Электронный модуль PG-2

Все рассматриваемые стиральные машины  различаются между собой функциональными и аппаратными возможностями и предназначены для всех потребительских категорий. Они выполнены в трех дизайн-стилях — CLASSIC (СМ на аппаратной платформа PG-1), EXCLUSIVE (СМ на платформах PG-2, PG-3) и PREMIUM (СМ на платформах PG-4, PG-5). Во всей рассматриваемой номенклатуре СМ выпускаются модели с фронтальной загрузкой белья(стандартных размеров (60x60 см) и узкие (60x44 см)), а также с вертикальной загрузкой.  Отметим лишь, что тип аппаратной платформы стиральной машины можно определить по буквенно-цифровому обозначению модели (вторая цифра после букв). Например, модель WA64183 выполнена на аппаратной платформе PG-4, е CM WA62081 — на платформе PG-2.

Описываемый в этой статье электромеханизм стиральной машины выполнен на аппаратной платформе PG-2 он используется в бюджетных моделях. К модулю в составе машины подключается стандартный набор исполнительных элементов и датчиков.

Внешний вид ЭМ PG-2 стиральной машины

К особенностям электромеханизма  PG-2 следует отнести то, что на его плате установлен селектор программ со встроенным выключателем питания, а также элементы индикации и управления (соответственно, светодиоды и функциональные кнопки). ЭМ крепится непосредственно к передней панели СМ. Рассмотрим конструкцию, схемные особенности электронного модуля CM GORENJE аппаратной платформы PG-2, а также приведем его характерные неисправности и способы их устранения.

Схема внешних соединений модуля PG-2 стиральной машины Gorenje WA62081

Назначение электронного модуля PG-2

ЭМ на платформе PG-2 предназначен для управления следующими узлами СМ:

коллекторным приводным мотором переменного тока
клапанами залива воды;
сливной помпой;
устройством блокировки люка (УБЛ)
ТЭНом

На ЭМ поступают сигналы со следующих узлов СМ:

температурного датчика
электромеханического датчика уровня воды (прессостата)
тахогенератора, установленного на приводном моторе

Как отмечалось выше, на ЭМ расположен селектор программ с совмещенным выключателем питания. Селектор представляет собой многопозиционный переключатель с набором резисторов — фактически это потенциометр, включенный в схему делителя напряжения. Выходное напряжение с делителя, пропорциональное положению ручки селектора, поступает на вход АЦП в составе микросхемы микроконтроллера (МК) ЭМ. Также на ЭМ установлены функциональные кнопки и светодиодные индикаторы, которые выведены накоторые выведены на переднюю панель СМ. Кнопки включены в соответствующие цепи делителей напряжения, сигналы с которых поступают на 2-канальный АЦП в составе МК.

Внешний вид ЭМ PG-2 показан на рис. 1 (а, б). На рис. 2 приведена схема внешних соединений модуля PG-2 (CM "Gorenje WA62081").

Состав и принцип работы электронного модуля PG-2

ЭМ PG-2 имеет в своем составе следующие основные элементы и узлы:

  • МК (mP)D78F9177A фирмы NEC с интегрированными ПЗУ (Flash-память), статическим ОЗУ, универсальными портами ввода-вывода, таймерами, АЦП и др.;
  • внешнюю энергонезависимую память (ЭСППЗУ) типа 24С02. В ней хранятся служебная информация (коды ошибок и другие временные данные);
  • источник питания (ИП), формирующий постоянные напряжения -5,+21,3 и+24 В;
  • сдвоенные сборки цифровых транзисторов типа PUMH18 (РЕМН18). Они используются для усиления сигналов с выводов МК для управления различными элементами ЭМ — обмотками реле и светодиодами;
  • электронные реле. В зависимости от модификации ЭМ их назначение и количество может быть разным. Эти элементы коммутируют питание ТЭНа и обмоток приводного мотора;
  • симисторы, отличающиеся по своему предназначению. Например, мощный симистор ВТВ16 (TR2) управляет приводным мотором (ШИМ управление). Маломощные симисторы типа Z00607MA управляют электромагнитными клапанами залива воды, сливной помпой и УБЛ.

Рассмотрим состав и работу основных узлов ЭМ по принципиальным схемам.

Источник питания

Источник питания в составе ЭМ формирует стабилизированные напряжения -5, +21,3 и +24 В, которые используются для питания элементов и узлов контроллера. На рисунке ниже  приведена принципиальная схема источника питания

принципиальная схема источника питания стиральной машины

      Источник питания не имеет гальванической развязки между входом и выходами. Он выполнен по бестрансформаторной схеме с балластным ограничителем напряжения  конденсатором С1. Переменное напряжение с конденсатора С1 выпрямляется и поступает на параметрические стабилизаторы на основе диодных стабилитронов, а с них  на нагрузки.  На общем проводе ЭМ (N — НЕЙТРАЛЬ) объединены шины питания +5, -21,3 и -24 В.

Элементы управления исполнительными устройствами СМ. На плате ЭМ расположены следующие элементы управления исполнительными устройствами СМ:

  • симисторы клапанов залива воды TR3-TR5 (рис. 4), они управляются с выв. 40-42 МК соответственно;
  • симистор УБЛ — TR1 (рис. 4), он управляется с выв. 39 МК;
  • симистор сливной помпы — TR6 (рис. 4), он управляется с выв. 13 МК. Необходимо отметить, что помпа также может включаться в случае срабатывания контактной группы ПЕРЕЛИВ датчика уровня (рис. 6), а не по команде МК;
  • симистор TR2 приводного мотора (рис. 5) управляется ШИМ сигналом с выв. 38 МК через транзисторный ключ;
  • реле ТЭНа RL3 управляется с выв. 36 МК через транзисторную сборку типа PUMH18 (рис. 6);
  • реле реверса RL1, RL4 (рис. 5) коммутируют фазировку питания обмотки статора приводного мотора. Эти реле управляются с выв. 34, 33 МК соответственно через транзисторные сборки PUMH18;
  • реле коммутации обмоток статора приводного мотора RL2 (рис. 5). Оно управляется с выв. 35 МК через транзисторную сборку PUMH18. Коммутация дополнительной обмотки статора необходима при переходе от режима низких оборотов (стирка) к режиму больших оборотов (отжима) и наоборот.
Принципиальная электрическая схема. Управляющие цепи клапанов залива воды, сливной помпы, УБЛ

Элементы контроля и измерительных цепей

На плату ЭМ поступают следующие контрольные сигналы:

  • с датчика температуры (подключен к конт. 1, 2 соединителя К7) сигнал поступает на выв. 3 МК (вход АЦП) — см. рис. 6. Если параметры сигнала с датчика выходят за известные пределы (например, вследствие неисправности датчика или из-за обрыва/короткого замыкания в его шлейфе), формируется код ошибки F1;
  • с контактной группы прессостата 1-го уровня (подключен к конт. 4, 6 соединителя К2), сигнал поступает на выв. 7 МК (рис. 6).
    Необходимо отметить, что уровни прессостата 2 (ЗАПОЛНЕНИЕ) и 3 (ПЕРЕПОЛНЕНИЕ) не контролируются ЭМ. При достижении уровня ПЕРЕЛИВ прессостат без участия МК замыкает цепь питания помпы для аварийного слива воды;
  • с тахогенератора (датчика скорости вращения приводного мотора). С контакта 1 соединителя К3 сигнал поступает через транзисторный усилительный каскад — на выв. 9, 12 МК (рис. 5). Если сигнал с тахогенератора по различным причинам не поступает на МК (при условии, что микроконтроллером сформирован сигнал включения приводного мотора), формируется код ошибки F4;
  • с цепи контроля дверцы люка. Сигнал с контактной группы УБЛ поступает с конт. 2 соединителя К10 через резистивный делитель на выв. 14 МК (рис. 4). Если сигнал с этой контактной группы не поступает на МК (например, вследствие неисправности УБЛ), формируется код ошибки F2.
Принципиальная  схема. Цепь управления приводным мотором, сигнальная цепь тахогенератора

     В составе самого ЭМ существует только одна цепь контроля внутренних компонентов — проверки работоспособности симистора TR2 приводного мотора (если сигнал управления симистора на выходе МК пассивен, а сам симистор открыт, управляющая программа микроконтроллера формирует код ошибки F5). Сигнал контроля симистора снимается с его второго анода и через резистивный делитель и ограничительную диодную сборку поступает на выв. 2 МК (см. рис. 5)

Цепь управление ТЭНом, сигнальная цепь контроля 1 -го уровня воды

Микроконтроллер

В составе ЭМ PG-2 используется МК (mP)D78F9177A фирмы NEC. Эта микросхема входит в семейство 78R/0S и выполнена в 44-выводном корпусе.

В качестве примера отметим, что рассматриваемый тип МК используется в ЭМ других производителей, например в CM HANSA (AMICA) серии РА.

В состав микроконтроллера входят следующие основные элементы:

  • 8-битное процессорное ядро;
  • ОЗУ объемом 512 бит;
  • Flash-память объемом 24 кбит;
  • 2 тактовых генератора. В рассматриваемом ЭМ в МК используется только один генератор, стабилизированный внешним кварцевым резонатором, частотой 5 МГц;
  • 6 универсальных портов ввода-вывода (31 линия);
  • 10-битный 8-канальный АЦП;
  • последовательные интерфейсы I2C и CSI;
  • пять таймеров.

Для обеспечения работоспособности МК к нему подключены элементы схемы начального сброса RESET (выв. 25 — см. рис. 7), внешний кварцевый резонатор 5 МГц (выв. 26, 27).

Обозначение и назначение выводов МК (mP)D78F9177A приведено в табл.1.

Следует отметить, что в зависимости от программного обеспечения МК его выводы могут иметь различное назначение (во втором столбце табл. 1 приведено полное назначение выводов). На принципиальной схеме ЭМ можно заметить, что некоторые выводы МК не используются. Объясняется это тем, что данный тип МК предназначен для универсальных применений и поэтому в некоторых конкретных случаях могут быть задействованы не все его функции (как и в данной реализации ЭМ).

Элементы управления и индикации

Как отмечалось выше, на плате ЭМ расположены функциональные кнопки и светодиодные индикаторы СМ.

Светодиодные индикаторы управляются с выв. 10, 11, 16, 30 МК через транзисторные сборки PUMH18 (РЕМН18) — см. рис. 8, 9. Необходимо отметить, что указан-ные сборки выходят из строя достаточно часто и не всегда их возможно приобрести. Многие сервисные специалисты вместо этих сборок устанавливают отдельно по 2 цифровых транзистора со схожими параметрами или более распространенные сборки BCR112U (не следует путать данный прибор с другими из этой же серии — все остальные имеют в своем составе только один транзистор).

Схема цепи индикации

На выв. 5, 6 МК (входы АЦП) поступают сигналы управления с функциональных кнопок (рис. 9). Каждая кнопка включена в цепь делителя напряжения и коммутирует резистор определенного номинала. При ее нажатии на входе АЦП МК появится соответствующее замкнутой кнопке напряжение.

К органам управления СМ относится и селектор программ. Он представляет собой многопозиционный переключатель, включенный в цепь резистивного делителя, напряжение с которого поступает на выв 1 МК (вход АЦП). Каждому положению ручки селектора соответствует напряжение на этом входе. Селектор совмещен с выключателем питания (то есть выключатель замкнут во всех положениях, кроме одного, когда СМ выключена). Принципиальная схема селектора программ приведена на рисунке ниже

Назначение выводов микроконтроллера D78F9177A
Номер вывода Обозначение вывода Назначение применительно к ЭМ PG-2 Номер вывода Обозначение вывода Назначение применительно к ЭМ PG-2
1 P62/ANI0 Вход напряжения с селектора программ (вход АЦП) 22 Vpp Шина напряжения программирования Flash-памяти (в составе МК). Соединена с конт. 2 сервисного соединителя К9, а также через резистор 10 кОм с конт. 4 соединителя К8
2 P62/ANI1 Вход контроля работоспособности симистора приводного мотора 23,24 XT1,XT2 Каждый вывод соединен через резистор 10 кОм с конт. 4 соединителя К8
3 P62/ANI2 Вход напряжения с датчика температуры воды (вход АЦП) 25 RESET Вход начального сброса (активный уровень — низкий). Этот вывод также соединен с конт. 3 сервисного разъема К9
4 P62/ANI3 Вход сигнала с конфигурационных перемычек ЭМ 26,27 X1,X2 Выводы для подключения кварцевого резонатора 5 МГц
5 P62/ANI4 Входы с линий функциональных кнопок передней панели 28 Vss0 Напряжение питания -5 В
6 P62/ANI5 29 Vdd0 Общий (объединен с шиной +5 В)
7 P62/ANI6 Вход контрольного сигнала с контактов прессостата 1 -го уровня 30 P25/TI80/SS20 Выход управления светодиодной индикацией
8 P62/ANI7 Вход сигнала с конфигурационных перемычек ЭМ 31 P26/TO80 Не используется
9 AVss Напряжение питания -5 В 32 P00 Соединен с шиной -5 В через резистор 10 кОм
10 P10 Выходы управления светодиодной индикацией 33 P01 Выходы управления реле реверса приводного мотора
11 P11 34 P02
12 P30/INTP0/TI81/СРТ90 Вход сигналов с тахогенератора 35 P03 Выход управления реле коммутации обмоток статора приводного мотора
13 P31/INTP1/T081 Выход управления симистора помпы 36 P04 Выход управления реле ТЭНа
14 P32/INTP2/TO90 Вход контрольного сигнала УБЛ 37 Vss1 Напряжение питания -5 В
15 Р33/1NTP3/T082/BZ090 Выход звукового сигнала цепи зуммера 38 P05 Выход управления симистором приводного мотора (ШИМ регулирование)
16 P20/SCK20/ASCK20 Выход управления светодиодной индикацией. Также этот вывод соединен с конт. 5 сервисного соединителя К9 39 P50 Выход управления симистором УБЛ
17 Vdd Общий (объединен с шиной +5 В) 40 P51 Выходы управления симисторами клапанов залива воды
18 P21/SO20/TXD20 Линия последовательной шины передачи данных (объединена с шиной приема данных через резистор) 41 P52
19 P22/SI20/RXD20 Линия последовательной шины приема данных. Соединена с конт.1 сервисного соединителя К9 42 P53
20 P23/SCL0 Линия синхронизации шины I2C для обмена с микросхемой ЭСППЗУ 43 AVdd Общий (выводы соединены с шиной +5 В)
21 P24/SDA0 Линия данных шины I2C для обмена с микросхемой ЭСППЗУ 44 AVref

Конфигурирование электронного модуля PG-2

У многих сервисных специалистов часто возникает вопрос по поводу возможности программирования данных ПЗУ в составе МК. Отметим, что программное обеспечение (ПО) МК записано в его ПЗУ (Flash-память или масочное ПЗУ). ПЗУ МК программируется в заводских условиях и прочитать его невозможно даже с помощью специальных программаторов или отладочных средств. ПО в масочное ПЗУ записывается однократно. МК с ППЗУ на основе Flash-памяти (тип МК с индексом F) можно перепрограммировать, но в этом случае автоматически стирается старое содержимое памяти.

Для выполнения этой операции требуется оригинальный файл прошивки и соответствующее оборудование.

ЭМ PG-2 можно конфигурировать под конкретную модель СМ (из аналогичной линейки) достаточно просто — на нем имеются участки платы с перемычками (рис. 11), которые при программировании модуля легко удаляются или оставляются на месте (в соот-ветствии с таблицами настройки).

С помощью перемычек можно задать следующие параметры:

  • выбор максимальной загрузки белья (4 или 6 кг) — перемычка J5;
  • выбор максимальной скорости отжима (450... 1400 об/мин) — перемычки J1-J3;
  • включение функций БЫСТРАЯ СТИРКА или ПОЛОВИННАЯ ЗАГРУЗКА — перемычка J4.
Таблица 2. Выбор максимальной скорости отжима
Максимальная скорость вращения барабана СМ при отжиме, об/мин J1 J2 J3
Состояние перемычек
450 Есть Есть Есть
650 Есть Удалена
850 Удалена Есть
1000 Удалена Удалена
1100 Удалена Есть Есть
1200 Есть Удалена
1300 Удалена Есть
1400 Удалена Удалена

 

Таблица 3. Выбор максимальной загрузки белья
Максимальная загрузка белья СМ,кг Состояние перемычки J5
6 Удалена
4 Есть
Таблица 4. Выбор функций
Функция Состояние перемычки J4
Быстрая стирка Удалена
Половинная загрузка Есть

Коды маркировки SMD-компонентов в составе электронного модуля PG-2

Полупроводниковые SMD-компоненты, показанные на принципиальных схемах, не имеют позиционных обозначений — на них нанесена только корпусная маркировка. В табл. 5 приведено соответствие кодов маркировки некоторых SMD-компонентов (в составе ЭМ) их типам.

Схема цепи функциональных кнопок и индикации

Характерные неисправности электронного модуля PG-2 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. 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 (пены). Определить работоспособность элементов и узлов СМ можно разными способами: их отдельной проверкой (например, на сливную помпу или клапан залива воды напрямую подают сетевое напряжение 220 В), с помощью индикации кодов ошибок.

Рассмотрим характерные дефекты ЭМ PG-2 и способы их устранения.

Схема селектора программ стиральной машины

 

СМ не включается

В первую очередь проверяют работоспособность сетевого выключателя, совмещенного с селектором программ. Выключатель может сместиться на плате, и его шток уже не будет попадать на диск селектора.

Следующим шагом проверяют работоспособность источника питания

Если он неисправен, определяют причину выхода источника питания  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.

Существует "быстрый" способ проверки ИП — по степени нагрева ограничительного резистора R1 (он расположен рядом с сетевым выключателем — см. рис. 1а). Температура корпуса этого резистора при работе СМ составляет около 50°С. Температуру резистора замеряют/определяют с соблюдением всех предосторожностей, так как на эту цепь подано сетевое напряжение. Если резистор холодный (комнатная температура), то можно сделать следующие предположения:

  • в цепи балластного конденсатора (С1 или R1) обрыв;
  • неисправен или неправильно работает сетевой выключатель.

Схема сервисные соединители ЭМ,конфигурационные перемычки

Если ИП исправен, необходимо проверить работоспособность управляющих элементов панели управления и ЭМ — работоспособность МК (наличие генерации кварцевого резонатора и работоспособность схемы начального сброса), осциллографом проконтролировать наличие обмена информации на последовательной шине I2C (между МК и памятью) после выбора программы стирки в момент нажатия кнопки СТАРТ/ПАУЗА.

Необходимо помнить — работоспособность ЭМ можно в большинстве случаев восстановить, если исправен микроконтроллер . Остальные компоненты (кроме селектора программ) доступны для приобретения в торговых сетях электронных компонентов. Дальнейшие поиски неисправного компонента продолжают на основании логики работы МК, элементов ЭМ и всей СМ в целом. СМ не выполняет заданные программы, вместо них выполняются другие

Методом визуального осмотра платы ЭМ проверяют элементы в цепи селектора программ. Затем селектор разбирают, очищают от возможных загрязнений контактные площадки и проверяют номиналы всех резисторов в его цепи (до выв. 1 МК). Также проверяют уровень питающего напряжения 5 В. 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, что силовые элементы, например симисторы (клапанов залива воды, УБЛ и др.), редко выходят из строя без причины. 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. Но если уж вышел из строя соответствующий порт МК - необходима замена этой микросхемы или всего модуля целиком.

 

Схемотехнические недостатки электромеханизма PG-2.

1.Отсутствие защитных буферных элементов между узлами ЭМ. В качестве примера можно об-ратиться к принципиальной схеме, показанной на рис. 4. На ней видно, что между выв. 13, 39-42 МК и симисторами TR1, TR3-TR6 (Z00607A) не установлено никаких буферных компонентов. Справедливости ради отметим, что в этом ЭМ буферные каскады установлены в цепях управления реле и симистора приводного мотора.Из опыта эксплуатации СМ (в том числе, и других производителей) известно, что при неисправности (например, вследствие короткого замыкания) исполнительных устройств (помпа, клапан, УБЛ) часто выходит из строя соответствующий управляющий симистор. Отсутствие по управляющей цепи между симистором и МК буферных компонентов (например, транзисторных ключей) почти гарантированно приводит к отказу соответствующего порта микроконтроллера. То есть при выходе из строя указанных выше исполнительных устройств в большинстве случаев требуется замена дорогостоящего ЭМ. Также необходимо отметить, что максимальные нагрузочные способности указанных выводов МК (около 7...15 мА) ненамного превышают ток управляющего электрода симистора Z00607A (5 мА), что также влияет на надежную работу ЭМ.

2.Низкие показатели надежности и эффективности ИП. Большинство производителей СМ используют в своей продукции ЭМ, в которых ИП отвечают стандартам безопасности и эффективности. Это никаким образом не относится к рассматриваемому ИП (рис. 3). Во-первых, он выполнен на основе схемотехники, которая безнадежно устарела и малоэффективна. Во-вторых, защитные функции в данном источнике выполняют всего два компонента - резистор R1 и варистор VDR1, что явно недостаточно. В-третьих, этот ИП формирует выходные напряжения, параметры которых выходят за рамки требований к подобным устройствам (по точности и уровню пульсаций).