在對安川CPU主板維修中,有人提出過CPU工作的三要素。三要素:供電電源,提供時鐘脈沖的晶振電路、上電瞬間提供復位脈沖的復位電路。三要素提供了CPU正常工作最基本的三大條件,三要素的具備,說明不管其它外圍電路是否正常,但CPU本身(內部程序)可以運行了,可以干一些,比如開機自檢,相應的故障報警等的活兒了。
此后,陸續有人提出,CPU工作的第四要素:CPU的按鍵電路、I/O口指令輸入電路等;CPU工作的五要素,如外掛存儲器的工作狀態,由此延伸出CPU正常工作的六要素、七要素,乃至八要素。如以系統眼光來看,任一個故障環節的出現,都會使CPU的工作過程嵌定于某一狀態下,阻斷了正常運行的進程,則滿足CPU——CPU主板正常工作的要素,又何止幾十種!
廣州安川機器人維修:從變頻器本身的工作特點出發,從滿足檢修的條件來看,圖1電路,包括了CPU供電電源電路、晶振電路、復位電路、操作顯示面板的按鍵操作電路、顯示電路——工作狀態和參數值的顯示電路,應該可以稱之為CPU的基本工作電路了。
供電電路:
安川CPU主板維修,CPU的供電電源為直流5V,由變頻器的開關電源電路供給,具有較好的穩定度。但本電路,是由開關電源來的直流電源,再經穩壓電路處理,才進入CPU供電引腳的。CPU本身對供電的要求也較為苛刻,要求供電在+5V±5%以內,偏高或偏低都會造成工作失常。為避免數字與模擬信號的相互串擾,往往將兩種電路的供電電源獨立引入,CPU內部數字電路供電端一般標注為VDD(正供電端)、VSS(負供電端),模擬電路的供電端一般標注為Vcc(正供電端)、GND(負供電端),因而CPU的供電腳不會是兩個腳,再加上CPU的一些端子直接接入+5V或供電地端,實際接入供電的引腳,有的多達十幾個。本電路IC1的21、53腳為(數字)供電的正電源端,30、50腳為(數字)供電負端。而58、67為模擬電路供電正端,標注為AVcc、AVss,加“A”字表明為模擬供電電源引入端。
復位電路:
所謂復位,是指對CPU的初始化操作,清除內部程序計數器、指令寄存器內容,以便為CPU轉入正常工作,做好準備。復位也是一個上電過程的確認,說明供電條件已經建立。早期的變頻器產品,還具有手動復位功能,除對系統進行初始化以外,當程序運行出錯或操作錯誤使程序運行被“卡死”——程序進行死循環時,為解除此種狀態,也需實施復位操作,以重新啟動程序運行。 復位電壓:上電瞬間為低電平,經μs級延時后,上升為+5V高電平,可認為上電瞬間的一個低脈沖電壓信號;當需用高電平復位信號時,則上電瞬間為高電平,經μs級延時后,恢復為0V低電平,可認為上電瞬間的一個高脈沖電壓信號。 電路圖中CPU的48腳為復位脈沖引入腳,工作方式為上電自動復位,復位信號是低電平復位信號有效。當此端子標注字母RES(或RETST)上方不帶橫杠時,為高電平復位信號有效。本機電路,則為低電平復位信號有效。
本電路CPU的穩壓供電和低電平復位脈沖的提供均由五線端元件78LR05提供。五線端78L05是一個帶復位信號輸出端的5V電壓的穩壓IC,輸出兩路5V電壓,第一路提供+5V供電電源,第二路由內部延時電路提供一個經延時的5V電壓信號,輸入到CPU的48復位腳。
復位電路的常見形式還有以下幾種:
上圖(1)、(2)電路為低電平復位脈沖形成電路。(1)電路為R、C延時電 路,在上電瞬間,因電容C兩端電位不能突變,C上正端電壓由零逐漸升高,經20μs延時后到達+5V高電平。當此充電電壓升高到一定值時,CPU進入程序復位狀態,開始寄存器清零,系統自檢等工作;(2)電路利用三極管Q1的導通延時,來提供上電期間的一個低電平的復位信號輸入。因+5V電源輸出端接有大容量的濾波電容,因電容的充電造成+5V形成的延遲。上電期間,+5V電壓逐漸建立,在未達到4V以上時,穩壓二極管DW呈開路狀態,三極管Q1因無基極偏流通路而截止,CPU復位端為R3引入的低電平;當電壓上升到4V以上時,DW擊穿導通,形成Q1的基極偏流,Q1飽合導通,將復位端引入+5V高電平,復位過程結束。
上圖(3)、(4)電路為高電平復位脈沖形成電路。(3)電路出為R、C延時電路,上電瞬間,C的充電電流使RST輸入端產生一個高電平電壓跳變,隨充電過程的進行,RST端子上電壓逐漸降低,約20μs后,RST復位信號輸入端變為OV地電平,復位過程結束;(4)電路,在(3)電路的基礎上,增加了SW、R2手動復位電路,在變頻器運行過程中,若因某種原因出現故障鎖定或“程序死機”現象時,可按動一次SW按鍵,實施人工強制復位。
晶振電路:
晶振電路用于產生CPU工作所需的時鐘脈沖。CPU本身為一個同步時序電路,電路應在時鐘信號控制下按時序進行工作,猶如部隊行軍,須按口令進行才能不亂套。在CPU晶振引腳內部,有一個高增益放大器,與外接晶振元件一起,構成了一個振蕩器電路,產生振蕩信號,再經分頻后作為時鐘信號。晶振引腳一般標注為XTAL1(X1)、XTAL2(X2),外接晶振元件和兩只小容量電路。早期產品有外接陶瓷諧振器的,后期產品則大多采用晶振元件。晶振選用為4 MHz、6 MHz、12MHz、16MHz、20MHz振蕩頻率的,隨CPU工作速度的不同,而不同。以采用16MHz的為多。兩只小容量瓷片電容的取值一般為30PF或22PF。
CPU外接晶振電路的常見形式:
因CPU型號的不同和振蕩元件的差異,CPU外接晶振電路也有所不同。另外極少數變頻器產品,采用雙CPU控制,由專用時鐘信號發生器,直接輸出振蕩信號給CPU,如圖7-3(3)電路。
CPU的外存儲器電路:
與CPU的43、54、55、56腳相連的為外接存儲器(L56R 245W)8腳IC元件。四路信號的傳輸均為低電平有效模式。55、56腳為讀寫選通信號,另兩腳則傳輸串行數據信號和時鐘脈沖信號。
安川CPU主板維修,CPU內部已設置有只讀存儲器ROM,這種存儲器數據是固定的,用來存放工廠程序,出廠時已固化在ROM中。此類程序無法改寫,但斷電也不會消失;CPU內部還有另一類存儲器,稱為隨機存儲器RAM,這類存儲器可讀可寫,但斷電后數據即行消失。RAM用于處理一些“暫時應用”的數據,用于運行中的數據暫存,數據的寫入和讀出。以上兩類存儲器又可稱為“內存”。第三類存儲器,為EEPROM電可編程讀寫存儲器,當電源掉電后,可保存數據,同時又可用電擦除改寫內部內容。該類存儲器又稱為外部存儲器,用于存入用戶控制程序,如控制參數的更改與儲存。變頻器CPU電路中常用EEPROM存儲器,一般為8腳貼片封裝,5V單電源供電。
操作顯示面板電路:
圖1右側電路即為操作面板的顯示電路,右下側為按鍵信號輸入電路,按鍵電路接成矩陣電路,對按鍵信號的讀取一般采用循環掃描方式,以判斷是哪個按鍵按下。按鍵電路,除供用戶用作參數修改和設置外,還可實現與控制端子一樣的功能——用于變頻器的啟、停操作,故障復位操作等。右上側電路為顯示電路,小功率和經濟型機型,操作顯示面板多采用本電路。而在通用機型中,操作顯示面板,內含CPU控制,作為一個獨立器件,與CPU進行三線式通訊。
顯示電路:LED1、LED2、LED3三只數碼顯示器為共陽極接線方式,采用動態掃描的方法進行顯示。LED顯示器由7個發光二極管組成,也稱為七段LED顯示器。此外,還有一只圓點型發光二極管,供顯示小數點。CPU的內部驅動電路,輸出脈沖式工作電流,對顯示器的發光實施段控和位控。安川CPU主板維修,數碼顯示器直接由CPU引腳驅動,無外置驅動電路。