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Display-Hinterleuchtung
D1
D2
D3
D4
D5
D6
+UB1
T1
BC848C
ST6
D20
C40
+
C39
Lüfter
ZPD12V
10u
100n
25V
SMD
ST5
D21
R50
T6
1K
1N4001/SMD
BC875
IC2
+5V
11
A0
10
A1
9
A2
13
0
14
R9
1
15
3
U-Mess
180K
2
I/O
R10
12
I Entl.
180K
3
R11
1
I Laden
180K
4
R12
6
5
180K
5
/EN
2
6
R52
7
4
180K
7
VEE
CD4051
Temp.
Endstufe
100K
R55
C6
D7
100n
SMD
-U
B
Bild 7: Mikroprozessor-Steuereinheit des Lademoduls ALC 100
Schaltung
Die Schaltung des ALC-100-Lademo-
duls ist in die beiden Teilschaltbilder Mi-
kroprozessor-Steuereinheit und Analogteil
aufgeteilt. Während der Digitalteil in ers-
ter Linie den zentralen Mikrocontroller mit
Display und den genauen Dual-Slope-AD-
Wandler beinhaltet, sind im Analogteil der
PWM-Step-down-Schaltregler des Lade-
kanals und der als Linearregler ausgeführ-
te Entladekanal dargestellt.
Mikroprozessor-Steuereinheit
Die detaillierte Schaltungsbeschreibung
beginnen wir mit der Mikroprozessor-Steu-
ereinheit in Abbildung 7. Zentrales Bau-
element ist dabei der Single-Chip-Mikro-
controller (IC 1), der alle Steueraufgaben
innerhalb des Moduls übernimmt und di-
rekt die Anzeige der Daten auf dem Dis-
play vornimmt.
Das Display verfügt über insgesamt acht
COM-Leitungen und 16 Segmentleitungen
und ist direkt mit den entsprechenden Port-
anschlüssen des Mikrocontrollers verbun-
den. Das Gleiche trifft auch auf die insge-
samt 6 Bedientaster des Lademoduls zu. Da
der Controller über interne Pull-up-Wider-
stände verfügt, ist in diesem Bereich keine
weitere externe Beschaltung erforderlich.
Beim Lademodul sind vorwiegend ana-
loge Messwerte zu verarbeiten. Daher ist
ein A/D-Wandler mit entsprechender Ge-
LC-Display
+5V
D19
13 14 15 16
20
19
18
17
4 5 6 7 8 9 10 11 12
T2
C7
R14
BC848C
47R
270n
IC5
6
-
IC5
7
+
B
10
5
+
+
C
8
+
TLC274
9
-
AD-Wandler
TLC274
nauigkeit erforderlich. Der hier eingesetz-
te Dual-Slope-Wandler erreicht eine Auf-
lösung von 14 Bit. Die Grundelemente
dieses trotz kostengünstigen Aufbaus sehr
genauen Wandlers sind der als inver-
tierender Integrator geschaltete Operati-
onsverstärker IC 5 B und der Kompara-
tor IC 5 C. Grundvoraussetzung bei diesem
2-Rampen-Wandler ist, dass die Mess- und
Referenzspannung entgegengesetzte Vor-
zeichen haben.
Die eigentliche Messwert-Abfrage so-
wie die Messung der Referenzspannung
von -2,5 V erfolgt über den 8fach-Analog-
schalter IC 2 im Multiplexverfahren. Von
Pin 3 gelangen die Messspannungen dann
auf den Integratoreingang. Die Auswahl
des Messeingangs erfolgt über Port 4.0 bis
4.2 und Port 5.0 des Prozessors.
Der nachgeschaltete Komparator (IC 5 C)
schaltet um, wenn die Ausgangsspannung
des Integrators wieder im Ruhezustand ist.
T 2 erzeugt dann eine Spannungsflanke an
Port 1.0 des Mikrocontrollers IC 1.
Mit D 7 wird die für die Wandlung
erforderliche Referenzspannung von -2,5 V
generiert. Die Referenzspannung wird dann
über den Integrationswiderstand R 52, Pin 1
des Multiplexers IC 2 zugeführt. Eine zur
Akkuspannung proportionale Spannung ge-
langt über den Integrationswiderstand R 9
zum Multiplexer des integrierenden AD-
Wandlers, und zum Ladestrom bzw. Entla-
destrom proportionale Messspannungen
werden über R 10 und R 11 zugeführt. Der
+5V
LCD1
15
IC1
KS57C21516
16
C1
3
2
1
32
31
29 30
100n
SMD
Mikrocontroller
TA1
TA2
TA3
TA4
TA5
TA6
+5V
IC3
1
5
2
SDA
6
3
SCL
7
EEPROM
FM24C04
8
16
4
IC3
IC2
IC5
FM24C04
CD4051
TLC274
4
8
11
C2
C3
C4
C5
100n
100n
100n
100n
SMD
SMD
SMD
SMD
-U
B
Q1
4.194304
C8
C9
C10
C11
C12
C13
MHz
100n
100n
100n
100n
22p
22p
SMD
SMD
SMD
SMD
SMD
SMD
IC4
1
10
9
A
+5V
2
15
4
CD4053
IC4
C15
+5V
12
14
D8
13
11
C
100u
16V
CD4053
Spannungs-Inverter
Temperatursensor SAX 1 überwacht am
Kühlkörper die Endstufentemperatur.
Ein ferroelektrisches EEPROM (IC 3)
ist über die I
2
C-Bus-Leitungen SCL und
SDA mit Port 3.0 und Port 3.1 des Mikro-
prozessors verbunden. Das EEPROM dient
zum Backup der Bedienelemente und zum
Speichern der letzten Daten bei einem Span-
nungsausfall. Des Weiteren werden bei
normalem Betrieb die gemessenen Akku-
kapazitäten hier gespeichert. Die zuletzt
gespeicherten Daten bleiben bei einem
Netzausfall selbst über Jahre erhalten.
Die LED-Hinterleuchtung des LC-Dis-
plays erfolgt mit sechs Side-Looking-
Lamps (D 1 bis D 6). Jedes Anzeigeele-
ment enthält dabei zwei in Reihe geschal-
tete Leuchtdioden. Aktiviert wird die Be-
leuchtung mit Hilfe des Transistors T 1, der
wiederum von Port 7.2 des Mikrocontrol-
lers gesteuert wird.
Der Mikrocontroller arbeitet mit einem
Takt von 4,19 MHz. Dazu ist der an Pin 17
und Pin 18 extern zugängliche Oszillator
mit einem Quarz (Q 1) und den Kondensa-
toren C 12 und C 13 beschaltet.
Während der Programmieradapter PRG 1
ausschließlich in der Produktion zur Pro-
grammierung des Mikrocontrollers benö-
tigt wird, sorgt der Kondensator C 14 für
einen definierten Reset des Controllers beim
Anlegen der Versorgungsspannung.
Eine negative Hilfsspannung (-U
ca. 3 V – 4 V wird mit Hilfe der in IC 4
integrierten CMOS-Schalter C 15, C 16,
16
IC4
6
EN
7
Analog/Digital
8
CD4053
+5V
PRG1
Vpp
VDD
SDAT
SCLK
Reset
Vss
C14
470n
SMD
IC4
3
B
+5V
5
CD4053
D9
-U
B
C16
BAT43
+
100u
BAT43
16V
) von
B
5
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