一、前言 　　开饮机已经是现代家庭生活中不可或缺的电器之一，早期的开饮机使用单一热水胆加 热器的设计，藉由「双止水阀」的装置将生水、热水与温水、热水之间作连动切换，但受 限於水阀的切换速度以及生水箱的水压关系，还是会有部分生水混入到热水胆的可能，因 此新一代蒸汽式给水的设计便产生，这种开饮机拥有两个独立的加热器，一个是传统的热 水胆加热器，只负责热水胆中的保温、除氯／煮沸之用，因此功率比较小，大约是３５０ 瓦左右；另一个加热器是蒸汽产生加热器，负责将生水煮沸至蒸汽之用，因此功率比较大 ，大概是５００瓦左右；所以这种机型一定会有一根从热水胆底部到热水胆顶端、贯穿热 水胆的蒸汽凝结管！整个蒸汽式给水的运作过程都不需要透过水阀的控制，完全依赖基本 的物理法则来运行：生水从开饮机顶端的生水箱，受到重力的驱使往下流动，经过一个「 单向逆止阀」後，流入蒸汽产生加热器，然後通电加热生水，当生水经过加热至蒸汽的膨 胀状态後，因为进水端的单向逆止阀挡住了蒸汽，驱使蒸汽只能往另外一端位於热水胆底 部的蒸汽凝结管前进，然後凝结成热水落下到热水胆中储存，形成温度大约是摄氏８０几 度的热水，因此蒸汽式给水的设计绝不可能会有生水混入到热水胆的情况！ 二、动机 　　以上是有关开饮机演变的简短说明，接下来才是本文的重点，笔者家中一台「大ｘ源 开饮机」，型号是「ＴｘＹ－５６０３」，是属於蒸汽式给水的机种，不论是蒸汽制水或 是除氯／煮沸功能，都是正常运作的，但唯独「加热保温」的功能故障，当经过一个寒冷 的夜晚後，早晨想要喝上一杯热开水时，结果热水龙头出来的竟是冷开水！於是手动按下 除氯／煮沸键加热，但原厂设定的煮沸再加热时间只有３分钟，如果热水胆的容量是２公 升，３分钟的加热时间只能够提高约摄氏８度左右，如果要加热到６０几度的话，恐怕得 呆在开饮机旁边反覆按着除氯／煮沸键好几次，这样还不如直接使用瓦斯炉或电磁炉来烧 开水还比较快！原本想送回原厂维修，但拆机後发现电路板大致完整，没有任何短路或损 伤情况，查看电路板上有两条连接至热水胆外壳的感测器，猜想可能是感测器故障，所以 导致加热保温的功能丧失，本想该感测器是一般的７５度温控开关，结果竟然不是温控开 关，而是使用一个负温度系数（ＮＴＣ）的热敏电阻，测量其规格貌似２５度时５０ＫΩ 左右的热敏电阻，在电路板上串联一个接到＋５Ｖ的１０ＫΩ精密电阻，当热水胆中的水 温在不同值时，可以检出不同的电压值，这就表示电路板上微控器的ＡＤＣ功能（类比转 数位）故障，这可真是一个要命的故障点！ 　　检视电路板上的微控器（１８只脚），ＩＣ表面被磨掉了，只用铅笔写了个「２」字 ，拆焊下来的电路板上标记着（ＹＢ２２８８），大概是原厂自行编号的幌子，查看其接 脚数与电源脚配置，疑似使用盛群（Ｈｏｌｔｅｋ）的微控器，不过即便知道ＩＣ的编号 ，恐怕也是设定成保密防读的状态，所以解决之道便是改用一颗同样具有ＡＤＣ功能的微 控器，使用背娃娃方式（Ｐｉｇｇｙｂａｃｋ），制作一块含有新微控器的小板子，利用 排针将电路板上原来微控器的控制讯号连接到新的微控器接脚上，然後重新撰写程式来控 制开饮机的所有功能！ 三、过程 　　电路板上原来的微控器有９只接脚使用在控制开饮机的功能上：１只使用在类比电压 取样用，３只使用在面板上ＬＥＤ（红、黄、绿）的显示控制，２只使用在控制热水胆加 热器与蒸汽产生加热器的供电继电器上，３只使用在侦测（除氯／煮沸键、上温水位开关 、下冷水位开关），另外还使用２只接脚连接一颗Ｉ２Ｃ的ＥＥＰＲＯＭ（２４ＬＣ０１ ），拆焊後读取其内容，发现只使用了２个位元组：大概是一个位元组用来储存ＡＤＣ後 的值，另一个位元组用来储存开饮机断电前的８只控制接脚状态值，不过在新的小板子上 并不打算控制这颗２４ＬＣ０１，只控制与开饮机功能有关的９只接脚而已！ 　　选定的新微控器是使用笙泉的ＭＰＣ８２Ｅ５２ＡＥ，２０只ＤＩＰ接脚适合ＤＩＹ 使用，或是使用这颗的双胞胎晶片－宏晶的ＳＴＣ１２Ｃ２０５２ＡＤ。这颗是属於１Ｔ 指令周期的变种８０５１，具有８位元的ＡＤＣ等其他功能，因此不需要使用太高的时脉 ，就可以达到原本１２Ｔ的８０５１速度，小板子使用一般孔距（２．５４ｍｍ）洞洞板 ，裁成适当的大小，使用ＯＫ线来焊接零件与ＩＣ座接脚，施工上并不会太困难！ 　　程式使用Ｋｅｉｌ－Ｃ的编译器来撰写编译，这台开饮机的功能主要有三个： １、根据下冷水位开关的状态，决定是否启动继电器供电给蒸汽产生加热器与点亮代表蒸 　　汽的黄色ＬＥＤ：当冷水自动进入加热器、启动蒸汽产生加热器後，沸腾的蒸汽进入 　　 　　凝结管後变成热水储存在热水胆，在热水胆高度１／３处有一根管子连接到１．８公 　　升（２ｘ０．９）的温水胆，同时在温水胆上拉了一根粗管子到生水箱中，形成一个 　　上温水位的侦测环境，当上温水位开关到达一定高度时，则切断蒸汽产生加热器电源 　　，同时熄灭代表蒸汽的黄色ＬＥＤ。 ２、根据除氯／煮沸键的状态，决定是否启动继电器供电给热水胆加热器与点亮代表除氯 　　／煮沸的红色ＬＥＤ，并且熄灭代表保温的绿色ＬＥＤ；其中在加热的３分钟内，如 　　果再次按下除氯／煮沸键时，则切断热水胆加热器电源，同时熄灭代表除氯／煮沸的 　　红色ＬＥＤ，并重新点亮代表保温的绿色ＬＥＤ。 ３、根据热敏电阻上的电压值，对应转换出来的温度值，决定是否启动继电器供电给热水 　　胆加热器作为加热保温的功能，这边设定的温度值是７０度左右，对应热敏电阻的阻 　　值约为９ＫΩ上下，因为没有这颗热敏电阻的规格书，所以使用土法炼钢的方式，直 　　接倒入７０度以上的热水到热水胆中，使用热电偶温度计与三用电表测量这颗热敏电 　　阻的电阻值！一般来说，保温的温度设定越高，愈需要频繁地加热，结果便是更耗电 　　，因此在节约能源与保温温度的考量下，是需要仔细衡量的！ 　　观察原厂微控器的动作，只要在没有生水的情况下，不仅不会供电给蒸汽产生加热器 ，同时除氯／煮沸的功能也不会动作，等於是切断两个加热器的供电，这样是属於主动式 的保护；当上温水位开关侦测到温水减少时，便立即启动蒸汽产生加热器来补充热水，即 便在除氯／煮沸的状态下也是如此。因为热敏电阻对於开饮机的安全使用上非常重要，故 在主程式上规划一个１０毫秒的计时器中断程式，除了定期清除看门狗（ＷＤＴ）外，还 定期取样热敏电阻上的电压值，转换成对应温度的值，其公式为： 　　水温＝２５５　－　２５６＊（ＮＴＣ／（１０Ｋ＋ＮＴＣ）） 　　当热水胆中的水温越高时，转换出来值也会愈大，大概在摄氏９８度时，热敏电阻的 阻值约为４ＫΩ左右，这时候的开饮机是处於在危险的高温状态，因为热水胆中的热水会 逐渐沸腾蒸发掉，导致热水胆中的热水越来越少，最终造成热水胆乾烧，虽然在热水胆底 部装有一个２５０度的温控开关，若热水胆乾烧温度超过２５０度後，温控开关会跳脱断 电，但尽量避免到达这种状态，因此在１０毫秒的计时器中断程式中，会不断地检查热敏 电阻的阻值是否过低；如果热敏电阻断线消失时，表示无法侦测到热水胆的温度，这时候 一样视同是开饮机的危险状态，此时会同时点亮三颗的ＬＥＤ，同时关掉两个加热器的电 源，进入死回圈之中；这时候只能切断开饮机的电源，然後等待检修！ 四、结论 　　本型蒸汽式给水的开饮机控制非常简单，并不需要控制水阀的动作，完全藉由上、下 水位开关来控制蒸汽产生加热器的电源，利用ＮＴＣ热敏电阻来判断热水胆的水温，然後 决定加热保温的动作，其余进水、出水与补水的工作，都是交由基本的物理法则来完成， 经过「换芯」的工程後，本机功能完全正常服役中，在此提供给各位参考！另外，小板子 上的微控器还保有６只的接脚可以提供额外的功能，例如：加上一颗ＣＤＳ光敏电阻作为 节能控制，白天有灯光时才自动进行蒸汽补水、加热保温；等到夜晚关灯後就不再作补水 及保温的工作，藉此可以省下不少的能源，这个概念已经在某些机种上看到了。另外可以 透过串列通讯与蓝牙或ＷｉＦｉ模组沟通，将开饮机的状态传递到行动通讯的装置上，更 可以提供远端遥控开机、关机或是定时加热等功能，达到物联网与智慧家电的境界！ 五、附记 ＴｘＹ－５６０３原本的电路板：　https://imgur.com/xQJmbA2 ＴｘＹ－５６０３电路板与小板子：　https://imgur.com/6MGUVk3 ＴｘＹ－５６０３电路板与小板子合体：　https://imgur.com/bkkfwqY ＴｘＹ－５６０３连接电路板与小板子：　https://imgur.com/Ou8z2t9 小板子电路图：　https://imgur.com/GDLldfe 程式码第一页：　https://imgur.com/YfgyBmb 程式码第二页：　https://imgur.com/ZGc9A2D 程式码第三页：　https://imgur.com/co2tj1M 程式码第四页：　https://imgur.com/vloxcA1 编译完的ＨＥＸ档案：　https://tinyurl.com/y8qxprep ＰＳ：本段程式码未经任何安规认证，请勿使用在任何商业场合上，纯属自娱娱人之作！ 　　　拆装、改装电路板具有一定的危险性，而且可能会失去原厂的保固，请自行斟酌！ 　　　★★若自行改装电路板而导致任何意外或损失，笔者概不负责！请再三斟酌！★★ -- DSP研究室 www.dsplab.idv.tw --

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