке F01 проверяют симистор Q1, цепь его контроля и приводной мотор).

Подобные дефекты также могут быть вызваны вследствие возникновения ошибок в самой ЭСППЗУ - эту микросхему нужно перезаписать или заменить.

При работе СМ происходят отказы силовых исполнительных компонентов - как в составе ЭМ, так и внешних элементов

Подробно описывать все подобные компоненты и их цепи не имеет смысла - достаточно обратиться к описанию (см. выше). Важно помнить одно - например, симисторы (клапанов залива воды, УБЛ и др.) беспричинно выходят из строя редко. Поэтому в любом подобном случае необходимо определить причину выхода из строя узла или компонента, а уже затем заменить управляющие (симисторы, реле) и исполнительные компоненты (помпа, клапан залива воды и др.). Часто в подобных случаях приходится менять управляющие и исполнительные элементы вместе.

Необходимо отметить, что если после указанных замен дефект не был устранен, нужно проверить компоненты в соответствующих управляющих цепях. Часто в подобных случаях "ограничиваются" заменой сборки ключей ULN2003. Но если уж вышел из строя соответствующий порт МК - необходима замена этой микросхемы (например, с "донорского" ЭМ) или всего модуля целиком.

При работе СМ нарушается логика выполнения программ. Проверка внешних компонентов ЭМ не выявила неисправности

В подобном случае чаще всего бывает необходимо перезаписать микросхему ЭСППЗУ или заменить ее на аналогичную, с "рабочей" прошивкой.

Источник: Ремонт и сервис