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somit der Reset-Pin des Prozessors führen
„Low"-Pegel.
Sobald die Display-Ansteuerung nicht
mehr arbeitet, gibt IC 7 B den Oszillator
frei, und nach einem Reset des Controllers
stellen sich die „normalen" Betriebsbedin-
gungen wieder ein.
Betrachten wir als nächstes den mit dem
4fach Operationsverstärker IC 8 C, D und
externen Komponenten aufgebauten Dual-
Slope AD-Wandler des ALM 7010, der im
Schaltbild unterhalb des Mikrocontrollers
eingezeichnet ist.
Der Wandler zur Erfassung der analo-
gen Messwerte erreicht eine Genauigkeit
von 14 Bit. Die Messwertabfrage erfolgt
im Multiplexverfahren über den 8fach
Analogschalter IC 6. Neben dem Lade-
strom (3), dem Entladestrom (4) und der
Akkuspannung (5) werden noch 3 unter-
schiedliche Temperaturwerte (Trafo, End-
stufe und Akkugehäuse BU 1) erfasst. Im
Superschnell-Lademodus ist die Erfassung
der Akku-Gehäusetemperatur unbedingt
erforderlich. Nur wenn die Akkutemperatur
innerhalb des zulässigen Fensters von +15
C bis +45
C liegt, ist die Superschnell-
o
o
Ladung zulässig. Der externe Sensor ist an
die Klinkenbuchse BU 1 anzuschließen.
Nach dem Aufintegrieren der Messwerte
über die Widerstände R 30, R 31, R 33,
R 34 und R 71 erfolgt die Deintegration
über R 29. Für die Kommunikation mit
einem PC ist das ALM 7010 mit einer
Standard-V24-Schnittstelle ausgestattet,
die an der 9-poligen Sub-D-Buchse BU 2
zur Verfügung steht. Der extern lediglich
mit 5 Elkos beschaltete Treiber-Baustein
des Typs MAX 232 (IC 20) sorgt für eine
entsprechende Pegelwandlung.
Analogteil
Bevor wir uns mit der getakteten Lade-
schaltung befassen, kommen wir erst zu der
im unteren Bereich des Analogschaltbildes
(Abbildung 2) dargestellten Lade- und
Betriebsspannungsversorgung des Akku-
Lade-Messgerätes.
Die 230-V-Netzwechselspannung wird
der Schaltung an der Schraubklemme KL 1
zugeführt und gelangt über den 2-poligen
Netzschalter S 1 und die Schmelzsicherung
SI 1 auf die Primärwicklung des 100-VA-
Netztransformators.
Die erste Sekundärwicklung gibt eine
Wechselspannung von 2 x 8 V mit 500-mA-
Strombelastbarkeit ab und dient zur Spei-
sung der gesamten digitalen und analogen
Steuerelektronik des ALM 7010.
Nach der Mittelpunkt-Zweiweggleich-
richtung mit den Dioden D 29 und D 31
gelangt die positive unstabilisierte Gleich-
spannung über die Entstördrossel L 4 auf
den Pufferelko C 25 und auf Pin 1 des
Festspannungsreglers IC 12. Ausgangsseitig
liefert IC 12 eine stabilisierte Spannung von
5 V, die direkt zur Versorgung sämtlicher
digitaler Baugruppen des Gerätes dient.
Während die Schwingneigung des
Reglers mit C 26 verhindert wird, sind die
Keramikkondensatoren C 27 bis C 33 zur
hochfrequenten Störabblockung direkt an
den Versorgungspins der einzelnen inte-
grierten Schaltkreise angeordnet.
Die Spannung zur Versorgung der ana-
logen Komponenten wird mit Hilfe des
Siebgliedes L 5, C 40 aus der stabilisierten
Versorgungsspannung gewonnen. Auch
hier sind die HF-Abblock-Kondensato-
ren C 41 bis C 43 direkt an den entspre-
chenden Versorgungspins der ICs positio-
niert. C 40 dient zur Pufferung der Versor-
gungsspannung des Analogteils.
Über die mit D 30 und D 32 aufgebaute
Mittelpunkt-Zweiweggleichrichtung wird
der Negativregler (IC 13) versorgt. Die
eingangsseitige Pufferung erfolgt mit C 44
und C 48 dient zur Schwingneigungsunter-
drückung. C 46, C 47, C 49, C 50 und C 54
sind auch hier direkt an die negativen Ver-
sorgungspins der einzelnen Schaltkreise
positioniert.
Zur Spannungsversorgung des Leis-
tungsteils (PWM-Abwärts-Schaltregler)
liefert die zweite Sekundärwicklung des
Netztrafos eine Spannung von 27 V bei
3,5-A-Strombelastbarkeit. Nach der Brü-
ckengleichrichtung mit D 33 bis D 36
nimmt der Pufferelko C 39 eine Glättung
der unstabilisierten, zur Versorgung des
PWM-Schaltreglers dienenden Spannung
vor. Störspitzen werden mit C 34 bis C 37
unterdrückt.
Die Steuerung des Entladestroms des
ALM 7010 übernimmt der Mikrocontroller
durch ein pulsweiten-moduliertes Signal
an Port 3.5 (Pin 15). Das PWM-Signal
des Prozessors gelangt über den Puffer-
Verstärker IC 10 A auf das mit R 56 und
C 51 aufgebaute R/C-Glied zur Mittelwert-
bildung. Die durch Integration gewonnene
Steuergleichspannung wird anschließend
über den Spannungsteiler R 57, R 58 dem
nicht-invertierenden Eingang des mit
IC 10 D aufgebauten Stromreglers zuge-
führt.
Die Freigabe des Entlade-Mode erfolgt
durch ein High-Signal an Port 3.3 des Mi-
krocontrollers (IC 2). Solange Port 3.3 des
Controllers Low-Pegel führt, bleibt der Tran-
sistor T 14 über die Diode D 25 gesperrt.
Im Entlade-Mode wird eine dem Aus-
gangsstrom proportionale Messspannung
am Entlade-Shunt R 63 gewonnen und
über R 62 dem invertierenden Eingang des
für die Entladestromregelung zuständigen
Operationsverstärkers IC 10 D zugeführt.
Dieser dem Entladestrom proportionale
Ist-Wert wird mit dem integrierten PWM-
Signal am nicht-invertierenden Eingang
verglichen.
Der Ausgang des OPs (IC 10 D) steuert
über R 60 den Emitterfolger T 14 und dieser
wiederum den Endstufentransistor T 12, so
daß der Regelkreis wieder geschlossen ist.
R 59 dient zur leichten Vorspannung des
invertierenden OP-Eingangs und C 21 zur
Schwingneigungsunterdrückung. Hoch-
frequente Störeinflüsse werden mit C 19
und C 20 verhindert.
Im Entlademode erhalten wir einen zum
Strom proportionalen Spannungsabfall am
Shunt R 53. Dieser Spannungsabfall wird
mit dem als invertierenden Verstärker ge-
schalteten Operationsverstärker IC 10 C
um den Faktor 8,2 verstärkt und über den
AD-Wandler (IC 8 C, D) dem Mikrocon-
troller zugeführt.
Zur Auswahl des ALM 7010 Lade- bzw.
Entladekanals dient das Leistungsrelais
RE 1. Die Aktivierung des Relaistreibers
T 13 erfolgt vom Mikrocontroller (Port 3.2).
Im Lade-Mode erhalten wir ebenfalls
einen stromproportionalen Spannungs-
abfall an R 53, jedoch mit umgekehrter
Polarität als im Entlademode. Mit dem als
nicht-invertierenden Verstärker arbeitenden
Operationsverstärker IC 10 B erfolgt eine
9,2fache Spannungsverstärkung. Das an
Pin 7 verstärkt zur Verfügung stehende
„Ist-Signal" dient über den CMOS-
Schalter IC 14 A zur Steuerung des Step-
Down-Wandlers. Gleichzeitig erhält der
Mikrocontroller über den AD-Wandler
die „Ist-Größen". Während C 53 in erster
Linie zur Schwingneigungsunterdrückung
dient, verhindert C 52 hochfrequente Ein-
kopplungen auf dem Messverstärker. Die
Erfassung des Akku-Spannungsverlaufs
erfolgt über den Spannungsteiler R 54 und R
55. Je nach Ladeverfahren (Konstantstrom
oder Konstantspannung) wird über IC 14
A die heruntergeteilte Ausgangsspannung
oder die stromproportionale Spannung am
Ausgang des IC 10 B zur Steuerung des
Step-Down-Wandlers zurückgekoppelt und
auf den invertierenden Eingang des IC 8 B
geführt. Diese Stufe bildet den Regler für
die Stabilisierung des Ausgangsstromes
(Konstantstromladung) oder der Ausgangs-
spannung (Konstantspannungsladung).
Die Soll-Vorgabe erfolgt durch ein
PWM-Signal vom Mikrocontroller. Nach
der Mittelwertbildung mit R 56 und C
51 wird die Soll-Vorgabe dem Regler an
seinem nicht-invertierenden Eingang (Pin
5) zugeführt.
Der linear arbeitende Regler (IC 8 B
mit Zusatzbeschaltung) vergleicht die
Eingangsgrößen (Soll-Spannung an Pin 5
und Ist-Spannung an Pin 6) miteinander
und steuert über seinen Ausgang (Pin 7)
das mit IC 9 A aufgebaute Stellglied.
Unabhängig von der Zeitkonstante des
Reglers ist mit Hilfe des Transistors T 10
der Ladevorgang vom Mikrocontroller
(Port 3.4) abschaltbar. Des Weiteren ist eine
schnelle Abschaltung über die mit IC 9 B
7
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