自动豆浆机控制板的替换思路

　在修理电子产品中，我们把电子产品中对单元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。
　　
　　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，将豆浆机插头插入220V交流，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)设计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PCV16V8H型号的单片机和一块CD4040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（见下图所示），从而也确定了该自动豆浆机的新工作原理：
　　
　　控制电路采用降压、晶体整流等方法获得工作电源。当电源插头×P1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UR1对次级输出的交流电进行桥式整流，再由C2、C3进行，以形成较平滑的直流电，送给三端集成正输出稳压器1进行稳压调整。经IC1稳压作用后，输出+5V直流，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VD1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。单片机进入工作状态后．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VD1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VT1导通，驱动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VT1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P1.2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。

　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10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→VT1导通→K1吸合→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P3.7口为低电位→VT1截止→K1释放→电热管失电→煮豆浆停止。当P3.2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1000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VD1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。
　　
　　SK1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，其触点最大为2A，型号为：4123/12V。
　　
　　BL为一只外径12mm的蜂鸣器，直流为32Ω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Kl、K2的复位速度，减小触点间的接触火花，保护继电器触点。