Электронные модули EWM2000 EVO, применяемые в стиральных машинах ELECTROLUX/ZANUSSI
В настоящее время большое количество моделей стиральных машин (СМ) ELECTROLUX/ZANUSSI выполнено на базовой платформе EWM2000. Основой любой платформы СМ является электронный модуль (ЭМ). Рассматриваемый в этой статье ЭМ EWM2000 EVO несколько отличается от базовой версии EWM2000 (назначением контактов некоторых соединителей, содержимым базового программного обеспечения и др.).
Рис. 1. Внешний вид ЭМ EWM2000 EVO
Внешний вид модуля EWM2000 EVO приведен на рис. 1, а его принципиальная электрическая схема показана на рис. 2, блок-схема ЭМ — на рис. 3 (на примере СМ «Electrolux EWF1234», PNC 914516307), а монтажная схема этой же модели СМ — на рис. 4.
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема ЭМ EWM2000 EVO (1/2) (Нажать для увеличения)
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема ЭМ EWM2000 EVO (2/2) (Нажать для увеличения)
Необходимо отметить, что на рис. 2 приведена полная принципиальная схема модуля EWM2000 EVO.
В различных версиях ЭМ некоторые приведенные на ней элементы и соединители могут не использоваться или вовсе отсутствовать.
Основные функции электронного модуля на платформе EWM2000 EVO
Модуль EWM2000 EVO выполняет следующие функции:
— обмен информацией с платой индикации и управления с целью приема команд в соответствии с выбранными программами стирки и дополнительными режимами, а также управление индикацией на панели управления (ход выполнения программ стирки, коды ошибок). В зависимости от модели СМ типы плат индикации и управления могут быть разными;
— управление клапанами залива воды;
— управление устройством блокировки люка (УБЛ), включение блокировки контролируется свечением лампы на передней панели СМ;
— управление нагревом воды в баке до заданной температуры (исполнительным элементом служит ТЭН, регулирующим — кнопка(и) выбора температуры, а функцию контроля температуры выполняет датчик NTC);
— управление сушкой (если она предусмотрена в СМ);
— управление сливной помпой;
— управление рециркуляционной помпой;
— контроль уровня воды в баке с помощью электромеханического и электронного датчиков уровня (прессостатов);
— обмен служебной информацией (например, с ПК) по встроенному последовательному интерфейсу;
— управление приводным коллекторным мотором во всех режимах его работы (реверсивный режим — в режиме стирки, с регулировкой оборотов — в режиме отжима). Регулировка оборотов мотора производится на основе ШИМ, оконечным регулирующим элементом которого является симистор. Контроль скорости вращения мотора обеспечивается тахо-генератором;
— контроль работоспособности силовых элементов, входящих в состав ЭМ (симисторов УБЛ, сливной и рециркуляционной помп, приводного мотора, а также реле ТЭНа);
— контроль параметров сетевого питающего напряжения СМ (уровень напряжения и частота).
Кроме того, для проверки работоспособности элементов СМ контроллер обеспечивает функционирование режима тестирования, а при фиксации различных сбоев (отказов) в работе машины — индикацию кодов ошибок.
Состав ЭМ и основные цепи
Для соединения с компонентами СМ электронный модуль EWM2000 EVO имеет внешние соединители, назначение некоторых из них приведено в табл. 1.
Перечислим входящие в состав контроллера основные элементы и узлы (см. рис. 2 и 3), их назначение и цепи прохождения сигналов.
• Микроконтроллер (МК) U4 типа MC68НС908AZ60 фирмы MOTOROLA (U6 на рис. 2). МК входит в состав семейства М68НС08 и является основным управляющим компонентом ЭМ.
Таблица 1. Назначение контактов основных соединителей ЭМ EWM2000 EVO
Вывод I секции обмотки статора приводного мотора
Выводы обмотки ротора
Вывод II секции обмотки статора приводного мотора
Точка соединения секций обмотки статора
Выводы контрольной лампы срабатывания УБЛ
Вход сигнала срабатывания УБЛ (линия питания LINE DOOR)
Вывод питания сливной помпы
Контроль целостности ТЭНа, контроль срабатывания 1 уровня воды в баке
Вход сигнала с контактной группы «ПЕРЕЛИВ»
Управление сливной помпой
Вход сигнала «Питание включено» (линия питания LINE ON/OFF)
Линия питания клапанов залива воды (после УБЛ, линия LINE DOOR)
Управление клапаном залива воды (предварительной стирки)
Управление клапаном залива воды (основной стирки)
Управление клапаном залива воды (горячая вода)
Выводы датчика температуры стирки (NTC W)
Выводы контактной группы закрытия дверцы люка
Выходные данные последовательного интерфейса
Входные данные последовательного интерфейса
Выход данных последовательного интерфейса (связь с платой управления и индикации)
Вход данных последовательного интерфейса (связь с платой управления и индикации)
Выход синхронизации последовательного интерфейса (связь с платой управления и индикации)
Вход сигнала «Питание включено» (LINE ON/OFF)
Вход управления УБЛ
Выход сигнала с УБЛ (LINE DOOR)
Выводы питания рециркуляционной
Выход управления индуктивным датчиком уровня воды
Вход сигнала с индуктивного датчика уровня
Напряжение питания 5 В
Выход датчика температуры (NTC D OUT) сушки (если сушка предусмотрена)
Напряжение питания датчиков температуры сушки 5 В
Выход датчика температуры (NTC D IN) сушки (если сушка предусмотрена)
Выводы вентилятора сушки
Управление питанием ТЭНами сушки
Примечание. В таблице указаны не все внешние соединители, так как некоторые из них редко используются в большинстве моделей СМ. К таким соединителям, например, относятся J14-J16 — к ним подключены, соответственно, датчики потока, веса и мутности.
Он включает в себя следующие основные элементы:
— 8-битное процессорное ядро;
— ОЗУ объемом 2 кбит;
60 кбит (имеется возможность активизации функции защиты чтения);
— ЭСППЗУ объемом 1 кбит;
— тактовый генератор с ФАПЧ, стабилизированный внешним кварцевым резонатором частотой от 1 до 16 МГц (в ЭМ применен резонатор 4,9152 МГц);
— 8 универсальных портов ввода/вывода;
— 8-битный 15-канальный АЦП;
— последовательные шины SPI, SCI;
— 16-битный 6-канальный таймер.
МК выполнен в 64-выводном корпусе QFP
Микросхемы ЭСППЗУ U4, U5 типа М24С64 объемом по 64 кбит. В большинстве рассматриваемых ЭМ эти микросхемы не устанавливаются (под них даже не предусмотрено место), но на принципиальной электрической схеме ЭМ (см. рис. 2) они приведены. Вероятно это связано с тем, что изначально разработчиками была заложена подобная избыточность, которая в серийных ЭМ уже не потребовалась. ЭСППЗУ предназначено для хранения служебных данных (например, зафиксированных кодов ошибок или элементов конфигурации СМ). На рассматриваемой принципиальной схеме микросхемы ЭСППЗУ связаны с микроконтроллером U6 по цифровой последовательной шине I2C. Так как эти микросхемы подключены к одной последовательной шине, каждая из них имеет разную адресацию (у одной микросхемы выв. 1 (Е0) подключен к общему проводу, а у второй — соединен с шиной Vcc (+5 V)).
• Импульсный источник питания (ИИП). Он формирует постоянные напряжения 5 В (+5V) и 12 В (VEE) для питания элементов и узлов, входящих в состав контроллера.
Рис. 3. Блок-схема ЭМ EWM2000 EVO (на примере СМ «Electrolux EWF1234», PNC 914516307)
В состав источника входят:
— сетевой выпрямитель и фильтр (C39, VDR8, D4, C40, C41);
— ключевой преобразователь, выполненный на микросхеме U7 TNY264. Эта микросхема семейства TynySwitch-II фирмы POWER INTEGRATIONS имеет в своем составе силовой МОП транзистор (DVDSS = 700 В), генератор, высоковольтный импульсный источник тока, схемы ограничения тока и температурной защиты;
— импульсный трансформатор Т1;
— усилитель ошибки (Q5, Q6 и DZ1);
— выходные выпрямители (D6, D7, C44-C48, C59).
• 7-канальные транзисторные ключи (U1, U3) типа ULN2004. Они используются в качестве буферных элементов в цепях управления реле и симисторами.
• 6 инверторов (74HC14). Они используются в качестве усилителей-формирователей в линиях последовательного интерфейса, а также других логических сигналов.
• Усилитель-формирователь сигнала ZC для контроля частоты питающей сети (U2F, R114, R117, R118, C37, C38). Сигнал с него поступает на выв. 15 микроконтроллера U6.
• Делитель для контроля уровня напряжения питающей сети (R111-R113, D2-D3). Сигнал с него (MAIN V) поступает на выв. 36 U6. • Элементы сигнальных цепей:
— включение блокировки люка (U2D, R8-R11, C3), сигнал поступает на выв. 49 U6 (DOOR_CLOSE). Этот сигнал формируется из LINE DOOR;
— включение датчика уровня 1 уровня (R20, R23, R24, C6), сигнал поступает на выв. 40 U6 (L1 S);
— включение контактной группы уровня перелива (U2E, R25, R28, C6), сигнал поступает на выв. 60 U6 (HV1 S);
— включение прессостата защитного уровня/контроля включения реле ТЭНа (R15-R19, C4,D1,Q1), сигнал поступает на выв. 5 U6 (AB S);
— контроль подачи питания на замок блокировки люка/проверки работоспособности симистора TYACS1 (R1-R5, R178, C1Q10-Q12), сигнал поступает с выв. 51 U6 (DOOR TY S);
— контроль подачи питания на сливную помпу/проверки работоспособности симистора TYACS2 (R30, R33, R34, C7), сигнал поступает на выв. 35 U6 (DRAIN TY S). Для цепи рециркуляционной помпы/контроля симистора TYACS3 элементы
цепи — R37, R40, R41, C9. Сигнал (REC TY S) поступает на выв. 41 U6;
— цепь сброса процессора (R98-R101, C31), сигнал поступает на выв. 3 U6 (RESET);
— индуктивного датчика уровня. Сигнал с конт. 3 соединителя J13 через элементы R173, R65-R67, C20 поступает на выв. 39 U6 (LEVEL S);
— контроль подачи питания на приводной мотор/проверки работоспособности симистора TY7 (R135-R139, C50), сигнал поступает на выв. 37 U6 (MOT TY S);
— контроль закрытия дверцы люка (Q9, R157-R160, C56), сигнал поступает на выв. 11 U6 (LV1 S);
— тахогенератор (R152-R156, D10, Q6, C54, C55), сигнал поступает на выв. 4 U6 (MOT TCH);
— датчик температуры NTC (R149-R151, C53), сигнал поступает на выв. 34 U6 (NTC W). Аналогичные схемные решения используются для цепей датчиков температуры сушки (NTC D IN/NTC D OUT);
— последовательный порт связи с платой управления и индикации (соединитель J8). Цепь приема: сигнал SY_IN с конт. 4 соединителя через формирователь U2B поступает на выв. 18 U6. Цепь передачи: сигнал SY_OUT поступает с выв. 19 U6 через резистор формирователь U2A на конт. 3 соединителя;
— контроль подачи питания на ТЭН (R127-R131, C49) с реле RL3, сигнал поступает на выв. 38 U6 (HEATER RL S).
Рис. 4. Монтажная схема СМ «Electrolux EWF1234» с модулем EWM2000 EVO (Нажать для увеличения)
Датчики веса, потока и мутности воды (соединители J14-J16), а также последовательных интерфейсов (соединители J7,J9)в данном описании не приводятся, так как в большинстве СМ они не используются. Также отметим, что в составе индуктивного датчика уровня имеется встроенная электронная схема, представляющая собой НЧ генератор и делитель импульсов на 1000 (74НС4040).
В последних версиях датчиков вместо указанного делителя используется 8-битный микроконтроллер типа PIC12C509, выполняющий функцию преобразователя частоты в цифровой последовательный код.
• Элементы силовых цепей:
— управление симистором TY7 приводного мотора (U1A, R140, R141, C51), управляющий сигнал поступает с выв. 16 U6 (MOTOR TY);
— управление симистором TYACS1 замка блокировки люка (U1F, R6, R7, C2), управляющий сигнал поступает с выв. 32 U6 (DOOR TY);
— управление симистором TYACS5 клапана залива воды основной стирки (U1D, R46, R47,
C12), управляющий сигнал поступает с выв. 30 U6 (WELT TY);
— управление симистором TYACS4 клапана залива воды предварительной стирки (U1E, R44,
R45, C11), управляющий сигнал поступает с выв. 31 U6 (PWELT TY);
— управление симистором TYACS6 клапана залива воды отсека кондиционера(U1C, R48, R49, C13), управляющий сигнал поступает с выв. 29 U6 (BELT TY);
— управление симистором TYACS2 сливной помпы (U1G, R35, R36, C8), управляющий сигнал поступает с выв. 33 U6 (DRAIN TY);
— управление реле реверса RL4 приводного мотора (U3B), управляющий сигнал поступает с выв. 64 U6 (CW RL);
— управление реле реверса RL5 приводного мотора (U3E), управляющий сигнал поступает с выв. 27 U6 (CCW RL);
— управление реле ТЭНа RL3 (U3F), управляющий сигнал поступает с выв. 28 U6 (WHEAT RL);
— управление реле RL6 коммутации обмоток статора приводного мотора в режимах стирки и отжима (U3A), управляющий сигнал поступает с выв. 63 U6 (HF RL).
Назначение выводов микроконтроллера MC68НС908AZ60 применительно к ЭМ EWM2000 EVO приведено в табл. 2.
Особенности цепей контроля элементов ЭМ
В ЭМ EWM2000 EVO имеется развитая система контроля работоспособности входящих в его состав и внешних элементов. На основе информации, полученной от элементов системы контроля, управляющая программа микроконтроллера соответствующим образом «реагирует» на сбои в работе СМ и неисправности элементов в ее составе — отображает коды ошибок и завершает (или нет) текущую операцию (стирки, отжима, нагрева воды и др.).
Рассмотрим работу некоторых элементов системы контроля компонентов модуля.
Контроль работоспособности силовых симисторов — УБЛ, сливной и рециркуляционной помп, приводного мотора
Рассмотрим на примере работы сливной помпы логику ее управления и контроля. Если МК U6 формирует сигнал включения сливной помпы DRAIN TY (выв. 33), симистор TYACS2 открывается и включает помпу. Контрольный сигнал низкого уровня DRAIN TY S, снимаемый с анода 2 симистора, через согласующую цепь поступает на выв. 35 U6. И, наоборот, при исправных электронных компонентах цепи управления и контроля помпы низкому уровню сигнала DRAIN TY должен соответствовать высокий уровень сигнала DRAIN TY S. В противном случае система диагностики СМ прерывает программу и формирует код ошибки 2-й группы (ошибка слива воды, например, Е21). В этом случае проверяют элементы в цепи того сигнала, где выявлено несоответствие описанной выше логики работы. Естественно, в данном случае предполагается, что тракт слива не загрязнен, исправен электромеханический прессостат (и его цепи на ЭМ), сама сливная помпа также исправна и не нарушена цепь ее питания (в соединителе ЭМ и жгуте). Необходимо отметить, что если управляющий симистор выходит из строя вследствие неисправности помпы (короткое замыкание ее катушки), необходима замена как помпы, так и симистора, а также (при необходимости) проверка всех элементов в указанных цепях.
Подобная логика справедлива для цепей управления и контроля рециркуляционной помпы (см. описание выше), только зафиксированные ошибки, связанные с неполадками в работе этого узла, относятся к кодам 8-й группы (например, Е84, Е85).
Что же касается цепей управления и контроля УБЛ, то они схемотехнически похожи на аналогичные цепи сливной (рециркуляционной) помпы, отличие состоит лишь в том, что УБЛ коммутирует силовую шину LINE DOOR, от которой питаются ТЭН(ы), обе помпы, заливные клапаны и приводной мотор. Соответственно, неправильная работа УБЛ (при отсутствии питания на шине LINE DOOR) приводит к неработоспособности как перечисленных силовых элементов, так и самой СМ в целом. Кроме сигнала контроля симистора TYACS1 УБЛ (DOOR TY S), в ЭМ формируются дополнительные сигналы, контролирующие работу этого узла: DOOR CLOSE (блокировка замка) и LV1 S (закрытие дверцы люка). Ошибки, связанные с неполадками в работе УБЛ, относятся к кодам 4-й группы (например, Е41, Е42 и др.).
Таблица 2. Назначение выводов микроконтроллера MC68НС908AZ60
