Предлагаемый материал продолжает серию публикаций об электронных модулях стиральных машин (СМ). Автор подробно рассматривает конструкцию, схему и функционирование узлов модуля СМ фирмы SIEMENS. Приводятся типовые дефекты модуля и способы их устранения.
Общие сведения
Рассматриваемые в этой статье модули устанавливаются в стиральные машины BOSCH и SIEMENS. Они внешне мало отличаются друг от друга - основные различия связаны с их программной конфигурацией, а также наличием/отсутствием некоторых электронных компонентов.
Необходимо отметить, что в дополнение к обычным модулям, каждый из которых предназначен для установки в конкретный тип СМ, также поставляются универсальные модули для СМ BOSCH/SIEMENS. Например, их можно использовать в стиральных машинах BOSCH серий MAXX4/5/6. Эти модули имеют в своем составе программные переключатели (обозначены на плате, как S1 и S10), с помощью которых можно установить нужную конфигурацию в соответствии с конкретным типом СМ. Как правило, проблем с конфигурацией данных модулей не возникает, так как в комплект поставки модулей входит соответствующая инструкция. Отметим, что универсальные модули нельзя устанавливать в СМ BOSCH серии WLX, так как последние конфигурируются только с панели управления.
Ремонт электронных модулей СМ различных производителей экономически целесообразен. Рассматриваемые модули имеют высокую ремонтопригодность - практически все входящие в их состав электронные компоненты имеются в продаже. Исключение составляет лишь заказной микроконтроллер.
Эти модули выполнены на плате с односторонним печатным монтажом без металлизации сквозных отверстий, почти все перемычки размещены на стороне монтажа. Вследствие этого в подобных модулях отсутствует характерная "болезнь" некоторых модулей других производителей - неконтакты в переходных отверстиях(как, например, в модулях на платформе EVO-II, используемых в СМ ARISTON/INDESIT).
Основные особенности электронного модуля
Рассматриваемое семейство модулей предназначено для установки в СМ с коллекторным приводным мотором и электромеханическим датчиком уровня воды (контактного типа). Клапаны залива воды, помпа, устройство блокировки люка (УБЛ), приводной мотор (в режиме ШИМ регуляции) управляются микроконтроллером с помощью симисторов. Управление ТЭНом и коммутация обмоток приводного мотора (в том числе, в режиме реверсивной работы)обеспечиваются также микроконтроллером через соответствующие реле.
Режимы работы (программы стирки) СМ выбираются с помощью функциональных кнопок и селектора программ - эти элементы размещены непосредственно на плате электронного модуля. Скорость отжима, в зависимости от конфигурации СМ, регулируется с помощью установленного на модуле потенциометра либо функциональными кнопками.
Температура нагрева воды в баке измеряется микроконтроллером с помощью внешнего датчика температуры (NTC).
Рассмотрим состав и работу функциональных узлов электронного модуля на примере стиральной машины "Bosch MAXX WFL 1200". Рассматриваемый модуль имеет маркировку "SIEMENS 5WK51307 03".
Состав и функционирование основных узлов модуля SIEMENS 5WK51307 03
Внешний вид электронного модуля "SIEMENS 5WK51307 03" показан на рис. 1, а расположение его основных элементов - на рис. 2 (лицевая сторона) и 3 (обратная сторона). Схема внешних соединений модуля представлена на рис. 4.
Модуль предназначен для управления следующими внешними элементами и узлами СМ:
- приводным мотором;
- клапанами залива воды;
- сливным насосом (помпой);
-ТЭНом;
- УБЛ.
В составе модуля входят следующие узлы:
• микроконтроллер;
Рис. 1. Внешний вид электронного модуля SIEMENS 5WK51307 03
• источник питания;
• индикации и формирования команд;
• регулировок;
• контроля температуры;
• тахогенератора;
• контроля уровня воды;
• управления силовыми элементами - клапанами залива воды, помпой, приводным мотором, ТЭНом,УБЛ.
На модуль поступают сигналы от следующих внешних элементов и узлов СМ:
- катушки тахогенератора приводного мотора;
- датчика уровня воды (прессостата);
- датчика температуры NTC;
Модуль имеет встроенную функцию контроля работоспособности СМ - при возникновении неполадок при ее работе на панели управления отображается соответствующий код ошибки.
Рассмотрим состав и работу данных узлов подробнее.
Рис. 2. Размещение основных элементов на плате модуля (лицевая сторона)
Микроконтроллер
Как уже отмечалось, в рассматриваемом модуле установлен заказной микроконтроллер компании MOTOROLA. На корпусе микроконтроллера отсутствует маркировка типа микросхемы, поэтому идентифицировать тип не представилось возможным.
Рис. 3. Размещение основных элементов на плате модуля (сторона печатного монтажа)
Микроконтроллер, элементы его конфигурирования, цепи формирования питания +5 В, начального сброса (RESET), тактового генератора показаны на рис. 5. В силу того, что на плате электронного модуля отсутствуют позиционные обозначения электронных компонентов, на приведенных ниже фрагментах принципиальной схемы модуля даны условные обозначения элементов, не имеющие сквозной нумерации.
Рис. 4. Схема внешних соединений модуля
Источник питания (ИП) модуля формирует только одно постоянное напряжение 12 В, поэтому напряжение 5 В для питания микроконтроллера IC1 формирует стабилизатор напряжения в составе микросхемы IC2 (L4949). Эта многофункциональная микросхема также формирует сигнал начального сброса RESET, который поступает на выв. 11 IC1. Частота тактового генератора (в составе IC1) стабилизирована внешним кварцевым резонатором ZQ1 (4 МГц). Резонатор подключен к выв. 9, 10 IC1. Для функционирования некоторых узлов в составе микроконтроллера (например, таймеров) на его вход (выв. 16) подается тактовый сигнал частотой 50 Гц с формирователя на элементах VT2, R5-R7, VD3 (см. рис. 13).
Рис. 5. Принципиальная электрическая схема. Микроконтроллер, кварцевый генератор, стабилизатор напряжения и схема начального сброса
Для конфигурирования микроконтроллера служат резисторы R8-R11 (рис. 5) и перемычки, соединяющие соответствующие выводы микроконтроллера с общим проводом. Необходимо отметить, что в других версиях электронных модулей рассматриваемого семейства подключение элементов конфигурации (например, в универсальных модулях), а также их состав может быть иным.
Структурная схема и назначение выводов многофункциональной микросхемы L4949 приведены, соответственно, на рис. 6а и 6б. Отметим, что в составе L4949 имеется специализированный компаратор (цепь SENSE) - он в данной схеме не используется (вход компаратора (выв. 2)соединен с общим проводом, а выход (выв. 7) не подключен.
Рис. 6. Структурная схема (а) и обозначение выводов (б) многофункциональной микросхемы L4949
Источник питания
Источник питания рассматриваемой модификации модуля выполнен на основе ШИМ контроллера TOP-209P серии TOPSwitch фирмы POWER INTEGRATIONS. Семейство подобных микросхем предназначено для применения в маломощных импульсных источниках питания.
ИП на основе микросхемы ТОР-209 устойчиво работает в широком диапазоне входных напряжений (85...265 В), имеет малое энергопотребление (до 4 Вт) и в его состав входит минимальное количество элементов. В составе микросхемы ТОР-209 имеется схема управления и силовой ключевой МОП транзистор.
Структурная схема микросхемы ТОР-209 приведена на рис 7а, а обозначение ее выводов - на рис. 7б.
Рис. 7. Структурная схема (а) и обозначение выводов (б) ШИМ контроллера ТОР-209
Принципиальная схема ИП в составе электронного модуля приведена на рис. 8.
Необходимо заметить, что в электронных модулях, применяемых в СМ серии "Bosch MAXX4", ИП может быть выполнен на ШИМ контроллере типа TNY255 семейства TynySwitch также фирмы POWER INTEGRATIONS. Последний имеет параметры и схемотехнику, схожие с ТОР-209. Основное отличие - ИП на основе контроллера TNY255 имеет увеличенную выходную мощность (до 10 Вт).
ШИМ контроллеры семейства TynySwitch широко применяются в бытовой технике других производителей. Например, в ИП СМ ARISTON/INDESIT на платформе EVO-II в нескольких разновидностях модулей используется микросхема TynySwitch типа TNY264.
Рассмотрим состав и назначение элементов ИП, выполненного на основе микросхемы TOP-209P (рис. 8).
Рис. 8. Принципиальная электрическая схема ИП
В состав ИП входят следующие элементы:
- сетевой выпрямитель и фильтр (R1, VD1, C1);
- ШИМ контроллер (IC1);
- защитные диоды выходного МОП транзистора в составе IC1 (VD3, VD4);
- элементы цепи обратной связи (VD5, VD6);
- импульсный трансформатор (Т1);
- выходной выпрямитель (VD2, C2).
ИП формирует постоянное напряжение 12 В для питания элементов и узлов в составе электронного модуля.
Рис. 9. Принципиальная электрическая схема. Узел формирования команд