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Tritt während der Entladung eine Über-
hitzung der Endstufe auf, so wird der gera-
de laufende Entladevorgang unterbrochen,
und die LED „Temperatur" leuchtet. So-
bald sich die Endstufentemperatur wieder
normalisiert, wird der Entladevorgang au-
tomatisch fortgesetzt.
Der aktuell ablaufende Entladevorgang
wird auf dem Display durch ein blinkendes
Minus-Zeichen angezeigt, dessen Blink-
frequenz sich direkt proportional zum flie-
ßenden Entladestrom verhält. Die Größe
der Leiterplatte wurde so ausgelegt, dass
der Einbau in ein Standard-ELV-7000er-
Gehäuse möglich ist.
Schaltung
In Abbildung 1 ist das Gesamtschaltbild
des Akku-Kapazitäts-Messgerätes zu se-
hen. Zunächst ist der zu entladende Akku
mit dem Pluspol an ST 3 und mit dem
Minuspol an ST 4 anzuschließen. Von
ST 3 kommend fließt der Entladestrom
über die Schmelzsicherung SI 1, den Leis-
tungs-Transistor T 2 und den Strom-Shunt
R 23 zur an ST 4 angeschlossenen Pol-
klemme. Der zum Entladestrom proportio-
nale Spannungsabfall am Shuntwiderstand
wird mit Hilfe des invertierenden Verstär-
kers (IC 3 A und externen Komponenten)
um den Faktor 18 verstärkt.
Die an Pin 1 von IC 3 A anstehende
stromproportionale Spannung (Ist-Wert)
wird über R 19 dem invertierenden Ein-
gang (Pin 6) des für die Entladestromrege-
lung zuständigen Operationsverstärkers
(IC 3 B) zugeführt. IC 3 B vergleicht den
Ist-Wert mit dem an Pin 5 stufenlos ein-
stellbaren Soll-Wert (0 - 3 A) und steuert
über T 1 den Entlade-Leistungs-Transistor
T 2. Der Regelkreis ist somit geschlossen.
Mit dem Operationsverstärker IC 2 B
und externen Komponenten ist eine elek-
tronische Temperatursicherung für die Ent-
lade-Endstufe realisiert. Der Widerstand
des am Kühlkörper angeschraubten Tem-
peratursensors wird mit steigender Tem-
peratur größer, sodass auch die Spannung
an IC 2 Pin 6 proportional steigt. Sobald
die Spannung an Pin 6 die mit Hilfe des
Spannungsteilers R 43, R 51 am nicht
invertierenden Eingang eingestellte Span-
nung übersteigt, wechselt der Ausgang
(Pin 7) von „high" nach „low", und die
LED D 5 leuchtet (Temperatur).
R 44 sorgt für eine ausreichend große
Schalthysterese, sodass die Temperatursi-
cherung bei ca. 80 °C anspricht, jedoch erst
bei Unterschreiten von 50 °C die Entlade-
endstufe wieder freigibt. Über IC 2 D wird
der Transistor T 5 durchgesteuert, der letzt-
endlich bei Übertemperatur die Endstufe
sperrt.
Die zum Entladestrom proportionale
Spannung am Ausgang des IC 3 A (Pin 1)
gelangt über R 33 auf den Eingang (Pin 7)
des Spannungs-/Frequenzumsetzers IC 8.
Der U/f-Wandler setzt die an Pin 7 anste-
hende Eingangs-Gleichspannung in eine
direkt dazu proportionale Ausgangsfre-
quenz an Pin 3 um.
Der Frequenzbereich wird durch die
externe Beschaltung bestimmt, wobei die
Einstellung des Messbereichs, entspre-
chend Tabelle 1, mit Hilfe des Elkos C 33
und des Folienkondensators C 34 erfolgt.
Tabelle 1
Messbereich
C 33
1 µF
20 Ah
10 µF
200 Ah
Der Spindel-Trimmer R 36 dient in die-
sem Zusammenhang zur genauen Einstel-
lung des Skalenfaktors. Am Open-Kollek-
tor-Ausgang ist der Pull-Up-Widerstand
R 38 erforderlich.
Die zum Entladestrom direkt proportio-
nale Ausgangsfrequenz des RC 4151 ge-
langt auf den Clock-Eingang des Binär-
Zählers IC 9 A, der die Frequenz durch den
Faktor 4 teilt. Der Q2-Ausgang des IC 9 A
taktet den 14-stufigen Binär-Zähler am
Clock-Eingang (Pin 10), sodass die dem
Entladestrom proportionale Frequenz des
U/f-Wandlers insgesamt durch den Faktor
65536 geteilt wird.
Ausgehend von 3 A Entladestrom (im
20-Ah-Messbereich) erhalten wir am Aus-
gang von IC 3 eine Frequenz von
5,449 kHz, die durch 65.536 geteilt 300
Impulse in der Stunde entsprechend 3,00 Ah
ergibt.
Die von IC 10, Pin 3 gelieferten Impulse
werden parallel auf die Takteingänge der
kaskadierten dekadischen Zähler IC 11 bis
IC 13 gegeben.
Sobald der erste Zähler den maximalen
Zählerstand (9) erreicht hat, geht das Car-
ry-Out-Signal (Pin 7) für die Dauer eines
Zählerstandes auf „Low"-Pegel und taktet
den zweiten Zähler (IC 12) einen Zähler-
stand weiter. In der gleichen Weise wird
der dritte Dezimal-Zähler (IC 11) mit dem
Carry-Out-Signal von IC 12 gesteuert.
Beim Gesamtzählerstand von 999, ent-
sprechend 9,99 Ah bzw. 99,9 Ah wechselt
das Carry-Out-Signal von IC 11 für einen
Zählerstand von „high" nach „low" und
setzt das mit IC 4 A, B realisierte Flip-Flop.
Über das EXOR-Gatter IC 7 D erfolgt nun
die Ansteuerung des vierten Digit, d. h. die
Ziffer 1, des LC-Displays.
Das Backplane-Signal des LC-Displays
wird von dem als Oszillator arbeitenden
Schmitt-Trigger-Gatter IC 6 B erzeugt.
Abhängig vom gewählten Messbereich
(20 Ah oder 200 Ah) erfolgt die Einstel-
lung des Dezimalpunktes mit den Brü-
cken J 2 und J 3, wobei IC 7 C zur
Invertierung des Backplane-Signals dient.
Kommen wir nun zur Entladesteuerung
und zur Überwachung der Entladeschluss-
spannung. Für diese Aufgabe ist in erster
Linie der Operationsverstärker IC 2 C mit
den zugehörigen externen Komponenten
zuständig.
Im ausgeschalteten Zustand ist der Tran-
sistor T 3 durchgesteuert, sodass der Aus-
gang des als Komparator arbeitenden OPs
(IC 2 C) unabhängig von der an Pin 9
eingestellten Referenzspannung „Low"-
Pegel führt.
Sobald der Start-Taster (TA 1) betätigt
C 34
wird, sperrt T 3, und der Komparator ver-
10 nF
gleicht nun über den Spannungsteiler R 27/
100 nF
R 28 die Akkuspannung mit der einstellba-
ren, zellenzahlabhängigen Referenzspan-
nung an Pin 9. Solange die halbe Akku-
Spannung über der eingestellten Referenz-
spannung liegt, führt der Ausgang des
IC 2 C „High"-Pegel.
Mit dem Wechsel von „low" nach „high"
am Komparator-Ausgang werden über
C 37, D 13 sämtliche Zähler zurückgesetzt
und über IC 6 D das mit IC 6 A, C aufge-
baute Flip-Flop gesetzt. Dieses Flip-Flop
gibt nun über D 3 die Entladeendstufe frei.
Für die Zeit, in der am Ausgang des
Komparators IC 2 C „High"-Pegel anliegt,
d. h. die halbe Akku-Spannung oberhalb
der eingestellten Referenz-Spannung liegt,
bleibt der Transistor T 3 über das mit IC 6
A, C aufgebaute Flip-Flop gesperrt. Zu-
rückgesetzt wird das Flip-Flop über C 39,
wenn der Ausgang des Komparators von
„high" nach „low" wechselt.
Die Referenz-Spannung für den mit R 1
bis R 12 aufgebauten 12-stufigen Span-
nungsteiler liefert der Operations-Verstär-
ker IC 2 A, der die von der Referenzdiode
D 2 gelieferte Spannung um den Faktor 4,9
verstärkt.
Damit die Erfassung der Entladeschluss-
spannung im stromlosen Zustand erfolgen
kann, wird der Entladevorgang zyklisch
unterbrochen.
Dazu steuert der mit dem Schmitt-Trig-
ger-Gatter IC 4 C aufgebaute Oszillator
den 4-stufigen Binärzähler IC 9 B am Clock-
Eingang. Beim Zählerstand 15 wechselt
der Ausgang des Gatters IC 4 D für einen
Takt-Zyklus von „high" nach „low" und
sperrt über D 10 die Entladeendstufe.
Gleichzeitig gelangt über R 55, D 11 kein
„High"-Signal mehr auf den nicht invertie-
renden Eingang von IC 2 C, sodass jetzt der
Ist-/Sollwert-Vergleich (Akku-Spannung,
Referenz-Spannung) erfolgen kann
Zur Spannungsversorgung des Akku-
Kapazitäts-Messgerätes kann eine beliebi-
ge unstabilisierte Gleichspannung zwischen
11 V und 16 V mit 150-mA-Strombelast-
barkeit (z. B. Steckernetzteil) dienen, die
mit dem Pluspol an ST 1 und mit dem
Minuspol an ST 2 anzuschließen ist.
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