家乐牌GDS70-BI型程控电饭煲是以单片机MH8841为核心的智能型程控电饭煲,其电路如图1所示。MH8841单片机内部设置了煮饭的六个程序,即:吸水、加热煮饭、维持沸腾、再加热、焖饭保温等过程。在上述每一过程中,单片机都会根据监测的温度来控制加热器的功率大小和加热的时间,从而保证煮出的饭既松软可口又节省电能。下面简要介绍其工作,原理和主要故障维修方法。
一、工作原理
接通市电后,220V市电经电源变压器T降压、D1~D4整流、C1滤波后得到约9V直流电压,一路供给三端稳压器LM7805的①脚,稳压后得到5V电压(VDD),为单片机及相关控制电路提供电源;另一路经R1给继电器供电。
单片机INIT端是复位端,在刚接通电源时,复位电容C7两极电压不能突变,所以+5V电压加至INIT端,随着对C7充电的进行,INIT端(C7的负极)电压逐渐降至OV,从而完成复位任务,初始化工作完毕,单片机执行固定程序。单片机OSC1、OSC2为时钟振荡端,是为单片机内部提供工作时钟信号。本电路没有使用其内部时钟,而是以下电路提供: T次级输出的9V/50Hz交流电经R14、R15、C6、V4等元件进行整形放大后,形成50Hz方波信号送至MH8841的K3端,作为工作时钟时基信号。
在单片机完成初始化工作后,若按下温度控制煮饭开关S1,则单片机K2端为高电平,电饭煲开始工作。单片机执行内部ROM(只读存储器)中的吸水程序,即单片机的R0端输出高电平,使晶体管VI导通->继电器吸合->煮饭加热器通电。与此同时,设置在锅底的测温热敏电阻RT开始检测锅内水温,并通过电压比较器传至MH8841的K4端,于是RO端会间断输出高电平,使煮饭加热器间断加热,使锅内水温保持在约40°C一段时间(这个温度让米粒充分吸收水分,从而增加热传导性,保证煮饭时米粒能均匀加热)。接下来R0端又持续输出高电平,使煮饭加热器持续加热,锅内温度继续上升,即进入加热煮饭程序。
电压比较器LM393,负温度系数热敏电阻RT (位于锅底)Rf(位于顶盖内),电阻R17、R40、R50、R70、R90、R95、RC等元件组成温度检测电路,电压比较器⑤脚(同相输人端)电压(U5)由RC与R40、R50、R70、R90、R95中的某路电压决定。LM393⑥脚(反相输入端)电压(U6)由热敏电阻RT、Rf与R17共同决定。温度升高,RT阻值减小U6↑。若锅底温度低于设定值,电压比较器U5>U6,其输出端⑦脚输出高电平,经二极管D13分两路,一路直接加至MH8841的K4端;另-一路经D12加至米类选择开关S3,由S3加至MH8841的R7端(硬性米)或R8端(软性米)。S3由人为控制,它与R7端连通时,表示选择的是硬性米(比如早稻米),单片机会自动延长吸水和加热时间;S3的动触头与R8端连通时,表示选择的是软性米(比如糯米或晚稻米),单片机会自动缩短吸水和加热时间。
MH8841内ROM固化的煮饭程序共设置了5个温度检测点,各程序段的设定温度由单片机的输出端Q0~Q4中出现的高电平决定,届时D14~D18之中有一个导通,比如Q0为高电平时,D14导通,R40与RC的分压值决定U5的值,即决定设置的温度值为40C。同理,Q1端为高电平时D15 导通,R50与RC的分压值决定U5的另一~值,即决定设置的温度值是50C。如此类推,Q2 Q3、Q4端分别为高电平时,U5的电压值,即温度值分别是70°C、90°C、95°C。当煮饭加热器通电后,锅底温度会升高,故热敏电阻RT的阻值下降,电压U6会上升,但锅底温度达到40C及其以上时,由上述分析可知,U5会出现5个特定高电平值,届时它会与对应的U6值进行比较,从而决定电压比较器⑦脚输出的电压正负及电压大小。显然,当⑥脚电平U6>⑤脚电平U5时,输出端电压U7为负,D13截止,单片机K4、R7或R8端得不到高电平信号,按照事先设定的程序,单片机会使煮饭加热器停止工作,只有当U6
在加热煮饭程序中,保温控制联S2是闭合的,当锅内温度超过95°C时,锅内就开始沸腾,这时MH8841的K1端为高电平,R1端输出高电平,使V2导通→高电平经V2加至单向可控硅VS控制极->VS导通→保温加热器得电工作。锅内沸腾一段时间后,维持沸腾阶段结束。于是MH8841的RO端输出低电平->V1截止->继电器释放一煮饭加热器停止工作,温控煮饭开关S1也自动断开。靠保温加热器继续加热(功率约为煮饭加热器的1/4),将锅底水分吸千,直至饭熟。饭熟时,MH8841的Q6端输出高电平(此前输出低电平)->V3导通->TV3集电极输出低电平-经保温温控开关S2、D6使单片机K1端为低电平。由于S1已断开,故K2端也为低电平,于是单片机R1端输出低电平->V2截止->单向可控硅关断->保温加热器断电停止工作,再加热程序结束,电饭煲进人焖饭程序,大约经12min后,焖饭程序结束,单片机R9端输出高电平->V5导通一蜂鸣器发出声响,通知用户取饭。这时如不取出米饭,则转人自动保温过程。
当顶盖内热敏电阻Rf测到锅内温度下降至70°C时,单片机R1端会自动输出高电平->V2重新导通->VS导通->保温加热器重新通电进行加热。当温度升至70°C时,单片机R1端又输出低电平->保温加热器停止加热,然后重复上述过程,使锅内温度始终保持在709C左右。
二极管D8、D9是单片机模式选通二极管,它们的接人可以使发光二极管D20~D25分别在吸水、加热煮饭、维持沸腾、再加热、焖饭及保温各程序中分别点亮,例如在吸水过程中,单片机R2端输出高电平,D20点亮。进入加热煮饭过程, D20熄灭,D21点亮(也就是每个程序中只有一个二极管点亮),以告知用户电饭煲工作时所处的是哪个程序。
二、常见故障检修
故障现象1:不能加热,所有指示灯均不亮。分析检修:该故障说明电源可能有故障或单片机电源、复位、时钟振荡(含单片机本身)电路有问题。可先检查C1正极是否有约9V直流电压,若没有,应检查电源插头是否没有插好。若测得电源变压器初级有AC220V电压,就应再查电源变压器次级是否有交流9V电压。若没有,说明电源变压器有问题。若变压器次级交流9V电压正常,则说明整流、滤波电路有故障。假若测得9V直流电压正常,就应再查三端稳压器LM7805③脚是否有+5V电压输出,否则说明LM7805有故障。若查得5V电压正常(含单片机5V供电端正常),就应再查复位电容C7是否正常。若C7正常,应再查时钟时基信号提供电路元件(即R14 R15、C6、V4)等是否正常。若均无问题,则说明单片机MH8841损坏。实修发现,该故障通常系电源插头与电源插座接触不良,或三端稳压器损坏,或焊点裂纹致使电源电路断路所致。
故障现象2:通电后发现吸水、加热煮饭、维持沸腾、再加热、焖饭、保温等某过程指示灯点亮,但蜂鸣器发出报警声,随即关断电源。分析检修:某一指示灯亮,说明在执行该程序时超时,即遇到障碍,单片机已自动终止固有程序而转入保护程序。这有几方面的原因:
一是温控器失效或变质;
二是温度检测电路元件有故障致使检测有误,导致单片机不能有效识别而执行程序;
三是控制或执行电路有元件损坏,致使这一程序无法执行,比如V1开路性损坏或继电器故障,就会导致煮饭加热器无法工作。那么在通电后就会发现吸水指示灯刚点亮不久,就会出现报警声;四是内胆锅底变形,使之与煮饭加热器(电热盘)接触不严密,致使传导热阻增大,导致加热过程超时。
检修这种故障时,应先外观检查锅底是否平整,背面是否有污垢。若有,应清除,使锅底与电热盘接触良好。接下来通电试机,测量电压.比较器LM393⑦脚电压。一般来说,在电饭煲加热过程中,LM393⑦脚应输出高电平。若为低电平,应检查温控器和温度检测电路元件(含电压比较器本身)。若测得LM393⑦脚是高电平,则说明故障可能在执行或控制电路中,比如:若测得LM393⑦脚为高电平,但煮饭加热器不能加热,则应查单片机R0端是否输出高电平。若是,说明控制三极管V1或继电器损坏或煮饭加热器电源引线断路。同理,若电饭煲不能保温,可先查LM393⑦脚是否为高电平,若不是,说明问题可能在温度检测控制电路(含锅盖内温度传感器Rf)。若是高电平,可再测单片机R1端是否输出了高电平。若是,说明问题在执行电路,如V2损坏R3开路、可控硅VS损坏等。
值得一提的是,在没有高压的情况下,单片机是很少损坏的。另外,单片机所有端子必须保持清洁干燥,否则可能不执行固有程序,使电饭煲处于保护状态。
故障现象3:电饭煲能按程序工作,但饭熟后蜂鸣器不响。分析检修:因电饭煲可正常煮饭,说明单片机正常,问题可能是蜂鸣器(实为压电陶瓷片)或控制三极管V5损坏。在饭熟后可先测单片机R9端是否已输出高电平,再测V5集电极是否为低电平。若是,则可能是蜂鸣器损坏。用电池给蜂鸣器断续通电,蜂鸣器应发声,否则说明已损坏。如果V5集电极为高电平,则不是V5开路性损坏就是阻流圈B断路,可检查确认。
三、故障检修实例
例1:刚通电时吸水指示灯点亮,不久转至煮饭加热指示灯点亮,但实际未加热,不久电源关闭(指示灯不亮),并发出报警声。分析检修:测得电压比较器LM393⑦脚为低电平,说明故障在温度检测电路。测LM393⑥脚电压,发现与⑤脚电压几乎相等。测温度传感器RT、Rf,电阻R17、RC,及电容C8均未发现问题,最后发现R18的阻值已由100kΩ增大至200kΩ,换新后故障排除。
例2:饭熟后不能保温。分析检修:考虑到在饭熟后蜂鸣器能发出声响,单片机应没问题,问题可能在温度传感器或保温加热电路中。经查,在锅内温度低于70°C的情况下,LM393⑦脚能输出高电平,这说明温度传感器正常,问题可能在保温加热电路。进步查得在LM393⑦脚输出高电平的情况下,单片机R1端已输出高电平,表明故障在保温加热或控制电路中。接下来对三极管V2和可控硅VS进行检测,发现VS已损坏,换用CR6AM型可控硅后,电饭煲保温功能恢复正常。
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