Настенные газовые котлы в настоящее время довольно популярны среди населения. Они не только предназначены для отопления помещений, но и служат в качестве проточного водонагревателя. Цены на них никогда не были дешёвыми. Как правило, эти котлы полностью автоматические: внутри установлены электронная плата с микроконтроллером, куча различных датчиков и исполнительных устройств. Электронная плата, как основной компонент, является самым дорогим элементом котла, поэтому в целях её защиты, как говорят, крайне рекомендуется подключать котёл через стабилизатор напряжения. Про стабилизаторы напряжения я писать ничего не буду, эта тема могла бы заслужить отдельной статьи. Отмечу лишь, что у меня в доме котёл фирмы Elektrolux с 2010 года, работал до этого года без стабилизатора. Хотя, перебои с напряжением были неоднократно, и я рисковал вывести котёл из строя. А год назад я подключил его к ИБП.

У одного из моих знакомых летом произошёл перебой с сетевым напряжением, и котёл вышел из строя. Модель котла – «NEVALUX 8224» 2014 года выпуска (г. Армавир).

Неисправность проявлялась следующим образом. В любом из режимов работы через несколько секунд после включения вентилятора перед розжигом на дисплей высвечивалась недокументированная ошибка «99», розжига не было, и подача газа не включалась. Специалист заключил выход из строя платы и сообщил, что её ремонт сложный, обойдётся довольно дорого, мол, дешевле будет купить новую. И даже если её попытаться отремонтировать, потратив на это время и деньги на запчасти, то не факт, что она заработает. Взамен сломанной родовой платы MIAD500 специалист предложил купить похожую рабочую б/у плату Baltgaz Neva. Но, тем не менее, ко мне всё равно обратились, чтобы я по возможности попытался отремонтировать сломанную плату.

Перед ремонтом я, естественно, ознакомился с руководством по эксплуатации на котёл и посмотрел поведение котла с нерабочей платой непосредственно на месте. Особо хочется отметить качество и информативность руководства. Это довольно большая книжечка на несколько десятков страниц, где изложено множество подробностей не только для пользователя, но и для технического персонала. В частности, там есть информация о сервисном меню для инженерных настроек, о проверке датчиков обычным мультиметром, о монтаже котла со всеми чертежами. Также есть подробная схема подключения платы и описание алгоритма работы котла: описаны последовательности включения автоматикой тех или иных узлов и опроса датчиков. Из этого описания я извлёк полезную информацию. Неисправность с недокументированной ошибкой «99» происходила на этапе между включением вентилятора и опросом прессостата (датчика тяги). Физически этот датчик от вентилятора срабатывал, но при его извлечении не было соответствующей ошибки «03». Сохранялась всё та же 99-я ошибка. У меня возникла мысль, что разработчик прошивки микроконтроллера платы «засунул» код ошибки «99» на случай какой-либо неисправности внутри платы, или же на случай сбоя прошивки.

Забрав домой плату на ремонт, я начал проверять все цепи, идущие от контактов прессостата. Но там вроде всё было цело, и я решил по максимуму запустить плату на столе. Принципиальной схемы не было, это само собой разумеется. Последовательно, избавляясь от ошибок на дисплее в режиме ожидания, я подпаивал на плату эквиваленты датчиков, заменяя их резисторами или перемычками. Ниже я приведу готовый список, что и чем менять для первоначального запуска платы, а также, забегая вперёд, для продолжения ремонта.

После того, как я добился той же ситуации, будто бы плата стоит на своём месте в котле, я приступил к более детальному исследованию. Я начал перерисовывать с платы интересующие фрагменты схемы. Логически рассуждая, у меня была мысль, что повреждение кроется где-то в силовой части. Именно этой части я и уделил больше всего внимания. Меня заинтересовали два оптрона U3 и U8 (рис. 2). Вначале я думал, что один из них (или оба) стоят в цепи схемы блока питания. Однако, как оказалось, их назначение другое.

С оптроном U3 всё просто – контроль питающего напряжения 220В. Сигнал с него идёт в МК на вывод 35. А вот с U8 и его обвязкой – куда сложнее. Там 3 резистора и 4 диода, которыми окружены контакты реле включения вентилятора и регулятора подачи газа. Почему-то изначально я не сразу понял, как работает эта цепь. Все детали в этой цепи были вроде бы исправны. Само собой, в целях безопасности на физическом уровне один из силовых контактов реле газа подключён после силового контакта реле вентилятора. Это как дополнительная защита в случае программного сбоя. Было бы забавно, если б сделали наоборот, но безопасность превыше всего: газ не должен включаться, если не включен вентилятор.

Выбрав на плате кнопками режим ожидания, я начал вмешиваться в работу цепи контроля 220В. Очевидно, при нормальной ситуации там, на входе и выходе U3, будут прямоугольные импульсы. Но я перемыкал отвёрткой выходные контакты, нарушая форму сигнала. И при этой манипуляции на дисплее выскочила та же ошибка «99», что и изначально! Эта особенность мне дала некую надежду, что неисправность вот-вот где-то близко. То есть, получается, что ошибка «99» действительно какая-то универсальная. Сразу мысль – проблема в соседнем оптроне U8 или его обвязке. В дальнейшем у меня не было времени заниматься ремонтом, и я его отложил на пару месяцев.

Вернувшись к ремонту платы, я начал изучать работу схемы с этим оптроном U8. Сначала теоретически, затем с помощью осциллографа. Диоды образуют двухполупериодный выпрямитель для оптрона, и он включен в схему хитрым образом. Если работает только реле вентилятора, то мост работает наполовину, вырабатывая только один полупериод. А если присоединяется реле газа, то мост работает полностью, вырабатывая два полупериода. Таким образом, благодаря этой хитрой схеме микроконтроллер через свой вывод 12 контролирует включение реле газа и вентилятора, принимая во внимание форму импульсов. Я подпаял кабель осциллографа на светодиодную часть оптрона, включил плату, включил режим отопления. Вентилятор закрутился, и при этом я должен был наблюдать на осциллографе хоть какие-то импульсы. Но на осциллографе была полная тишина. Просто какая-то мистика, но, забегая вперёд, это было только начало. Прозвонил мультиметром вход оптрона – он оказался пробит! Хотя до этого ранее я же прозванивал эти цепи, там всё было исправно. Или же я про оптрон забыл? Также ушёл в обрыв и резистор, параллельный ему. И тут стало всё очевидно: сейчас я поменяю оптрон и резистор, и можно идти тестировать плату на котле. Скорее всего, всё заработает. После замены неисправных элементов (резистор я поставил наш МЛТ-0.125 вместо SMD) для продолжения попытки запуска платы на столе, чтобы добиться включения розжига и реле газа, нужно было подключить ещё пару датчиков, но я не стал этого делать. Была высокая вероятность, что неисправность уже устранена. Теперь при включении реле вентилятора выскакивала ошибка не «99», а «03» по отсутствию тяги спустя 10 секунд. При эмуляции этого датчика в данный промежуток времени (перемычкой) выскакивала следующая ошибка, что ещё какой-то датчик не виден. Больше я заморачиваться не стал.

По прибытии на место, где размещён котёл, я установил плату в надежде, что она заработает. Однако ничего подобного не произошло, но плата стала вести себя по-другому: появились щелчки розжига, но реле газа не включалось, и выскакивала всё та же ошибка «99». Я пожалел, что не проверил этот этап у себя на столе. Пришлось забрать плату обратно и продолжить ремонт.

Дальше началось не менее интересное. Я начал перерисовывать с платы часть схемы, отвечающую за включение реле газа, чтобы разобраться, как это работает и почему реле не включается. До этого я считал, что там стоит один транзистор, которым управляет МК. Но на практике оказалось всё куда более серьёзно. Нумерация и обозначение элементов в нарисованной схеме по большей части мои собственные и могут не соответствовать реальности.

Как видно из рисунка 3, реле управляется не одним, а двумя транзисторами. Транзистор VT1 открывается основным МК с вывода 15. А вот база транзистора VT2 идёт на непонятную и до конца неопознанную микросхему U2 с надписью на корпусе F6091/SN. Я до этого вообще думал, что это EEPROM или SPI FLASH. Рядом с микросхемой расположено место для трёхвыводного разъёма. На схеме его выводы нарисованы кружочками и идут на 4,6 и 7 выводы микросхемы. Фотографии платы будут чуть позже. Возможно это маленький микроконтроллер, а разъём, стоящий рядом, может служить для его прошивки. Учитывая конфигурацию выводов питания (1 и 8), микроконтроллер очень похож на PIC12. Тем более что он такой же фирмы «Microchip». У него в схеме задействованы два сигнальных вывода – 2 и 3. Третий вывод как раз таки и управляет транзистором VT2, а второй соединён с выводом 17 основного МК через два резистора. Сразу возникла мысль – а зачем нужен второй МК? Видимо, для обеспечения какой-то безопасности при подаче газа. Предположим, что основной МК через вывод 17 посылает на U2 какое-то сообщение, и тогда U2 в ответ даёт разрешение на включение реле, открывая транзистор VT2, тем самым подготавливая цепь к открытию транзистор VT1. А возможно, U2 отвечает каким-то сообщением в основной МК на вывод 16 через цепочку резисторов R13R17. И если ответ будет получен корректно, то будет подана команда на открытие VT1. Само собой, U2 откроет VT2.  Или же, если учесть симметрию цепи R2C2R4, можно предполагать, что эта линия между двумя МК двунаправленная. Дополнительно можно написать, что через R9R15 и вывод 9 МК, стало быть, осуществляется контроль прессостата. Через R11R16 и вывод 13 МК – контроль термостата. И можно даже не комментировать, что цепь включения реле газа с «плюсовой» стороны физически идёт через два вышесказанных датчика, как видно из схемы. Опять же, для безопасности.

Теперь по поводу конкретных неисправностей в этой цепи. Эти неисправности оказались не такими очевидными на первый взгляд. При проверке мультиметром радиоэлементов они были исправными, но цепь не работала. Конечно же, такого не бывает. Я полностью отпаял транзисторы VT1 и VT2, а также диоды VD1 и VD2. Кстати, диоды в таком же корпусе, как и транзисторы, одна нога у них не задействована. Транзисторы были и не пробиты, и не в обрыве. Но неисправность всё-таки была – переход «база-эмиттер» прозванивался одинаково в обе стороны у обоих транзисторов. Диоды также были и не в обрыве, и не пробиты. Но при подаче тех же 24В в обратном направлении они всё-таки приоткрывались. Из-за этого, к примеру, подтягивающее напряжение 24В, идущее к VT2 через R8, достигало транзистор VT1 и не давало ему открыться. Почему эти элементы вышли из строя? Я предполагаю, что сначала вышел из строя диод VD1, который не выдержал обратной ЭДС от реле. Затем последовала цепная реакция. Как я напишу позднее, в одной из ситуаций реле газа при неудачной попытке зажигания котла способно довольно упорно щёлкать.

Для того чтобы добиться включения реле газа на столе, нужно не только вовремя эмулировать датчик тяги, но и заранее поставить перемычку вместо термостата. А ещё – поставить эквивалент катушки модуляции 80 Ом, чтобы исключить ошибку «07». И только после этого будет производиться попытка включения реле газа, или же будет ошибка «99» в случае неудачного включения. В процессе диагностики я смотрел сигнал осциллографом на выводе 17 основного МК. Само собой, перед попыткой включения реле газа начинает щёлкать розжиг. Как я понял, щелчки при отсутствии электрода розжига раздаются на разряднике где-то в области соответствующего трансформатора. Визуально это не видно, но я в подробности не вдавался. Так вот, за секунду до щелчков розжига осциллограф на выводе 17 фиксирует какие-то импульсы. Я не успевал настроить синхронизацию для уточнения формы сигнала, так как довольно быстро они пропадали. Но МК U2 успевал подать логическую «1» на VT2, что фиксировалось осциллографом на его выводе 3. Никакого потока импульсов я там не наблюдал, – только логическая «1» на открытие VT2. Повезло, что МК U2 остался жив.

Транзисторы я поставил BC847 в корпусе SOT-23, они чуть шире. Диоды поставил советские первые попавшиеся КД521. Диод VD1 – на обратной стороне, параллельно контактам реле. При тестировании платы на столе на этапе включения реле произошёл сильный щелчок, и плата полностью потухла. Как выяснилось, сгорели два предохранителя по питанию 220В. Под рукой у меня не оказалось таких предохранителей, но были чуть меньше размером в керамическом корпусе с тем же номиналом в 2А. Они не стали в панельку, и я их тупо припаял к плате на обратной стороне. Разумеется, я предварительно разобрался, почему это произошло. Как выяснилось, был пробит диод VD5 в цепи оптрона U8 (рис. 2). До этого он пробит не был. Но до включения реле газа он и не участвовал в работе, поэтому такого исхода с коротким замыканием не было. Я заменил диод VD5 на похожий, а также заменил и VD4, который был подгоревший на вид, хоть и исправный. На всякий случай выпаял из платы реле газа и тщательно его проверил. Оно оказалось полностью исправно, и даже контакты при включенном состоянии держали хорошо.

Настала пора наконец-то показать фотографии платы в отремонтированном виде с эквивалентами датчиков. Исходный вид платы я не фотографировал, так как сначала не планировал писать статью. Картинку на обложке статьи я взял из интернета.

После такого ремонта плата на столе успешно завелась! Реле газа включилось, розжиг щёлкал. Я не стал надолго оставлять плату в таком состоянии, чтобы не испытывать судьбу: буквально через секунду сразу же отключил из сети. Проверил так несколько раз. Через звуковую карту я записал сигнал на выходе оптрона U8 при включенном реле вентилятора и при включенных обоих реле. Если не принимать во внимание артефакты из-за входных цепей звуковой карты (это же не осциллограф), то из рисунков видно, что, по сути, меняется скважность импульсов частоты сети, когда добавляется реле газа к реле вентилятора.

Настало время в очередной раз протестировать плату на котле. Там опять меня поджидал сюрприз. На котле плата стала вести себя по-другому. Был розжиг, реле газа стало включаться. Однако реле газа включалось на очень короткое время, и розжиг не происходил. И при этом на экране не было никакой ошибки. Я начал анализировать, чем схема подключения платы на котле отличается от схемы на моём столе? Как оказалось, я вообще забыл про перемычку на разъёме М11. Про неё ничего не сказано в руководстве, а её отсутствие не давало никакой ошибки. Я снял эту перемычку, перекрыв предварительно газ, и протестировал плату на котле без неё. И действительно, плата стала вести себя также как и на столе. Казалось бы, можно было открыть кран газа и запускать котёл. Но я не стал этого делать из-за соображения безопасности. Перемычку я вернул на место. Затем я залез в сервисное меню, чтобы сверить настройки. Среди них не было ничего интересного. Также я попробовал выполнить «функцию газоанализа» из руководства на той же странице, что и сервисные функции. Результата ничего не давало. Владелец котла предложил удержать кнопку «RESET» секунд на 15-20 («подольше»), мол, а вдруг это поможет. Как ни странно, это реально помогло! Котёл стал работать, как и раньше. Но на нагревание воды он работать отказывался: всё также щёлкали розжиг и кратковременно реле газа. Я выполнил в этом режиме ту же операцию по длительному удержанию «RESET». И вот тогда котёл заработал также и на нагрев воды! На этом ремонт можно было, вроде бы, считать завершённым.

После всего этого я сделал вывод, что платы котлов действительно непростые, и их ремонт также затруднителен. Довольно много подводных камней не только в части электроники, но и в программной части. А безопасность эксплуатации котла, как я понял, обусловлена не только сложностью схемы из цепей датчиков, но и, в какой-то мере, ненадёжностью отдельных компонентов платы.