自动控制中的自动豆浆机控制板的替代(上)

接线图 2023年10月21日 14:46 139 admin

AT89C2051

自动豆浆机控制板的替代(上)
    一级修理的产生背景
    “新三年。旧三年。缝缝补补再三年”的说法在我国广为流传。体现了一种艰苦奋斗的传统美德。现在人们的生活水平提高了。大部分的家庭都用上了家用电器，但艰苦奋斗的思想不能丢。对各种电子产品进行修理，利国利民，符合我国国情，所以修理行业在我国得到较快地发展。在修理电子产品中。我们把电子产品中对单元电路的整体置换的修理形式称为三级修理，如对电脑的声卡、显卡、网卡等故障的修理，就是采用对单元电路板的整体置换的三级修理方法进行的；对电子产品中涉及到具体故障元件的置换修理形式称为二级修理．如对显示器、电视机、音响、随身听等的修理．就是用好的元器件换下已损坏的元器件。达到修复的目的；另外还有一些产品。它们采用单片机技术，当控制电路中的单片机损坏或程序出现故障后，在进行这类产品的修理时。只能寻找厂家专用的电路板来进行转换修理。但在无法找到专用的控制电路板，又
要解决用户之忧时，就可以采用一级修理的方法。即：将该产品的原控制电路板不用，重新设计一个控制电路来替代原有的控制电路，并保持电子产品原有的使用功能。这种修理方法的性质与前两种修理方法相比已发生了质的变化。笔者在几年前就使用这种修理方法多次为一些工厂的自动控制设备进行过维修。如笔者曾为某厂的喷水织机中的某个驱动控制电路板进行过修理，使以往需要200美元、一星期时间才能将该控制电路板从某国特快邮件发到该厂的替换修理(三级修理)．最终只花50元左右人民币就解决了这种故障。而且修理后该部分的故障率明显降低。这种修理形式就是修理行业中的一级修理。
    随着科学技术的不断发展。采用单片机控制的产品已经十分普遍．涉及的领域也十分广泛。在家电领域中，如自动电饭煲、自动洗衣机、自动豆浆机、空调器等。这些产品大多采用模糊控制的控制理念。使产品具有智能控制功能，而赢得市场的认同。也将一级修理这一
新的服务形式推出了水面。一级修理使原有的产品或控制设备恢复原有功能，这种修理形式不仅适合民用家电、电气类产品，而且还适合企业中的许多自动化控制设备。特别是一些进口的自动化控制设备，将它们进行国产化改造，从而降低生产成本和维修成本，摆脱国外生产设备企业的技术封锁．还能从中学习到别人的长处为己所用，这也是我国修理行业追求的目标。随着企业自动化生产程度的不断提高。一级修理形式的需求会越来越迫切。越来越普遍，越来越受到用户的欢迎，具有较大的服务市场和发展前景。
自动豆浆机一级修理实践
下面以自动豆浆机修理实践为例，阐述一级修理的修理步骤与方法。
    一级修理的步骤分为以下几步：1、了解被修设备的电路功能。2、根据原电路功能设计新控制电路。3、根据原控制电路板的大小设计PCB板(印刷电路板)。4、对新控制电路进行印刷电路板的装配、整机安装、整机调试和老化试运行。5、听取用户意见。完善修理效果。
下面按照以上五步骤进行逐一介绍。
(1)了解被修设备的电路功能
据用户及自动豆浆机使用说明书介绍：当放入适量浸泡好的黄豆、加入适量的冷水，将豆浆机电源插头插入220V交流电源，豆浆机指示灯亮起、发热管开始对水进行加热。当水温加热到80度左右，豆浆机停止加热。然后开始每粉碎15秒停5秒共三次的粉碎过程。再经过2分钟左右的烧煮，最后豆浆机发出提示音，即告豆浆加工结束。
(2)'L~-I-新控制电路图
使用反绘图法对原印刷电路板进行分析后．绘制出原控制电路图。该自动豆浆机原控制电路板上使用的是PCVl6V8H型号的单片机和一块CD4040数字集成电路及—些元器件组合而成。
根据豆浆机的功能要求，选用 ATMEL公司的单片机AT89C2051。并根据豆浆机的功能要求设计了新的控制电路图(见图1所示)。从而也确定了该自动豆浆机的新工作原理：
    控制电路采用变压器降压、晶体二极管整流等方法获得工作电源。当电源插头XPl插入220V交流电。T1开始对220V交流电进行降压．从次级输出12V左右的低压交流电．从而适应电路的使用要求；同时电源变压器还对220V交流电进行电网隔离，以提高控制电路的使用安全性能。整流硅堆URl对次级输出的交流电进行桥式整流，再由C2、C3进行滤波，以形成较平滑的直流电．送给三端集成正输出稳压器 ICl进行稳压调整。经ICl稳压作用后．输出+5V直流电压。经 C4、C5滤波后输出纹波很低的+5V电压。作为单片机的工作电源．就能保证IC2
工作时的稳定和可靠。
IC2得到+5V工作电压后。就进入工作状态。首先．+5V电压对C6进行充电，使IC2①脚RST(复位)端瞬间变成高电位。从而使单片机硬件复位。由于R1的放电作用，又使RST端电位逐渐降低。最后，RST端由高电位变成了低电位，完成了复位任务。随后单片机将进入初始化。
    单片机完成初始化后即开始运行程序。程序的第一步是通过单片机中的 CPU(中央处理器)将P1．4口变成高电位。使绿色发光二极管VDl发光显示，以示电源电路正常，单片机也已开始工作。
    第二步为水位检查程序。单片机进2kT作状态后。CPU将以访问P3．5端电位的形式来判断检查豆浆机中是否有水，以及检查水位是否符合要求。如果 P3．5端为高电位．说明水位不符合要求，单片机就令P1．3端输出提示信号．通过 VT3放大后推动BL．使蜂鸣器发出“嘀、嘀、嘀”的急促响声；同时CPU令P1．4端输出间断的电信号。使VDl闪烁发光显示。如P3．5端为低电位．则说明水位的高度符合要求．单片机即进入下一工作程序。
    第三步为水加热程序。当水位符合要求后。CPU就令P3．7口由低电位变成高电位，使VTl导通，驱动继电器 K1动作，通过K1的触点作用将电热管与220V电源接通。于是电热管对冷
水开始加热。直至将水加温到80度左右。这种加热也称之为预加热。主要是为了防止在以后粉碎黄豆等物时．避免产生大量的泡沫。在烧煮豆浆时就不会因泡沫过多而造成频繁的溢出．造成加热频繁的被迫停止，延长了豆浆的加工时间。所以，预加热在自动豆浆机中是很有必要的。当冷水被加热到80度左右时．温度传感器TK的内部触点就闭合。通过P3．4口给单片机输入一个控制信号。当CPU接受到来自P3．4口的“停止加热”控制信号后，即令P3．7口为低电位，使VTl截止一K1释放一电热管失电而停止加热。至此水加热程序结束。
    第四步为粉碎程序。当水温加热到80度左右后，单片机进入粉碎程序。在粉碎程序中。CPU令P112口输出高电位，使VT2导通，驱动继电器 K2吸合，再接通粉碎电机的工作电源。使粉碎电机高速旋转。带动刀片高速切削，实施对粉碎物的粉碎。为了减少电机的发热量，粉碎电机每粉碎15秒．就休息5秒，然后再开始第二轮粉碎。在粉碎过程中。如果出现溢出现象。CPU即令P1．2口停止高电位输出而变为低电位输出，于是VT2截止一 K2复位一电机断点停转一粉碎停止。待溢出现象消失。粉碎工作再次进行。粉碎电机每粉碎工作15秒休息5秒钟为一轮。这种工作过程共循环5次．然后结束粉碎程序。    (上接32页) 第五步为烧煮豆浆程序。当粉碎程序结束，接下来就进入烧煮豆浆阶段。由于黄豆被粉碎时。虽然是在80度左右水温下进行粉碎的，但是还是会产生较多的泡沫。所以，该阶段表现的是加热与溢出之间的一对矛盾。为了使豆浆机适应较多种类植物的加工需要，该程序中采用了加热一次如溢出一次为一次循环，并对循环次数进行累计计算．或是计算总的加热时间(包括溢出时间在内)的两种计算方式并用，即在“加热一溢出—停止加热”共循环1 0次或是煮豆浆到达2分钟的两种计算方式中。只要一种先被确认。就告“烧煮豆浆程序”结束。这种智能控制设计，可以保证得到满意的豆浆加工效果。煮豆浆的过程为：P3．7口高电位--~'VTl导通--*K1吸合一开始煮豆浆；如出现溢出现象时，就将豆浆的一个电位与溢出触点相通路，将P3．2的高电位拉低为低电位。于是形成了P3．2口的中断信号。当P3．2口中断控制信号送给单片机，CPU即令 P317口为低电位--~VTl截止一K1释放一电热管失电一煮豆浆停止。当P32口的中断控制信号消失．电热管又一次得电开始加热。
    第六步为报捷程序。一旦豆浆煮好，CPU令P1．3口输出慢节奏的1000Hz音频信号．通过VT3推动蜂鸣器BL发出“嘀、嘀”的响声；同时。 P1．4端输出间断的电信号。使VDl也随着“嘀、嘀”节奏而闪光。当然。在此之前，你也已经闻到香浓的豆浆味了。
    在粉碎过程中，或在烧煮豆浆过程中出现溢出时，均使用中断程序。从而使电机迅速停止工作或使电热管迅速停止加热。采用中断形式后，使豆浆机更具有人性化的智能特性，提高了豆浆机的自动控制性能和整机的含金量。
    控制电路中保护熔断器FU的熔断值为5A，对配合800W的电热管比较合适。如使用快速熔断器，可以将熔断值降为4A，那样对电热管的保护更为有效。
    S1是一只轻触按钮，在烧煮豆浆程序中。当按下S1。可以进行手动粉碎。如果此时正在加热。则加热暂时停止；如果此时恰好溢出。则自动让位于溢出保护．但BL发出与按钮按下同节奏的按键提示音，以示用户操作。
    SKl和SK2分别是水位检测传感器和溢出检测传感器。为了减少制造成本，许多厂家都是采用探针来代替这两
个传感器。使用中，将装植物的金属杯接控制电路的公共点“地”。探针分别通过传输线与单片机的P3．5端和P3．2端连接。
    TK是一只双金属片式温度传感器。TK在80度温度以下时．内部呈现断开形式。当在80度以上温度时。内部呈现接通形式。
    U形发热管的功率为800W．也有一些豆浆机中使用的是600W发热管。粉碎电机为异步交流电机。该种电机力矩大，转速高，特别适合豆浆机中使用。其功率为60—120W左右。
    K1、K2为普通的12V小型继电器。其触点最大电流为2A，型号为：4123／12V。
    BL为一只外径12mm的蜂鸣器。直流电阻为32Q左右。
VD2和VD3是两只整流二极管。在电路中起续流之用，以提高K1、K2的复位速度，减小触点问的接触火花．保护继电器触点。