Электронная панель управления микроволновой печи, по своей сути, является мини компьютером, чаще четырех разрядным и состоит из таких же узлов, что и обычный компьютер. В этой статье мы не будем рассматривать какой-то конкретный пример такой панели, а просто узнаем, какие узлы и детали может содержать этот тип. На рисунке 1, изображена структурная схема электронной панели управления, а на рисунке 2 можно посмотреть, как все это выглядит на самом деле.
Сердцем любого компьютера является микропроцессор. Именно этот компонент принимает команды, обрабатывает их, производит необходимые вычисления и затем выводит данные в удобном для человека виде. Есть такое сердце и у электронной панели, только называется оно – микроконтроллер. В отличии от микропроцессора, микроконтроллер менее функционален и предназначен для решения более узкого круга задач. Если процессор обычного компьютера может работать по любой программе, которую мы ему загрузим с внешнего носителя, то с микроконтроллером дела обстоят несколько иначе. Контроллер программируется только один раз, заводом изготовителем и работает, только по этой программе решая какую-то конкретную задачу. Благодаря универсальности микроконтроллеров, их применение в бытовой технике, позволило существенно снизить ее стоимость. Один и тот же тип контроллера может применяться в различных устройствах управления, меняется только программа. Такой подход избавил производителя от необходимости каждый раз разрабатывать индивидуальный чип для каждого нового вида техники.
Микроконтроллер представляет собой цифровую интегральную микросхему. На рисунке 1 изображена очень упрощенная структурная схема такого контроллера. Как и все процессоры, контроллер содержит в себе ЦПУ – центральное процессорное устройство. Это устройство предназначено для обработки данных поступающих от других устройств. ПЗУ – постоянное запоминающее устройство. Именно в эту область памяти контроллера «зашивается» та программа, по которой он в дальнейшем будет работать. В народе такую программу называют «прошивкой». ОЗУ – оперативное запоминающее устройство, или оперативная память. В этой области памяти хранятся временные данные команд, поступающих от устройства ввода и обработанные данные готовые поступить на устройства вывода. Порты ввода и вывода – устройства – посредники между устройствами микроконтроллера и внешними устройствами. Выводы портов могут работать в обоих направлениях, то есть, как принимать данные, так и отправлять их, все зависит от того, как ими распорядится программа, которую содержит ПЗУ.
Для перевода команд пользователя на «язык» понятный микроконтроллеру, существуют такие устройства, как устройства ввода. К таким устройствам, в первую очередь стоит отнести клавиатуру. Клавиатуру имеет любая электронная панель управления – это обязательный элемент. Нажимая на кнопки, мы подаем команды на порты ввода, затем эти команды обрабатываются ЦПУ. После обработки поступивших данных, ЦПУ выдает соответствующую информацию на порты вывода, таким образом, выполняя поступившую команду.
Еще одним устройством ввода является, МРУ – многофункциональная ручка управления. Это такая «крутилка», которая не имеет ограничений во вращении, ни в одну сторону, ни в другую. С помощью такой ручки можно настраивать различные параметры: устанавливать время работы печи, значения веса размораживаемых продуктов и так далее. Все зависит от того, в каком режиме ввода в данный момент находится панель управления. На самом деле, ручка МРУ, механически связана с формирователем импульсов. Пока мы вращаем ручку, формирователь вырабатывает импульсы, которые затем поступают на контроллер. Контроллер считает эти импульсы и согласно их количеству устанавливает нужные нам значения тех, или иных параметров работы печи. МРУ, не является обязательным элементом, и многие панели прекрасно обходятся без нее.
К устройствам ввода, так же можно отнести и внешние датчики. Эти устройства тоже подают команды или сигналы микроконтроллеру, согласно которым, он «принимает» то, или иное решение. Самым необходимым и обязательным внешним датчиком следует считать датчик открытия двери. Таким датчиком оснащена каждая микроволновая печь. Этот датчик представляет собой микропереключатель установленный в системе блокировки печи. Когда дверь закрыта, его контакты замкнуты, при открытии двери, контакты размыкаются. Именно по состоянию контактов этого переключателя контроллер «понимает», закрыта дверь печи, или нет. Стоит нам открыть дверь во время работы печи, и контроллер тут же обесточит все ее агрегаты — печь не начнет работать снова, пока мы не закроем дверь и повторно не нажмем на кнопку Старт.
Следующим внешним датчиком может быть датчик контроля температуры в рабочей камере. Наличие такого датчика определяется набором функций, которыми обладает конкретная микроволновая печь. В частности, датчик температуры необходим в печах с функцией конвекции. На панели управления задается нужное значение температуры, и контроллер, ориентируясь по сигналам датчика, в нужный момент включает или выключает тэн блока конвекции, таким образом, поддерживая заданный уровень температуры в камере печи. Подобные датчики могут иметь и печи с функцией проветривания камеры. В этом случае, после окончания работы печи, контроллер, опять же ориентируясь по сигналу датчика, не выключает вентилятор до тех пор, пока температура в камере не понизится до, предусмотренного программой значения.
Далее, переходим к устройствам вывода. Устройства вывода можно разделить на две группы. Это – диалоговые устройства и исполнительные. Диалоговые устройства обеспечивают своеобразный диалог, между печью и ее пользователем. С помощью этих устройств, микроконтроллер выводит информацию на понятном человеку языке. Наиболее значимым диалоговым устройством вывода визуальной информации является цифровой индикатор. Без него печью пользоваться практически не возможно. Ведь именно с помощью индикатора контроллер сообщает нам, в каком режиме и состоянии в данный момент находится наша печь. Применяемые в электронных панелях управления индикаторы могут быть трех типов: это – газоразрядные, жидкокристаллические и светодиодные. В последнее время, наибольшее распространение получили светодиодные индикаторы, как самые дешевые, надежные и долговечные. Выводы индикатора подключаются к портам вывода микроконтроллера, одной из функций которого, является обеспечение работы индикатора в динамическом режиме.
Вторым диалоговым устройством вывода можно считать звуковое устройство. С помощью этого устройства контроллер подает нам звуковые сигналы в определенные моменты работы печи, информирующие нас, например, о том, что время приготовления вышло, и печь закончила работу. В качестве источника звука, чаще применяется пьезокерамический капсюль. Выводы капсюля так же подключены к одному из портов вывода микроконтроллера. В нужный момент контроллер выдает на этот порт пачки импульсов звуковой частоты, которые потом и воспроизводит капсюль.
Одновременно с ведением диалога между пользователем и печью, микроконтроллер должен выполнять и свои «прямые» обязанности, то есть выполнять те команды, которые ему дали – включать, или выключать те, или иные агрегаты печи. Для этого предназначены исполнительные устройства вывода. Такие устройства представляют собой транзисторные ключи и электромагнитные реле. Выводы портов вывода контроллера слишком слаботочны и не могут управлять реле напрямую. Поэтому, сигнал с контроллера вначале подается на вход транзисторного ключа способного коммутировать ток и напряжение, достаточные для срабатывания реле. Для примера, давайте рассмотрим, как происходит включение печи в режим Микроволны. Вначале, нажимаем соответствующую кнопку на клавиатуре панели управления, задаем нужную мощность и время приготовления. При этом все, что мы делаем, отображается на индикаторе. В завершении, жмем на кнопку Старт. Микроконтроллер сканирует все порты ввода, в том числе и порты внешних датчиков. Если все нормально, дверь закрыта и остальные параметры в норме, на соответствующем выводе порта вывода контроллера, появляется уровень напряжения, необходимый для открытия транзисторного ключа. Ключ открывается и подает питание на обмотку электромагнитного реле. Реле срабатывает, и через его замкнутые контакты, напряжение сети поступает на первичную обмотку высоковольтного трансформатора. Трансформатор, в свою очередь формирует на вторичных обмотках необходимые напряжения для работы магнетрона и все – печь начала работу в режиме Микроволны. После истечения времени установленного на таймере, контроллер меняет уровень напряжения на выводе порта, ключ закрывается и обесточивает реле. Контакты реле размыкаются — рвут цепь питания высоковольтного трансформатора. Печь прекратила свою работу. Аналогично происходит включение и выключение других агрегатов печи – гриля или блока конвекции. Количество имеющихся исполнительных устройств, а равно и количество реле на плате электронной панели, зависит от функционала печи. Количество реле, на плате панели всегда будет на одно больше, чем количество агрегатов, которое содержит печь. Например, если печь поддерживает только режим Микроволны, то на панели управления будут установлены два реле, если микроволны и гриль, то три и так далее. Каждому агрегату соответствует свое реле, через которое он запитывается. Если печь обладает только одной функцией – Микроволны, то зачем два реле, а не одно? Что за лишнее реле? На самом деле оно не лишнее, а Главное, на схеме имеет обозначение «Main relay», то есть основное. Через контакты главного реле запитываются те агрегаты, которые функционируют в любом режиме работы печи, а именно: электродвигатель вентилятора, электродвигатель поворотного стола и лампа подсветки. Вот, например, печь находится в дежурном режиме – просто стоит и не работает. Открываем дверцу, и тут же загорается лампа подсветки камеры, это – результат срабатывания Главного реле.
Ну и последний, но не по важности, узел электронной панели управления, это – источник питания. На долю этого устройства, приходится, пожалуй, 90% всех неисправностей панели. Электронная панель управления имеет свой – отдельный источник питания конструктивно расположенный на одной печатной плате, вместе с остальными ее элементами. Чаще всего, это – простой трансформаторный блок питания, который преобразует переменное сетевое напряжение в два постоянных – 5В. для питания микроконтроллера и индикатора, и 12В. для питания исполнительных устройств – реле и транзисторных ключей. Исключение составляют те панели управления, в которых используется газоразрядный цифровой индикатор. В таких панелях трансформатор должен иметь третью вторичную обмотку, формирующую анодное напряжение для питания этого индикатора – 27 вольт. Последнее время, для снижения массы печи, производители стали применять импульсные источники питания. Импульсный источник питания имеет массу плюсов по сравнению с трансформаторным но, он более сложен по конструкции, а значит и более дорог в ремонте.