elv ALC 7000 Expert Bedienungsanleitung Seite 6

Bau- und Bedienungsanleitung
dieser dann die zugehörigen Ausgangska­
näle sequenziell.
Für die Ladeausgänge von Kanal 3 und
Kanal 4 sind hingegen linear geregelte
Endstufen vorhanden, da hier nur Aus­
gangsspannungen bis zu 15 V möglich sind
und der maximal zulässige Ausgangsstrom
von 1 A wesentlich geringer ist.
Die Abfrage sämtlicher Messwerte
erfolgt über einen vom Hauptprozessor
gesteuerten Analog­Multiplexer. Dieser
schaltet die strom­ und spannungs­
proportionalen Messspannungen dann zum
integrierten Analog/Digitalwandler mit
14-Bit-Genauigkeit durch. Über den A/D-
Wandler erhält der Prozessor sämtliche
Informationen in digitaler Form. Auch die
Temperaturabfrage der Endstufe erfolgt
über diesem Weg.
Unten links im Blockschaltbild ist das
Netzteil des ALC 7000 Expert dargestellt.
Neben den Versorgungsspannungen für
die Steuerelektronik werden hier auch die
Ladespannungen erzeugt.
Schaltung
Das ALC 7000 Expert ist zum Laden
bzw. Schnellladen von NC-, NiMH-,
Blei­ und Blei­Gel­Akkus geeignet und
kann darüber hinaus auch eine genaue
Akku­Kapazitätsmessung vornehmen.
Die Überwachung und Steuerung der vier
Lade­/Entladekanäle erfolgt separat, wobei
drei verschiedene Programme gleichzeitig
ausgeführt werden können. Für jeden Kanal
werden die Akkuspannung, der Strom und
die Kapazität gleichzeitig auf dem Display
angezeigt.
Zur Kommunikation mit einem externen
PC ist eine serielle RS­232­Schnittstelle
integriert.
Die große Funktionsvielfalt und die
Unabhängigkeit der Ladekanäle erfordern
einen entsprechenden Schaltungsaufwand.
Zur besseren Übersicht wurde daher das
Gesamtschaltbild des ALC 7000 Expert
in mehrere Teilschaltbilder, die wiederum
in sich geschlossene Funktionsgruppen
bilden, aufgeteilt. Gemessen am Lei­
stungsspektrum ist der Schaltungsaufwand
trotzdem recht übersichtlich.
Die insgesamt vier Teilschaltbilder beste­
hen aus der Mikroprozessor­Steuereinheit
in Abbildung 9, dem Hochstromladezweig
für Kanal 1 und Kanal 2 mit dem PWM
Step-Down-Wandler (Abbildung 10), der
linear geregelten Lade­/Entladeschaltung
für die Kanäle 3 und 4 in Abbildung 11
sowie der in Abbildung 12 dargestellten
Spannungsversorgung.
Mikroprozessor-Steuereinheit
Wir beginnen die detaillierte Schaltungs­
beschreibung nun mit der Mikroprozessor­
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Steuereinheit und den dazugehörigen
externen Komponenten.
Wie bereits aus dem Blockschaltbild er­
sichtlich, arbeitet das ALC 7000 Expert mit
einem 2-Prozessor-System, wobei der erste
Prozessor die Bedien­ und Anzeigefunktion
übernimmt und der zweite Prozessor für die
eigentlichen Ladefunktionen zuständig ist.
Diese Aufgabenteilung bietet zudem den
Vorteil, dass die Programmierung eines
Kanals nicht die Lade­/Entladefunktion
eines anderen Kanals unterbricht.
Doch nun zum Schaltbild der Steu­
ereinheit in Abbildung 9, wo oben das
LC-Display mit 24 Segmentleitungen und
8 Ebenen (COM 0 - COM 7) zu sehen ist.
Sämtliche Displayleitungen sind direkt mit
den zugehörigen Pins des Mikrocontrollers
IC 100 verbunden.
Neben dem LC-Display stehen für die
Ladekanäle als Anzeigeelemente noch die
Leuchtdioden D 100 bis D 103 zur Verfü­
gung, die über die Strombegrenzungswi­
derstände R 100 bis R 103 von Port 1.0 bis
Port 1.3 des Display-Controllers gesteuert
werden.
An Bedienelementen stehen beim
ALC 7000 Expert neben dem Netzschal­
ter 7 Taster zur Verfügung, die direkt mit
Port 6.0 bis Port 6.3 sowie Port 7.0 bis
Port 7.2 verbunden sind. Die mit internen
Pull-Up-Widerständen versehenen Ports
werden dann bei Tastenbetätigungen nach
Masse gezogen. Dieser Prozessor benötigt
an weiterer externer Beschaltung nur noch
die Kondensatoren C 100 bis C 103 zur
Pufferung der Backplane­Spannungen,
den Quarz Q 101 und die dazugehörigen
Kondensatoren C 118 und C 119.
Zwei Datenleitungen, angeschlossen an
Port 3.0 und Port 3.1, dienen zur Kommuni­
kation mit dem Hauptprozessor (IC 101).
Da der Display-Prozessor mit einer inte­
grierten Watchdog-Schaltung ausgestattet
ist, übernimmt dieser zusätzlich eine stän­
dige Überwachung des Hauptprozessors
über die Datenleitung. Solange die richtigen
Informationen empfangen werden, wird
der Reset-Pin des Hauptprozessors (Pin 9)
auf „Low"-Potential gehalten. Sobald
jedoch der Hauptprozessor (IC 101) nicht
mehr korrekt arbeitet, führt der Display-
Controller einen Reset des Hauptprozessors
durch. Nach der Neuinitialisierung stellen
sich dann die „normalen" Betriebsbedin­
gungen wieder ein.
Der für die Steuerung von sämtlichen
Ladefunktionen zuständige Hauptprozessor
arbeitet mit einem Takt von 11,059 MHz.
Der an Pin 18 und Pin 19 extern zu­
gängliche Oszillator ist dazu mit einem
entsprechenden Quarz (Q 100) und den
Kondensatoren C 105, C 106 beschaltet.
Ein ferroelektrisches EEPROM (IC 102)
ist über die I2C­Bus­Leitungen SCL und
SDA mit Port 1.0 und Port 1.1 des Lade­
prozessors verbunden. Das EEPROM dient
zum Backup der Bedienelemente und zum
Speichern der letzten Daten bei einem
Spannungsausfall. Des weiteren werden bei
normalem Betrieb die gemessenen Akku­
Kapazitäten hier gespeichert. Die zuletzt
gespeicherten Daten bleiben bei einem
Netzausfall selbst über Jahre erhalten.
An der 9­poligen Sub­D­Buchse BU
100 steht beim ALC 7000 Expert eine
Standard­ RS­232­Schnittstelle zur Ver­
fügung. Beim Ladeprozessor (IC 101)
werden die Daten an Port 3.1 ausgegeben
und die von einem externen PC kommenden
Steuer­Kommandos an Port 3.0 empfangen.
Der Treiberbaustein des Typs MAX 232
(IC 103) sorgt dabei für die erforderliche
Pegelwandlung. An externen Komponenten
werden in diesem Bereich lediglich die
Elektrolytkondensatoren C 107 bis C 111
benötigt.
Da beim ALC 7000 Expert vorwiegend
analoge Messwerte zu verarbeiten sind,
ist ein A/D-Wandler mit entsprechender
Genauigkeit erforderlich. Der hier einge­
setzte Dual-Slope-Wandler erreicht eine
Genauigkeit von 14 Bit. Die Grundelemente
dieses, trotz kostengünstigen Aufbaus sehr
genauen Wandlers, sind der als invertie­
render Integrator geschaltete Operations­
verstärker IC 104B und der Komparator
IC 104 C. Grundvoraussetzung bei diesem
2-Rampen-Wandler ist, dass die Mess- und
Referenzspannung entgegengesetzte Vor­
zeichen haben.
Die eigentliche Messwert­Abfrage so­
wie die Messung der Referenzspannung
von -2,5 V erfolgt über die beiden 8fach-
Analogschalter IC 107, IC 108 im Multi­
plexverfahren. Jeweils von Pin 3 gelangen
die Messspannungen dann über IC 105A
auf den Integratoreingang.
Bei negativen Messspannungen nimmt
der invertierende Verstärker IC 104 eine
Signalinvertierung vor. Zur Abfrage wird
dann IC 105 A umgeschaltet.
Die Auswahl des Messeingangs erfolgt
über Port 2.0 und Port 2.2 des Lade­
prozessors.
Damit der Offset der OP's keinen Einfluss
auf die Messung hat, ist der positive Ein­
gang von IC 104 B über den Spannungsteiler
R 113, R 114 leicht negativ vorgespannt.
Der nachgeschaltete Komparator
(IC 104 C) schaltet um, wenn die Aus­
gangsspannung des Integrators wieder im
Ruhezustand ist. T 100 erzeugt dann eine
Spannungsflanke an Port 2.5 des Mikro­
controllers IC 101.
Mit D 105 wird die für die Wandlung
erforderliche Referenzspannung von ­2,5 V
generiert.
Hochstrom-Ladeausgänge
Die beiden Hochstrom-Ladeausgänge
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