自動豆漿機控制板的替代(上) 一級修理的產生背景 “新三年。舊三年。縫縫補補再三年”的說法在我國廣為流傳。體現了一種艱苦奮斗的傳統美德。現在人們的生活水平提高了。大部分的家庭都用上了家用電器，但艱苦奮斗的思想不能丟。對各種電子產品進行修理，利國利民，符合我國國情，所以修理行業在我國得到較快地發展。在修理電子產品中。我們把電子產品中對單元電路的整體置換的修理形式稱為三級修理，如對電腦的聲卡、顯卡、網卡等故障的修理，就是采用對單元電路板的整體置換的三級修理方法進行的；對電子產品中涉及到具體故障元件的置換修理形式稱為二級修理．如對顯示器、電視機、音響、隨身聽等的修理．就是用好的元器件換下已損壞的元器件。達到修復的目的；另外還有一些產品。它們采用單片機技術，當控制電路中的單片機損壞或程序出現故障后，在進行這類產品的修理時。只能尋找廠家專用的電路板來進行轉換修理。但在無法找到專用的控制電路板，又要解決用戶之憂時，就可以采用一級修理的方法。即：將該產品的原控制電路板不用，重新設計一個控制電路來替代原有的控制電路，并保持電子產品原有的使用功能。這種修理方法的性質與前兩種修理方法相比已發生了質的變化。筆者在幾年前就使用這種修理方法多次為一些工廠的自動控制設備進行過維修。如筆者曾為某廠的噴水織機中的某個驅動控制電路板進行過修理，使以往需要200美元、一星期時間才能將該控制電路板從某國特快郵件發到該廠的替換修理(三級修理)．最終只花50元左右人民幣就解決了這種故障。而且修理后該部分的故障率明顯降低。這種修理形式就是修理行業中的一級修理。 隨著科學技術的不斷發展。采用單片機控制的產品已經十分普遍．涉及的領域也十分廣泛。在家電領域中，如自動電飯煲、自動洗衣機、自動豆漿機、空調器等。這些產品大多采用模糊控制的控制理念。使產品具有智能控制功能，而贏得市場的認同。也將一級修理這一新的服務形式推出了水面。一級修理使原有的產品或控制設備恢復原有功能，這種修理形式不僅適合民用家電、電氣類產品，而且還適合企業中的許多自動化控制設備。特別是一些進口的自動化控制設備，將它們進行國產化改造，從而降低生產成本和維修成本，擺脫國外生產設備企業的技術封鎖．還能從中學習到別人的長處為己所用，這也是我國修理行業追求的目標。隨著企業自動化生產程度的不斷提高。一級修理形式的需求會越來越迫切。越來越普遍，越來越受到用戶的歡迎，具有較大的服務市場和發展前景。 自動豆漿機一級修理實踐 下面以自動豆漿機修理實踐為例，闡述一級修理的修理步驟與方法。 一級修理的步驟分為以下幾步：1、了解被修設備的電路功能。2、根據原電路功能設計新控制電路。3、根據原控制電路板的大小設計PCB板(印刷電路板)。4、對新控制電路進行印刷電路板的裝配、整機安裝、整機調試和老化試運行。5、聽取用戶意見。完善修理效果。 下面按照以上五步驟進行逐一介紹。 (1)了解被修設備的電路功能 據用戶及自動豆漿機使用說明書介紹：當放入適量浸泡好的黃豆、加入適量的冷水，將豆漿機電源插頭插入220V交流電源，豆漿機指示燈亮起、發熱管開始對水進行加熱。當水溫加熱到80度左右，豆漿機停止加熱。然后開始每粉碎15秒停5秒共三次的粉碎過程。再經過2分鐘左右的燒煮，最后豆漿機發出提示音，即告豆漿加工結束。 (2)'L~-I-新控制電路圖 使用反繪圖法對原印刷電路板進行分析后．繪制出原控制電路圖。該自動豆漿機原控制電路板上使用的是PCVl6V8H型號的單片機和一塊CD4040數字集成電路及—些元器件組合而成。 根據豆漿機的功能要求，選用 ATMEL公司的單片機AT89C2051。并根據豆漿機的功能要求設計了新的控制電路圖(見圖1所示)。從而也確定了該自動豆漿機的新工作原理： 控制電路采用變壓器降壓、晶體二極管整流等方法獲得工作電源。當電源插頭XPl插入220V交流電。T1開始對220V交流電進行降壓．從次級輸出12V左右的低壓交流電．從而適應電路的使用要求；同時電源變壓器還對220V交流電進行電網隔離，以提高控制電路的使用安全性能。整流硅堆URl對次級輸出的交流電進行橋式整流，再由C2、C3進行濾波，以形成較平滑的直流電．送給三端集成正輸出穩壓器 ICl進行穩壓調整。經ICl穩壓作用后．輸出 5V直流電壓。經 C4、C5濾波后輸出紋波很低的 5V電壓。作為單片機的工作電源．就能保證IC2工作時的穩定和可靠。 IC2得到 5V工作電壓后。就進入工作狀態。首先． 5V電壓對C6進行充電，使IC2①腳RST(復位)端瞬間變成高電位。從而使單片機硬件復位。由于R1的放電作用，又使RST端電位逐漸降低。最后，RST端由高電位變成了低電位，完成了復位任務。隨后單片機將進入初始化。 單片機完成初始化后即開始運行程序。程序的第一步是通過單片機中的 CPU(中央處理器)將P1．4口變成高電位。使綠色發光二極管VDl發光顯示，以示電源電路正常，單片機也已開始工作。 第二步為水位檢查程序。單片機進2kT作狀態后。CPU將以訪問P3．5端電位的形式來判斷檢查豆漿機中是否有水，以及檢查水位是否符合要求。如果 P3．5端為高電位．說明水位不符合要求，單片機就令P1．3端輸出提示信號．通過 VT3放大后推動BL．使蜂鳴器發出“嘀、嘀、嘀”的急促響聲；同時CPU令P1．4端輸出間斷的電信號。使VDl閃爍發光顯示。如P3．5端為低電位．則說明水位的高度符合要求．單片機即進入下一工作程序。 第三步為水加熱程序。當水位符合要求后。CPU就令P3．7口由低電位變成高電位，使VTl導通，驅動繼電器 K1動作，通過K1的觸點作用將電熱管與220V電源接通。于是電熱管對冷水開始加熱。直至將水加溫到80度左右。這種加熱也稱之為預加熱。主要是為了防止在以后粉碎黃豆等物時．避免產生大量的泡沫。在燒煮豆漿時就不會因泡沫過多而造成頻繁的溢出．造成加熱頻繁的被迫停止，延長了豆漿的加工時間。所以，預加熱在自動豆漿機中是很有必要的。當冷水被加熱到80度左右時．溫度傳感器TK的內部觸點就閉合。通過P3．4口給單片機輸入一個控制信號。當CPU接受到來自P3．4口的“停止加熱”控制信號后，即令P3．7口為低電位，使VTl截止一K1釋放一電熱管失電而停止加熱。至此水加熱程序結束。 第四步為粉碎程序。當水溫加熱到80度左右后，單片機進入粉碎程序。在粉碎程序中。CPU令P112口輸出高電位，使VT2導通，驅動繼電器 K2吸合，再接通粉碎電機的工作電源。使粉碎電機高速旋轉。帶動刀片高速切削，實施對粉碎物的粉碎。為了減少電機的發熱量，粉碎電機每粉碎15秒．就休息5秒，然后再開始第二輪粉碎。在粉碎過程中。如果出現溢出現象。CPU即令P1．2口停止高電位輸出而變為低電位輸出，于是VT2截止一 K2復位一電機斷點停轉一粉碎停止。待溢出現象消失。粉碎工作再次進行。粉碎電機每粉碎工作15秒休息5秒鐘為一輪。這種工作過程共循環5次．然后結束粉碎程序。 (上接32頁) 第五步為燒煮豆漿程序。當粉碎程序結束，接下來就進入燒煮豆漿階段。由于黃豆被粉碎時。雖然是在80度左右水溫下進行粉碎的，但是還是會產生較多的泡沫。所以，該階段表現的是加熱與溢出之間的一對矛盾。為了使豆漿機適應較多種類植物的加工需要，該程序中采用了加熱一次如溢出一次為一次循環，并對循環次數進行累計計算．或是計算總的加熱時間(包括溢出時間在內)的兩種計算方式并用，即在“加熱一溢出—停止加熱”共循環1 0次或是煮豆漿到達2分鐘的兩種計算方式中。只要一種先被確認。就告“燒煮豆漿程序”結束。這種智能控制設計，可以保證得到滿意的豆漿加工效果。煮豆漿的過程為：P3．7口高電位--~'VTl導通--*K1吸合一開始煮豆漿；如出現溢出現象時，就將豆漿的一個電位與溢出觸點相通路，將P3．2的高電位拉低為低電位。于是形成了P3．2口的中斷信號。當P3．2口中斷控制信號送給單片機，CPU即令 P317口為低電位--~VTl截止一K1釋放一電熱管失電一煮豆漿停止。當P32口的中斷控制信號消失．電熱管又一次得電開始加熱。 第六步為報捷程序。一旦豆漿煮好，CPU令P1．3口輸出慢節奏的1000Hz音頻信號．通過VT3推動蜂鳴器BL發出“嘀、嘀”的響聲；同時。 P1．4端輸出間斷的電信號。使VDl也隨著“嘀、嘀”節奏而閃光。當然。在此之前，你也已經聞到香濃的豆漿味了。 在粉碎過程中，或在燒煮豆漿過程中出現溢出時，均使用中斷程序。從而使電機迅速停止工作或使電熱管迅速停止加熱。采用中斷形式后，使豆漿機更具有人性化的智能特性，提高了豆漿機的自動控制性能和整機的含金量。 控制電路中保護熔斷器FU的熔斷值為5A，對配合800W的電熱管比較合適。如使用快速熔斷器，可以將熔斷值降為4A，那樣對電熱管的保護更為有效。 S1是一只輕觸按鈕，在燒煮豆漿程序中。當按下S1。可以進行手動粉碎。如果此時正在加熱。則加熱暫時停止；如果此時恰好溢出。則自動讓位于溢出保護．但BL發出與按鈕按下同節奏的按鍵提示音，以示用戶操作。 SKl和SK2分別是水位檢測傳感器和溢出檢測傳感器。為了減少制造成本，許多廠家都是采用探針來代替這兩個傳感器。使用中，將裝植物的金屬杯接控制電路的公共點“地”。探針分別通過傳輸線與單片機的P3．5端和P3．2端連接。 TK是一只雙金屬片式溫度傳感器。TK在80度溫度以下時．內部呈現斷開形式。當在80度以上溫度時。內部呈現接通形式。 U形發熱管的功率為800W．也有一些豆漿機中使用的是600W發熱管。粉碎電機為異步交流電機。該種電機力矩大，轉速高，特別適合豆漿機中使用。其功率為60—120W左右。 K1、K2為普通的12V小型繼電器。其觸點最大電流為2A，型號為：4123／12V。 BL為一只外徑12mm的蜂鳴器。直流電阻為32Q左右。 VD2和VD3是兩只整流二極管。在電路中起續流之用，以提高K1、K2的復位速度，減小觸點問的接觸火花．保護繼電器觸點。