Новые версии электронных модулей MINISEL

Этот материал публикуется в ответ на многочисленные вопросы наших читателей по модифицированным версиям электронного модуля (ЭМ) MINISEL, в которых применяются компоненты для поверхностного монтажа (SMD-компоненты). Подобные модули используются, например, в стиральных машинах (СМ) ARDO и АТЛАНТ. Более ранние версии подобного модуля были описаны в [1].

Общие сведения

Новые модификации ЭМ MINISEL появились несколько лет назад и используются как в новых моделях СМ, так и в качестве замены их предыдущих версий. При замене модулей следует учесть, чтобы совпадал 9-значный код модуля (546хххххх). Немаловажным является и код версии прошивки - 2-значное число через дефис после кода модуля. Код прошивки нового модуля должен совпадать или иметь большее числовое значение по сравнению с оригиналом.

Модули MINISEL относятся к 3му поколению ЭМ и используются в СМ с селектором программ (без командоаппарата). Внешний вид одной из модифицированных версий ЭМ MINISEL со снятым радиатором симистора приводного мотора показан на рис. 1 (заказной код этого модуля 546080500-04). Указанный ЭМ применяется в СМ "Ardo TL120L".

Рис. 1. Внешний вид одной из новых версий модуля MINISEL (со снятым радиатором симистора приводного мотора)

Модифицированные ЭМ имеют много разновидностей, но базовый состав элементов в их составе остается почти неизменным. Это не означает, что все модули взаимозаменяемы - в них применяются, например, микросхемы микроконтроллера (МК) с разными версиями прошивок, есть различия в наборе, номиналах и типах компонентов, изменено расположение элементов на монтажной плате. Более подробная информация по применению ЭМ в СМ ARDO приведена в [2].

Кратко остановимся на отличиях ЭМ разных версий. Как уже отмечалось, в новых версиях ЭМ используется большое количество SMD-компонентов, которые, в основном, применяются в сигнальных цепях. Кроме того, в новых версиях ЭМ отмечены следующие изменения:

- большинство электронных компонентов имеют другую позиционную маркировку;

- вместо электронных ключей на дискретных компонентах используется интегральная сборка ULN2003(цепи управления реле и симистора приводного мотора);

- изменено функциональное назначение некоторых выводов МК;

- изменены схемотехнические решения некоторых цепей ЭМ (тахогенератора, датчика температуры, управления УБЛ, синхронизации 50 Гц).

Следует отметить, что состав и назначение внешних соединителей в "новых" и "старых" ЭМ идентичны.

Все ЭМ MINISEL предназначены для управления следующими внешними элементами и узлами СМ:

- приводным мотором;

- клапанами залива воды;

- сливным насосом (помпой);

-ТЭНом;

- элементами индикации передней панели (установлены на отдельной плате);

- устройством блокировки люка (УБЛ).

На модули поступают сигналы от следующих элементов и узлов СМ:

- от селектора программ;

- от катушки тахогенератора приводного мотора;

- от датчика уровня воды (прессостата);

- от функциональных кнопок;

- от датчика температуры;

- от регулятора скорости отжима (если он предусмотрен в конкретной комплектации).

Все перечисленные модули имеют встроенную функцию проверки работоспособности компонентов СМ - тестовый режим.

Состав и описание работы модифицированных ЭМ MINISEL

Принципиальная схема ЭМ MINISEL (код 546080500-04) показана на рис. 2-4. Блок-схемы СМ на основе модулей этого семейства (старые и новые версии) изменений не претерпели. На основе этого типа ЭМ рассмотрим его состав и принцип работы.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема ЭМ MINISEL. Микроконтроллер. Цепи управления помпой, приводным мотором, клапанами залива воды. Цепи сигналов с тахогенератора, датчика температуры, а также формирования тактового сигнала 50 Гц и контроля симистора управления приводным мотором

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема ЭМ MINISEL. Микроконтроллер. Источник питания. Цепи управления УБЛ, реле приводного мотора, ТЭНа. Цепь контроля уровня воды с прессостата

Рис. 4. Принципиальная электрическая схема ЭМ MINISEL. Микроконтроллер. Цепи селектора программ, регулятора оборотов (опция). Интерфейс связи с платой индикации и управления

Назначение и состав основных узлов ЭМ MINISEL

Рассмотрим на примере ЭМ MINISEL (код 546080500-04) назначение и состав его основных узлов.

В состав ЭМ входят следующие узлы:

• МК семейства M68HC08;

• узел питания;

• узел формирования команд;

• узел регулировок;

• узел контроля температуры;

• тахогенератор;

• узел контроля уровня воды;

• узел управления клапанами залива воды, помпой, ТЭН;

• узел управления и контроля приводным мотором.

Микроконтроллер

Во всех версиях электронных модулей MINISEL применяются МК MOTOROLA семейства M68HC08, например, MC68HC908JL3 (старая версия, 28-выводный корпус PDIP) или MC68HC908JL8CDW (новая версия, 28-выводный корпус SOIC).

Во всех версиях МК имеет:

- 8-битное ядро;

- ПЗУ объемом 8192 бит (в этой памяти хранится управляющая программа СМ);

- ОЗУ объемом 256 бит;

- 12-канальный 8-битный АЦП;

- универсальные порты ввода/вывода (26 линий);

- 2-канальный 16-битный таймер.

Назначение линий универсальных портов ввода/вывода (PTA, PTB, PTD) может меняться в зависимости от управляющей программы МК.

Для работы микроконтроллера используется сигнал IRQ (выв. 1).

На этот вывод через делитель-ограничитель R3, R4, R34, R36, R37, C21, D11, D13 подается тактовый сигнал от питающей сети (50 Гц). Внешний сигнал RESET (выв. 28) в рассматриваемой версии МК не используется, так как он формируется внутренним узлом микросхемы.

Для функционирования МК в рабочем режиме служит системный тактовый генератор, частота которого стабилизирована внешним кварцевым резонатором (4 МГц).

Назначение выводов МК в корпусе SOIC применительно к модулю MINISEL приведено в таблице.

Обозначение и назначение выводов МК МC68HC908JL8CDW

К сожалению, схемотехника ЭМ MINISEL (в том числе, новых версий) выполнена таким образом, что цепи между МК и внешними элементами модулей (например, симисторами помпы, клапанами залива воды и УБЛ) практически не защищены от возможных нештатных ситуаций(например, от коротких замыканий в обмотках клапанов, помпы и др., а также попадания влаги на цепи питания и управления этих элементов). Подобные дефекты также приводят к отказам самих модулей, входящих в их состав симисторов, МК и связанных с ними компонентов.

Одним из основных достоинств этих модулей являются простота и доступность элементов для замены (кроме МК). Также отметим, что управляющая программа СМ записана в ПЗУ МК, и поэтому отказы модулей, вызванные нарушением содержимого (сбоями в работе) памяти требуют замены ЭМ целиком (или МК с аналогичного "донора").

Узел питания

Узел питания (или источник питания - ИП) ЭМ имеет в своем составе понижающий сетевой трансформатор, выпрямитель (D5-D8), фильтрующие конденсаторы (C4, С7, C10, C12) и интегральный стабилизатор напряжения (LM7805) - см. рис. 3. ИП формирует постоянные напряжения + 12 В (нестабилизированное, питает транзисторные ключи для управления реле RL1-RL4) и +5 В (стабилизированное, питает МК и другие узлы схемы).

Узел формирования команд

Этот узел служит для приема команд с селектора программ и кнопок дополнительных режимов, их преобразования и передачи по цифровой шине МК.

Селектор программ представляет собой потенциометр (делитель напряжения), сигнал с которого поступает на АЦП МК (выв. 11) - см. рис. 4. Этот сигнал преобразуется в МК в цифровой код и далее дешифруется. Управляющая программа МК использует данные с селектора для выполнения заданных программ стирки СМ.

Кроме селектора программ МК принимает с панели управления (ПУ) коды, соответствующие нажатию той или иной функциональной кнопки. Кроме того, МК передает информацию на ПУ для отображения режимов работы СМ. Плата ПУ подключена к МК с помощью цифровой шины через соединитель CNA.

Узел регулировок

В составе этого узла имеется регулятор задания оборотов вращения барабана (при отжиме). Он работает по такому же принципу, как и селектор программ (см. выше). Сигнал с регулятора поступает на выв. 12 МК.

Отметим, что в некоторых разновидностях СМ данный регулятор может отсутствовать. Его заменяет функциональная кнопка.

Узел контроля температуры

Основное назначение подобного узла - поддержание заданной температуры воды в баке.

Контроль температуры выполняется с помощью терморезистора (NTC), сигнал с которого через цепь R28-R30, С5, C13 поступает на вход АЦП МК (выв. 10) для дальнейшей обработки - см. рис. 2. Уровень напряжения с датчика температуры меняется в зависимости от температуры воды в баке СМ.

После обработки сигнала с датчика температуры МК в соответствии с выбранной программой стирки управляет включением ТЭН по цепи: выв. 18 МК - ключ в составе ULN2003 - реле RL1.

Узел тахогенератора

Узел предназначен для преобразования переменного синусоидального напряжения с изменяемой частотой, поступающего с катушки тахогенератора приводного мотора, в последовательность прямоугольных импульсов фиксированной амплитуды. В состав узла входят элементы Q1, D10, C3, С6, С14, R21, R25, R26, R31, R33 (рис. 2).

Узел контроля уровня воды

Узел предназначен для контроля состояния датчика уровня воды (прессостата) - путем коммутации его контактных групп Р11, Р14 и Р16 (см. рис. 2, 3). Датчик имеет три состояния: "Пустой бак", "1-й уровень" и "Уровень перелива". В первом случае контакт Р11 прессостата не замыкается ни с одним из двух других - это означает, что вода в баке не достигла "1-го уровня"(или она вовсе отсутствует).

При достижении "1-го уровня" воды замыкаются контакты Р11-Р14 прессостата, подается питание на контактную группу реле ТЭН (RL1). Это сделано для предотвращения ложного включения ТЭН без воды в баке - в подобном случае нагревательный элемент может выйти из строя. Контрольный сигнал достижения "1-го уровня" поступает через цепь D12 DZ1 R42-R47 C22 на выв. 17 МК.

В состоянии прессостата "Уровень перелива" (замкнуты конт. Р11-Р16) сигнал с него не контролируется МК. В этом случае автоматически подается питание на помпу - она начинает сливать воду из бака.

Нужно отметить, что в некоторых СМ используется не один, а два прессостата, один из них сигнализирует о достижении "1-го уровня", а второй - "Уровня перелива".

Узел управления клапанами залива воды, блокировкой люка и помпой

Узел представляет собой следующий набор схем управления исполнительными устройствами СМ:

• клапаны залива воды - симисторы TR3, TR4, резисторы R13, R14 (управление с выв. 2 и 23 МК соответственно);

• помпы - симистор TR6, резисторы R18 (управление с выв.9 МК);

• УБЛ - симистор TR2, резисторы R3, R12, диод D1 (управление с выв. 19 МК);

• резерв (2 канала) - симисторы TR1, TR5, резисторы R15, R17 (управление с выв. 6, 8 МК).

Узел управления приводным мотором Узел имеет в своем составе следующие схемы:

• коммутации обмоток приводного мотора (реверс,низкие/высокие обороты) - сборка ключей ULN2003 и реле RL2-RL4 (управляются с выв. 13, 14 и 27 МК) - см. рис. 2, 3;

• управления скоростью вращения приводного мотора (фазовое управление) - сборка ULN2003 (выв. 1-16), симистор TR7 (управление с выв. 22 МК);

• контроля скорости вращения приводного мотора (сигнал с тахогенератора поступает на усилитель-формирователь на транзисторе Q1, а с него - на выв.

25 МК);

• контроля состояния симистора TR7 приводного мотора. Сигнал снимается со второго анода TR7 и через цепь R20 R27 D9 C8 поступает на выв. 15 МК.

Характерные неисправности модулей и способы из устранения

Примечание. Основные дефекты модулей MINISEL уже подробно описывались в [1]. Ниже приводятся только характерные дефекты, относящиеся к новым версиям ЭМ.

Не работают клапаны залива воды

Если в ходе проверки соответствующие элементы в цепях управления клапанами исправны (симисторы и др.), проверяют исправность ограничительного резистора R1 (2 Вт, 100 Ом). Через этот резистор подается сетевое питание на клапаны (см. рис. 2).

Были зафиксированы случаи, когда этот резистор выходил из строя вследствие неудачной разводки печатной платы ЭМ. Проблема была в том, что контакты силового соединителя CNF имеют снизу фиксирующие "усики" (они расположены под пластиковым основанием соединителя, поэтому их не видно), которые могут замыкаться с одной из рядом расположенных силовых шин на печатной плате ЭМ. Необходимо отметить, что компания-производитель провела необходимые доработки подобных модулей и в новых партиях ЭМ данный дефект уже не отмечался.

После включения СМ срабатывает УБЛ, но выполнение заданной программы стирки не происходит

Причин возникновения подобного дефекта много (неисправности УБЛ, МК и др.). Но в данном случае, в первую очередь, необходимо проверить элементы цепи синхронизации от питающей сети (см рис. 2): R4-R8, D11, D13 (эти элементы наиболее часто выходят из строя), а также R34, R36, C21. Связано это с тем, что подобная цепь формирует тактовые импульсы (50 Гц), которые используются внутренними таймерами МК и от которых зависит логика работы микроконтроллера и СМ в целом.

После включения СМ не срабатывает УБЛ. Программа стирки не выполняется

В новых версиях ЭМ MINISEL последовательно в цепи питания УБЛ, кроме симистора TR2, включены элементы R9 и D1. Их также необходимо проверить.

Необходимо отметить еще одну особенность цепи управления УБЛ - это наличие двух параллельно включенных диодов D3, D2, которые катодами подключены к симистору TR7 приводного мотора. Подобная цепь необходима для того, чтобы гарантированно блокировать дверцу люка на момент работы приводного мотора (даже в случаях, если по разным причинам в ходе работы СМ была нарушена цепь питания УБЛ).

При работе СМ происходит набор воды в бак до уровня перелива (после этого включается сливной насос)

Если исправен прессостат и отсутствует так называемый "сильфонный" эффект, наиболее вероятная причина данного дефекта связана с неисправностью в цепи контроля "1-го уровня" ЭМ. В данном случае проверяют элементы цепи контроля "1-го уровня": D12, R42-R47, DZ1, C22. Сигнал с этой цепи поступает на выв. 17 МК (см. рис. 3).

Отказы, связанные с управлением приводного мотора и ТЭНа

Если приводной мотор, ТЭН и реле RL1-RL4 исправны, следует проверить работоспособность соответствующего ключевого каскада в составе сборки ULN2003. Структурная схема этой микросхемы приведена на рис. 5. Если ULN2003 исправна, проверяют соответствующие сигналы, формируемые МК.

Рис. 5. Структурная схема микросхемы ULN2003

Общие замечания по статистике отказов компонентов новых версий ЭМ MINISEL

Кроме основных характерных неисправностей ЭМ MINISEL в новых версиях этих модулей имеются свои особенности. Как уже отмечалось, эти ЭМ имеют в своем составе большое количество SMD-компонентов, часть из которых подключены к питающей сети 220 В. Учитывая малые размеры этих компонентов, плотность монтажа ЭМ, вероятность их локального пробоя и цепей рядом с ними довольно велика. К тому же на работоспособность ЭМ традиционно могут оказывать внешние факторы (повышенная влажность или низкое качество питающей сети). Также замечены случаи некачественной пайки SMD-компонентов на плате ЭМ, которые приводили к полной или частичной неработоспособности модуля и СМ в целом.

В качестве примера приведем некоторые цепи ЭМ (выполненных на SMD-компонентах), в которых по статистике наиболее велика вероятность отказов:

- синхронизации 50 Гц(R4-R8, D11, D13, R34, R36, C21);

- контроля "1-го уровня" прессостата (D12, R42-R47, DZ1, C22);

- тахогенератора (Q1, R21, R25, R26, R31, R33, C3, C6, C14, D10).

В большинстве остальных случаев статистика отказов новых версий ЭМ MINISEL мало чем отличается от их предшественников.

Литература

1. А. Ростов. "Устройство электронных модулей MINISEL, MINI-UDC, MINI AC и MINI DC, применяемых в стиральных машинах ARDO". "Ремонт&Сервис", 2007, № 12.

2. А. Ростов. "Заказные коды электронных модулей для стиральных машин, бытовых холодильников и морозильников ARDO". "Ре-монт&Сервис", 2008, № 11.

Автор: Максим Новоселов (п. Усть-Абакан, Республика Хакасия)

Источник: Ремонт и сервис