Обсудить; оставить комментарий (blogger.com, регистрация не требуется).| [Home] | [Donate!] [Контакты] |
Процесс выпечки хлеба довольно сложен и включает в себя настолько разнородные технологические операции, что кажется невозможным создать компактное, надёжное устройство, способное приготовить хлеб в автоматическом режиме. Однако такие устройства существуют, стоят сравнительно недорого и давно уже приобрели высокую популярность. Самое удивительно, что при всей сложности выпечки хлеба, сами хлебопечки устроены очень просто.
В качестве примера рассмотрим устройство, схему, возможные неисправности и ремонт хлебопечки SCARLETT Silver line SL-1525.
Оглавление Обсудить; оставить комментарий (blogger.com, регистрация не требуется).
Хлебопечь SCARLETT Silver line SL-1525 имеет 12 программ, в их числе выпечка различных видов хлеба, замес теста (без выпечки), приготовление варенья. Предусмотрена возможность выбора цвета корочки хлеба (3 варианта), выбор одного из двух вариантов размера буханки (массы выпекаемого хлеба). Имеется таймер, позволяющий откладывать старт программы на время до 13 часов. Хлебопечка самостоятельно продолжает выполнение программы после непродолжительных сбоев в электропитании (если напряжение в сети пропадает на время не более 10 минут).
Печь лёгкая, имеет малые размеры, удобна и проста в обращении. Крышка печи снабжена смотровым окном, через которое можно наблюдать за приготовлением теста и выпечкой на протяжении всего процесса.
Хлебопечь SCARLETT Silver line SL-1525, вот так печка выглядит в целом.
Весь процесс приготовления хлеба происходит в одной и той же форме для выпечки (съёмной чаше). Замес теста осуществляется с помощью специальной лопаточки, которая устанавливается на вал, проходящий через дно формы. Вал вращается в подшипнике скольжения (в более дорогих моделях используется шариковый подшипник). Для уплотнения вала и обеспечения герметичности устанавлен сальник. Вал, сальник, подшипник собраны в виде единого узла, жёстко прикреплённого ко дну формы. Этот узел также выполняет функции фиксации формы на соответствующем узле привода/фиксации внутри хлебопечки. Съёмная чаша имеет особую форму, она вдавлена по бокам. Форма и размеры чаши и лопаточки подобраны так, чтобы при вращении лопаточки, тесто собиралось в "колобок" и перекатывалось по стенке формы. За счёт перекатывания по рельефу формы и происходит замес теста.
Первоначальное перемешивание ингредиентов также происходит за счёт вращения лопаточки. Обминка, которая требуется между циклами подъёма теста, осуществляется подобно замесу, но в течение весьма непродолжительного времени. Таким образом, пара форма-лопаточка оказывается универсальным инструментом для всех процессов во время подготовки теста.
Во время подъёма тесто должно находиться в тепле. В хлебопечке для подогрева теста используется тот же самый нагреватель, что и для выпечки, только включается он редко и на короткие промежутки времени. Регулировка температуры осуществляется в ключевом режиме: когда температура опускается ниже заданного программой уровня, нагреватель включается на полную мощность до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень нагрева, после чего отключается; плавная регулировка отсутствует. Контроль температуры производится с помощью высокочувствительного терморезистора.
После окончательного подъёма, мы получаем форму, заполненную тестом. Осталось поместить её в печь для выпечки... но форма уже и так в печи, нужно просто включить нагреватель! Температура во время выпечки контролируется с помощью терморезистора. Точная выдержка температурного режима позволяет задавать требуемый цвет хлебной корки.
Всё что требуется от пользователя - заложить ингредиенты в форму, выбрать и запустить нужную программу. После чего остаётся дождаться завершения выпечки и вытрясти готовый хлеб из формы. Лопаточка для замешивания остаётся запечённой в хлебе. В некоторых случаях она прорывает ещё мягкое горячее дно хлеба при его извлечении из формы (когда лопаточка приваривается тестом к валу), в некоторых случаях её придётся извлечь из хлеба самостоятельно. Внешний вид хлеба при этом практически страдает незначительно.
Хлебопечка имеет многослойную конструкцию, представляет собой несколько вложенных друг в друга камер: корпус, камера с нагревателем, форма для выпечки хлеба (съёмная чаша). Внутри корпуса 4 из листовой стали с нержавеющим покрытием (очевидно, самый внешний слой конструкции) находится камера 2, внутрь которой помещается съёмная чаша (форма для выпечки хлеба) из алюминиевого сплава с антипригарным покрытием. На рисунке чаша вынута и виден узел 1 для фиксации чаши и привода лопаточки для замеса теста. В зазоре между стенкой камеры и съёмной чашей размещён нагревательный элемент - он имеет форму рамки и находится в горизонтальной плоскости, на этом рисунке он виден частично - 9.
В пространстве между камерой и корпусом, в передней части печи расположена плата с силовой электроникой, она крепится к пластиковой раме 6, привинченной к днищу корпуса. Плата подключается к плате управления с помощью шлейфа 7; плата управления крепится к пластиковой съёмной верхней части корпуса, здесь не показана. Здесь же расположен асинхронный электродвигатель с охлаждающей крыльчаткой 5 на валу. С противоположной стороны вала, между металлическим днищем и пластиковым основанием печи расположены элементы ременной передачи для передачи момента на узел 1.
На стенке камеры закреплён терморезистор 3. Терморезистор помещён в защитную силиконовую оболочку и крепится стальной скобой. Этой же скобой к стенке камеры прижаты предохранители 8, они находятся внутри трубок из теплостойкого изоляционного материала. Рядом через стенку камеры выведены концы нагревательного элемента с контактами для подключения в электрическую цепь.
В собранном, рабочем состоянии печь закрывается откидывающейся крышкой. Крышка снабжена смотровым окном. Крышка имеет вентиляционные отверстия для выпуска излишков пара во время выпечки.
На этом рисунке изображено внутреннее устройство хлебопечи после снятия платы силовой электроники (плата снята вместе с креплением). Видны отключённые от неё разъёмы 3 для подключения шнура питания, терморезистора, двигателя и других компонентов. Можно рассмотреть конденсатор 2 для пуска двигателя. Хорошо видны контакты 4 для подключения нагревателя 1.
Плата с силовой электроникой является односторонней. На данном рисунке приведена фотография со стороны деталей (выводных). Кстати, терморезистор подключён к плате через разъём, но функция измерения температуры настолько важна с точки зрения безопасности печи (для исключения возможности перегрева), что разъём зафиксирован клеем.
Немного позже будут приведены электрические принципиальные схемы, полученные путём "реверсинга" плат.
Здесь изображена та же плата со стороны печатных дорожек и SMD-компонентов.
Плата управления прикреплена к лицевой панели устройства с помощью пластиковой рамки.
Здесь можно видеть фотографию платы управления со стороны LCD-дисплея. С этой же стороны находятся кнопки и несколько электролитических конденсаторов. Всё остальное, в том числе и микроконтроллер, в виде SMD-компонентов, размещено с противоположной стороны.
Электроника хлебопечки размещена, в основном, на двух печатных платах (плата управления и силовая плата исполнения), за исключением нескольких элементов, вынесенных за их пределы и подключённых с помощью разъёмов, это: терморезистор, нагревательный элемент, предохранители, асинхронный электродвигатель и фазосдвигающий конденсатор для него.
За логику функционирования и контроль всех процессов хлебопечки отвечает управляющая часть схемы на печатной плате, закреплённой на лицевой панели хлебопечки. Она содержит микроконтроллер, индикатор, кнопки управления. Эта печатная плата соединена с помощью шлейфа и разъёмов с платой, размещённой в глубине корпуса и содержащей силовую часть схемы: блок питания и схемы согласования между микроконтроллером и исполнительными элементами печи (драйверы).
Рассмотрим сначала работу силовой части схемы. На рисунке приведена её электрическая принципиальная схема.
На плате есть две зоны: высокого и низкого напряжения, на схеме они соответственно расположены слева и справа с границей раздела по элементам U4, T1, C30, U2, IC2, REL1.
С помощью разъёма AC на плату подаётся сетевое напряжение. Конденсаторы C1, C10, C19 образуют упрощённый вариант фильтра, который подключается к сети через плавкий предохранитель FUSE1. Резистор R1 является элементом обеспечения безопасности пользователя, гарантированно разряжает конденсаторы фильтра после отключения хлебопечки от сети.
Сетевое напряжение подаётся на выпрямитель импульсного блока питания и на датчик сетевого напряжения. Выпрямитель собран по классической мостовой схеме на четырёх диодах D1-D4 типа 1N4007. Датчик наличия сетевого напряжения собран на оптроне U4, который формирует выходной сигнал и обеспечивает гальваническую развязку от сети. На светодиод оптрона подаётся напряжение с однополупериодного выпрямителя - диода D15, однополупериодный выпрямитель получает питание от сети через балластный резистор R0 с высоким сопротивлением. D16 защищает оптрон от обратного напряжения, создаваемого обратным током диода D15 в интервалы времени, когда диод выпрямителя закрыт. Резистор R30 увеличивает скорость закрытия светодиода в оптроне. На выходе оптрона формируются импульсы тока, ограничиваемые по амплитуде резистором R31, который подключён к источнику +12 В. Импульсы следуют с частотой, равной частоте сети, по их наличию микроконтроллер определяет наличие напряжения в сети (импульсы выведены на вывод 7 разъёма COM1, через который подключается схема управления). Если в процессе выполнения хлебопечкой какой-либо программы, напряжение в сети пропадает, микроконтроллер переходит в режим пониженного энергопотребления, находиться в котором он может примерно до 10 минут, получая напряжение от заряженного электролитического конденсатора C13 в цепи питания микроконтроллера. Если в течение этого времени напряжение в сети снова появится, микроконтроллер узнает об этом по сигналу от датчика наличия сети, выйдет из режима пониженного энергопотребления и продолжит выполнение программы.
Блок питания хлебопечи выполнен на микросхеме U1 по типовой обратноходовой импульсной схеме. Выходное напряжение источника +12 В. Стабилизация выходного напряжения осуществляется по стандартной схеме на основе микросхемы параллельной стабилизации TL431 (U3 на схеме), нагруженной на светодиод оптрона U2 (светодиод подключается через токоограничивающий резистор R12); оптрон, обеспечивает гальваническую развязку от сети и формирует сигнал управления для U1. Требуемое выходное напряжение +12 В блока питания задаётся делителем напряжения (R14 и параллельно соединённые R15, R16), к которому подключён управляющий вход U2. Конденсатор C8 необходим для частотной компенсации стабилизатора с целью обеспечения устойчивой работы. С помощью имеющихся в схеме перемычек J3, J6 можно отключить потребителей источника и обратную связь в цепи стабилизации, что может быть полезно при тестировании и ремонте блока питания.
Для питания микроконтроллера используется напряжение +5 В, которое получается из +12 В с помощью аналогового стабилизатора - элемента IC3. Диод D9 предотвращает разряд конденсаторов C13, C14 в цепи питания микроконтроллера обратным током IC3. Таким образом, элементы D9 и C13 обеспечивают резервирование питания микроконтроллера при непродолжительных перебоях (до 10 мин) напряжения в сети. Для компенсации падения напряжения на диоде D9, в цепь ADJ стабилизатора IC3 включён смещающий диод D8 такого же типа, что и D9. Он увеличивает напряжение на выходе стабилизатора на величину падения напряжения на D8, которая примерно равна падению напряжения на D9.
Мощные потребители печи подключаются к сети через два предохранителя, включённые и в фазном и в нейтральном проводе: FUSE1, FUSE2. Интересен их способ размещения - они механически прижаты к стенке камеры, в которой находится форма для выпечки и таким образом имеют тепловой контакт с ней. В случае аварийной ситуации, при сильном перегреве камеры произойдёт расплавление токопроводящих элементов предохранителей и хлебопечка будет полностью обесточена. Такое конструктивное решение защитит устройство от возгорания даже в случае таких тяжёлых отказов, когда теряется контроль над нагревательным элементом.
Нагревательный элемент подключается к плате через разъём H-HOT. Коммутация нагревателя осуществляется с помощью реле REL1, которое управляется транзистором Q5. Транзистор открывается напряжением с выпрямителя-удвоителя (D13, D14, C15, C16) с балластным резистором R17. Диод D10 защищает транзистор от индуктивных выбросов напряжения на катушке реле. Транзистор открывается и реле срабатывает в том случае, если микроконтроллер подаёт последовательность прямоугольных импульсов на вывод 2 разъёма COM1. Такой сложный способ управления обеспечивает дополнительную безопасность устройства. Прямоугольные колебания для включения нагревателя формируются микроконтроллером программно. Так что, если произойдёт зависание микроконтроллера из-за сбоя или из-за ошибки в программе, программное формирование импульсов прекратится и нагреватель отключится независимо от того, в каком состоянии остался управляющий нагревателем вывод микроконтроллера - в состоянии логического 0, 1 или в Z-состоянии.
К разъёму H-MOTOR подключается асинхронный электродвигатель* хлебопечи, от которого через ременную передачу приводится в движение лопаточка для замеса и обминки теста. Для того чтобы двигатель мог запускаться при подключении к однофазной сети, используется фазосдвигающий конденсатор, который подключён к разъёму H-CAP. Двигатель включается в сеть через симистор IC1, который для обеспечения гальванической развязки управляется через оптрон IC2. Включение оптрона осуществляется микроконтроллером через контакт 3 разъёма COM1 посредством транзистора Q7. Транзистор здесь выполняет функцию усиления сигнала микроконтроллера по току и согласования уровней: 5-вольт логики микроконтроллера и 12-вольт питания исполнительной платы.
* В данной хлебопечке установлен двигатель MBM-30W-D3 (рассчитан на напряжение 230-240VAC, 50Hz, мощность двигателя 80W); такой же двигатель устанавливается и во многих других моделях печек.
На плате расположен источник звука BUZ1, который подаёт звуковые сигналы при включении хлебопечки, при завершении выполнения программы, нажатии на кнопки управления, а также используется для обозначения момента, когда требуется закладывать изюм :) BUZ1 управляется сигналом от микроконтроллера с контакта 4 разъёма COM1, через согласующий транзистор Q8.
К разъёму RT1 подключён терморезистор для измерения температуры в камере хлебопечки. Один вывод терморезистора соединяется с источником +5 В, другой подключён к контакту 1 разъёма COM1 - обработкой информации о температуре занимается микроконтроллер.
В данной хлебопечке используется 8-битный микроконтроллер SAMSUNG S3C9228. Расшифровка маркировки:
S - LSI (Large Scale Integration, большая интегральная микросхема);
3 - микроконтроллер;
C - MASK ROM (программируется в процессе производства, перепрошивка невозможна);
9 - ядро: 86, 8-бит;
2 - встроенная поддержка LCD;
2 - serial No;
8 - 8Кбайт ROM-памяти.
Datasheet имеется в свободном доступе.
Питание подключается к выводам 5, 6 микроконтроллера (+5 В, общий), в цепь питания в качестве фильтра включены керамический и электролитический конденсаторы. Включённый параллельно конденсаторам резистор R33 с большим сопротивлением ограничивает максимальное время, на которое осуществляется резервирование питания при отключении сети. Это действительно необходимо, так как: 1) пользователь мог намеренно выключить печь из сети, не нажав кнопку СТОП, и будет крайне удивлён возобновлению программы при включении хлебопечки по истечении длительного времени; 2) возобновление программы, прерванной на длительное время, не имеет смысла, так как окажется грубо нарушен процесс приготовления, и хлеб всё равно не получится.
К выводам 7, 8 микроконтроллера подключён керамический резонатор для стабилизации тактовой частоты.
Вывод 12 микроконтроллера - вывод сброса (RESET). К выводу подключена схема для выполнения сброса микроконтроллера при включении и возобновлении питания от сети (Q2 и его резисторно-конденсаторная обвязка). Причину сброса микроконтроллер должен установить программно сам.
К выводам 13-18 микроконтроллера подключены кнопки управления хлебопечкой. К выводам 24-33, 35-38 подключён жидкокристаллический семисегментный индикатор (с дополнительными сегментами для отображения служебной информации). Данный микроконтроллер имеет встроенный контроллер/драйвер LCD, что делает предельно простым подключение жидкокристаллического индикатора и управление им. На индикатор выводится информация о текущем режиме работы, выбранной программе и опциях и время до окончания выполнения программы выпечки.
На вывод 39 микроконтроллера через усилитель-формирователь импульсов на транзисторе Q1 подаётся сигнал с датчика наличия напряжения в сети.
Вывод 40 управляет включением нагревательного элемента (для включения программно формируется меандр с частотой 500 Гц).
Вывод 42 управляет источником звука через транзистор Q8.
Вывод 43 управляет двигателем через согласующий транзистор Q7 (лог. 1 включает двигатель).
В данной части схемы особенно обращает на себя внимание то, что базы транзисторов Q7, Q8 подключены к выходам микроконтроллера напрямую, без использования ограничивающих ток резисторов. Это не совсем типичное и скорее даже спорное решение. В оправдание разработчиков следует отметить тот факт, что выходные ключи используемого здесь микроконтроллера имеют довольно высокое сопротивление, что естественным образом ограничивает максимальный выходной ток. Но это не гарантируется. Так, в документации на микроконтроллер указывается, что напряжение высокого уровня на выходе составляет от VDD - 1 до VDD при токе нагрузки 1 мА (где VDD - это напряжение питания микроконтроллера). То есть, сопротивление ключа, формирующего высокий уровень на выходе микроконтроллера (в линейном приближении) мы можем оценить величиной между 1000 Ом (соответствует падению напряжения 1 В при токе 1 мА) и 0 (соответствует падению напряжения 0). В то же время, для максимально допустимого выходного тока при высоком уровне сигнала на выходе в документации указана величина 15&bnsp;мА. Чтобы не превысить этой величины, сопротивление ключа в микроконтроллере должно быть не менее 280 Ом (при напряжении питания 5 В и в предположении, что напряжение база-эмиттер на управляемом транзисторе Q7 или Q8 составляет около 0.8 В).
Фактически, измерения в случае рассматриваемого конкретного экземпляра показали величину тока короткого замыкания около 10 мА при выводе логической единицы на выход микроконтроллера. Это соответствует сопротивлению ключа 500 Ом (как раз посередине указанного в документации диапазона). В таком случае прямое подкючение оказывается безопасным. Тем не менее, нет гарантий, что в каких-то экземплярах микроконтроллера этот параметр не выйдет за пределы необходимого нам диапазона.
Продолжим рассмотрение схемы. На вывод 1, который работает в режиме аналогового входа, поступает сигнал с терморезистора (микроконтроллер в данной хлебопечи имеет 10-битовый АЦП). Выводы 2 и 3 микроконтроллера подключают терморезистор в последовательную цепь с резистором R20 (51 кОм) или R21 (6.8 кОм). Другой вывод терморезистора подключён к источнику +5 В (на исполнительной плате). Таким образом, сигнал на вывод 1 микроконтроллера поступает с делителя напряжения терморезистор - постоянный резистор. Делитель подключён к источнику питания и напряжение, снимаемое с него и измеряемое с помощью ADC микроконтроллера пропорционально току через делитель, который, в свою очередь, зависит от сопротивления терморезистора, а значит от температуры в камере хлебопечи. Переводя один из выводов 2 или 3 в Z-состояние, а другой - в состояние с уровнем 0 на выходе, мы переключаем сопротивление моста, с которого снимается измеряемый сигнал. Благодаря этому мы сохраняем точность измерений как в области комнатных температур (во время приготовления теста), так и в области высоких температур, при которых происходит выпечка. При низких температурах сопротивление терморезистора велико, поэтому для получения большей точности используется резистор R20 с большим сопротивлением. С ростом температуры сопротивление терморезистора стремительно, на порядки падает и для обеспечения приемлемой точности измерений требуется переключение на резистор с меньшим сопротивлением - R21.
Данная эквивалентная схема поясняет используемый в печи способ измерения температуры. Перевод вывода микроконтроллера 2, 3 из Z-состояния в состояние с логическим 0 на выходе соответствует замыканию ключа pin 2, pin 3 на эквивалентной схеме. Цепочка R19, C13 является фильтром нижних частот, защищающим вход аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера от воздействия помех, наличие конденсатора C13 обязательно, так как АЦП данного микроконтроллера не имеет собственного устройства выборки и хранения. Входное сопротивление АЦП очень велико (2 МОм минимум, 1000 МОм типичное значение), поэтому его влиянием на результат измерения можно пренебречь.
Тогда, если E=+5 В - напряжение питания; R - сопротивление подключенного к общему проводу резистора (R=R20 или R=R21, если необходимо, может использоваться и параллельное включение: R=1/(1/R20+1/R21)); Rt - сопротивление терморезистора при данной температуре; V - измеренное микроконтроллером напряжение, то
V=E*R/(R+Rt) или Rt=R(E/V-1).
По сопротивлению терморезистора, зная его параметры, легко определить температуру. Но об этом в другой статье. Здесь лишь заметим, что из полученной формулы для сопротивления следует, что минимальная погрешность (относительная погрешность) измерения сопротивления терморезистора будет в том случае, когда R=Rt. Чем ближе значения сопротивлений резистора и терморезистора, тем точнее результат. Необходимостью получить достаточно высокую точность и объясняется использование в схеме переключаемых резисторов.
Выводы микроконтроллера 4, 9-11, 19-23, 34, 41, 44 оставлены незадействованными.
Хлебопечь, как и любая печь - это мощный потребитель электроэнергии, источник большого количества тепла, устройство, рабочая зона которого разогревается до высоких температур. Поэтому при использовании хлебопечки требуется проявлять известную степень осторожности и соблюдать требования безопасности.
Конструкция хлебопечки, в свою очередь, учитывает возможные угрозы безопасности, и используемые в ней технические решения стремятся свести эти угрозы минимуму.
К таким решениям, обеспечивающим безопасность печи, можно отнести следующее. Корпус, камера хлебопечи - металлические, что исключает возможность возгорания (нижняя часть корпуса и крышка изготовлены из пластика, но он пожаробезопасен). Металлические части корпуса заземлены и безопасны с точки зрения возможности удара электрическим током (если в соблюдении требований инструкции используется розетка с заземлением).
Ранее уже отмечалось, что немалую угрозу безопасности может представлять нагревательный элемент печи. Поэтому здесь используется многоуровневая система защиты от сбоев в системе управления нагревателем. Во-первых, за счёт схемотехнических решений, нагреватель включается только при наличии сигнала от микроконтроллера в виде прямоугольных колебаний. Если сигнал в виде колебаний пропадает, нагреватель отключится. Так как эти колебания формируются программно (переключением логических 0 и 1 на выводе MCU по прерыванию), тем самым осуществляется защита от зависания микроконтроллера - в случае зависания обработка прерываний прекратится, и сигнал на выходе микроконтроллера не будет формироваться.
Во-вторых, для включения нагревателя в сеть используется реле, а не, допустим, симистор, как это сделано для включения двигателя. В отличие от симистора, реле устойчиво к воздействию высоковольтных импульсов напряжения в сети, не подвержено электрическому или тепловому пробою.
И наконец, если уже перечисленные меры не сработают, предусмотрен ещё один уровень защиты - плавкие предохранители. Конструктивно обеспечивается тепловой контакт предохранителей с камерой хлебопечи, в которой находится нагревательный элемент. Так что в случае сильного перегрева камеры, произойдёт расплавление проводящих элементов предохранителей, и печь будет обесточена.
Электронная часть хлебопечки не слишком сложна, в основном представлена типовыми, проверенными временем схемотехническими решениями, а потому достаточно надёжна. Тем не менее, определённые слабые места есть.
Конденсаторы
Традиционно, потенциально слабым местом являются электролитические конденсаторы (у которых со временем снижвется ёмкость и возрастает ESR), и прежде всего, в блоке питания. Но в нашем случае они работают в слабо нагруженном режиме. И хотя часть времени они подвергаются воздействию умеренного нагрева, в целом, условия работы щадящие и обеспечивают длительный срок службы. В этих печах они - не самая частая причина отказа.
Многие об этом забывают, но плёночные конденсаторы тоже могут терять ёмкость (хотя физика процесса в данном случае иная). Прежде всего этому подвержены конденасторы в силовых цепях. В хлебопечке таковым является фазосдвигающий конденсатор H-CAP. Снижение его ёмкости приводит к уменьшению крутящего момента двигателя, в результате чего хлебопечка перестаёт справляться с замесом теста: скорость вращения падает вплоть до полной остановки двигателя. Это довольно опасно, так как под избыточной механической нагрузкой возрастает нагрев двигателя. Ситуация усугубляется тем, что двигатель в нормальном режиме работы охлаждается крыльчаткой, устанавленной на его же валу. Остановка двигателя приводит к резкому снижению эффективности охлаждения и двигатель быстро перегревается.
В данной хлебопечке используется конденсатор CBB61 с ёмкостью 4.5 µF (+/- 5%); напряжение до 450V AC; климатическое исполнение 40/70/21.
Терморезистор
Выход из строя терморезистора - достаточно часто возникающая неисправность. Умеренное отклонение параметров терморезистора от номинальных будет проявляться в нарушении температурного режима выпечки (недостаточно пропечённый или, наоборот, подгоревший хлеб). При более серьёзных проблемах хлебопечка может выводить сообщение об ошибке, не давая возможности запустить программу.
Диагностика в любом случае предельно простая - достаточно измерить сопротивление терморезистора. Причём делать это нужно, как минимум, в двух точках - при комнатной температуре и при нагреве (допустим, при +100°C), так как бывают случаи, когда сопротивление при комнатной температуре соответствует номиналу, но при нагреве наблюдаются сильные отлонения от обычной характеристики.
В данной хлебопечке установлен терморезистор в стеклянном корпусе DO-35, номинальное сопротивление 100 кОм (сопротивление при температуре +25°C). При проверке следует учитывать, что сопротивление очень сильно зависит от температуры. Так при температуре +20°C, сопротивление составит около 125 кОм, а при температуре +30°C - около 80 кОм. Даже тепло рук очень сильно повлияет на результат; высокая чувствительность - один из признаков исправности терморезистора. Также следует проверить терморезистор при высоких температурах, например при температуре +100°C сопротивление должно быть около 5...6 кОм.
Неисправность системы резервирования питания
Данная модель хлебопечки, SCARLETT SL-1525, имеет дефект печатной платы, из-за которого со временем с высокой долей вероятности происходит отказ диодов D8 и D9. По отзывам пользователей, аналогичный дефект также вывляется в других моделях, например SCARLETT SC-400.
Неисправность проявляется в нестабильной работе хлебопечки. Она может прерывать работу в середине выполнения программы, сбрасываясь в начальное состояние, может зависать (иногда это происходит с включённым двигателем). Поначалу сбои могут быть редкими - один сбой на несколько успешно завершённых программ (или даже на десятки успешных), затем они становятся более частыми и в конечном итоге делают совершенно невозможным исползование хлебопечки.
Это довольно необычная неисправность, особенно если учесть что D8, D9 - диоды типа M7, т.е. SMD-вариант диодов 1N4007. Здесь они работают в низковольтной слаботочной цепи и меньше всего можно было ожидать неприятностей с их стороны.
Подробнее о неисправности и о том, как она была выявлена - смотрите в следующем пункте Случай из практики
Механические неисправности
Если не считать проблемы с D8, D9, чаще всего в хлебопечке отказывают механические узлы. Как правило, в первую очередь выходит из строя форма (съёмная чаша). Во-первых, в ней изнашивается и теряет герметичность сальник. Во-вторых, изнашивается подшипник (здесь используется втулка в качестве подшипника качения). Из-за износа подшипника появляется люфт вала и его биение при вращении, что приводит к ещё более быстрому изнашиванию сальника. Из-за повреждения сальника и потери им герметичности, тесто начинает попадать в подшипник и образует там нагар во время выпечки. В конце концов это может привести к полному заклиниванию вала.
Ремонт формы осложняется тем, что она неразборная - узел с сальником и втулкой крепится к форме заклёпками, т.е. для ремонта требуется высверливать заклёпки (после ремонта вместо заклёпок можно использовать винты). Корме того, хотя сальник доступен в продаже и стоит недорого, после замены он не прослужит долго, если втулка сильно изношена. А замена втулки - сложная задача: её сначала надо выпрессовать, а потом запрессовать. На случай, если принято решение менять сальник, отметим, что его типоразмеры 8x19x8 (но подходят не все, они бывают разные по форме; в данном случае сальник имеет коническую форму верхней части).
В более дорогих моделях хлебопечек, например производства LG, ремонт формы намного проще. Сальник там снимается сразу, без разборки. Для снятия вала достаточно извлечь стопорное кольцо под сальником. После чего выпрессовыается подшипник (если он требует замены) - не без труда, но это возможно даже без специального инструмента.
Следующая возможная причина отказа - повреждение или обрыв ремня, передающего вращение от двигателя на приводной механизм, входящий в зацепление с валом формы.
Изначально установлен ремень типа 80S3M525 (ширина 8 мм), но ширина шкиовов достаточно большая для того, чтобы даже 90S3M525 (ширина 9 мм) мог встать с запасом (более узкий ремень лучше подойдёт, если ведущий и ведомый шкивы установлены не точно на одном уровне из-за чего возникает перекос).
* Описываемая неисправность встречается не только в хлебопечках рассматриваемой модели SCARLETT SL-1525, но и, по отзывам читателей, как минимум, в устройствах SCARLETT SC-400. Возможно, и в других моделях с аналогичной схемой.
Спасибо всем отозвавшимся читателям!
Теперь подробнее о характерной неисправности данной модели и о том как она была выявлена. Самая главная неприятность была в том, что неисправность поначалу проявляла себя очень редко. В большинстве случаев весь процесс выпечки проходил без сбоев. Но иногда печь могла перейти в начальное состояние за несколько минут до запланированного завершения программы. Если в обычной ситуации таймер досчитывал до 0, печь подавала звуковой сигнал завершения и программа останавливалась, то в случае сбоя печь сбрасывалась и подавала сигнал включения (как должна делать сразу после включения в сеть). То есть сбой можно было даже не заметить, если не обращать внимания на информацию на индикаторе.
Потом печь стала давать сбои чаще. Иногда она сбрасывалась, иногда зависала - таймер останавливался и хлебопечь переставала реагировать на нажатия кнопок. Если сбой возникал на этапе выпечки, то ситуацию можно было исправить за счёт функции печи "Подогрев", поддерживая печь разогретой до готовности хлеба. Но затем печь начала давать сбои на этапе подготовки теста, например, могла зависнуть во время замеса с включённым двигателем. Пользоваться печью стало невозможно, требовался ремонт.
По внешним проявлениям было совершенно очевидно, что проблемы возникают из-за микроконтроллера. Но хорошо известно, что сбои в работе микроконтроллера часто происходят не в результате неисправности самого микроконтроллера, а в результате некачественного питания или воздействия наводок.
Проверка не подтвердила неисправности блока питания, работал он идеально, уровень пульсаций на выходе +12 В уже был низкий, а после стабилизатора IC3 - ещё ниже, придраться не к чему.
Естественно, что готового, запрограммированного микроконтроллера на замену под рукой не было (к счастью). Ставить же другой, а тем более самостоятельно разрабатывать для него программу, исследовать разные режимы приготовления теста и выпечки очень не хотелось. Нужно было, прежде всего, ещё раз убедиться, что с питанием всё в порядке. Оставалось только непрерывно контролировать напряжение питания микроконтроллера в реальных условиях до тех пор, пока не произойдёт очередной сбой.
Оказалось действительно, дело в питании. Сбоям предшествовали провалы в цепи питания микроконтроллера +5 В, в то время как с напряжением в сети всё было в порядке, и микроконтроллер исправно получал сигнал с датчика наличия сети и не уходил в состояние сна. Питание быстро восстанавливалось, но микроконтроллер успевал сброситься или зависнуть.
Так круг подозреваемых сузился до элементов IC3, D8, D9. Можно было не мучиться и заменить их все, но после всех проделанных поисков хотелось найти истинного виновника. Незаменимый метод поиска перемежающихся неисправностей - простукивание и подёргивание деталей явно указывал на D8. По всей видимости, в результате значительных периодических перепадов температур произошёл внутренний обрыв, но проявлялся он лишь в исключительных случаях, например, после продолжительного прогрева (как в конце выпечки) или после длительного воздействия вибраций от двигателя (как это бывало в процессе замеса). Диод D8 был заменен, парный ему D9 был оставлен, хотя доверия к нему уже не было.
Печь прекрасно проработала пару месяцев, после чего картина перезагрузок и зависаний повторилась. Теперь уже было понятно, что настала очередь D9, после замены которого проблем с электроникой хлебопечки больше не возникало.
Элементы D8 и D9 не являются "жизненно необходимыми". Они обеспечивают резервирование питания в случае непродолжительных перебоев с напряжением в сети. Имеющие предназначение сделать печь более надёжной, они и стали причиной выхода её из строя.
Но виноваты не сами диоды, а ошибка в процессе производства печатной платы. Скорее всего дело в том, что эти диоды припаяны с избыточным количеством припоя. Эти диоды имеют гибкие ленточные выводы, исключающие значительные механические напряжения из-за теплового расширения. Но избыток припоя сформировал массивные наплывы по торцам диодов и жёстко зафиксировал их на плате. В результате перепадов температур, расширение и сжатие печатной платы "разорвало"диоды.
Сами по себе диоды D8, D9, имеющие тип M7 (это вариант диода типа 1N4007 в SMD исполнении) очень надёжны. Способны работать при обратном напряжении до 1000 В; при среднем прямом токе до 1 А; выдерживают одиночные импульсы тока до 30 А; могут работать при температуре (перехода) в диапазоне от -55°C до +150°C. В данной хлебопечке диоды работают в низковольтной слаботочной цепи, к ним предъявляются крайне скромные требования по максимальному току и обратному напряжению (M7 здесь используются с огромным, мягко говоря, запасом). Так что возможна безболезненная замена на диоды других типов, не снижая надёжности устройства.
Обсудить; оставить комментарий (blogger.com, регистрация не требуется).
