Werbung
dargestellte Kanal-LED-Anzeige und die
LED zur Anzeige des Blei-Akku-Aktiva-
tor-Impulses mit dem Display-Prozessor
verbunden. Auf der zusätzlichen Anzei-
geplatine sind ausschließlich die LEDs
mit den zugehörigen Strombegrenzungs-
widerständen untergebracht.
USB-Schnittstelle
Die USB-Schnittstelle des ALC 8500
Expert/ALC 8000 basiert auf dem ELV-
USB-Modul UO 100, welches bereits in
verschiedenen ELV-Anwendungen zum
Einsatz kommt. Dieses Modul stellt das
Bindeglied zwischen dem ALC und dem
extern angeschlossenen PC dar, wobei
durch den Einsatz von Optokopplern
eine galvanische Trennung zwischen den
Geräten besteht. Die Spannungsversor-
gung des Moduls erfolgt dabei aus der
USB-Schnittstelle des PCs. Nach dem
Verbinden mit dem USB-Host (PC) meldet
sich das Modul und somit das ALC, wie
bei USB-Geräten üblich, automatisch an.
Das Betriebssystem meldet sich dann mit
„neue Hardware-Komponente gefunden",
und als Bezeichnung des gefundenen Peri-
pherie-Gerätes erscheint „ALC 8xxx".
Diese Bezeichnung ist werksseitig im
EEPROM des Moduls abgelegt.
Nach der automatischen Erkennung
startet der „Assistent für das Suchen neuer
Hardware", und die Installation des Treibers
für das ALC kann erfolgen.
Die Schaltung des im ALC 8500 Expert
eingebauten USB-Moduls ist in Abbil-
dung 29 zu sehen. Das Modul basiert
auf einem Schnittstellenwandler, der die
gesamte Konvertierung der Datensignale
nach RS 232 vornimmt. Zur Mikrocontrol-
ler-Einheit des ALCs sind nur die beiden
Leitungen TXD und RXD erforderlich.
Der Schnittstellenwandler des Typs
FT8U232 wird über Pin 7 und Pin 8 mit dem
USB-Port des PCs verbunden, wobei die
Widerstände R 9, R 10 zur Anpassung die-
nen. Außerdem wird dadurch ein gewisser
Schutz der IC-Eingänge erreicht.
Die RS-232-Signale stehen an den ent-
sprechend bezeichneten Ausgängen (Pin 18
bis Pin 25) zur Verfügung, wobei in unserem
Fall nur die Signale RXD (Pin 24) und TXD
(Pin 25) genutzt werden.
Trotz der komplexen Abläufe innerhalb
des ICs ist die externe Beschaltung gering,
die im Wesentlichen aus der Zuführung
der Betriebsspannung, einer Reset-Schal-
tung, einem Quarz und einem EEPROM
besteht.
Wie bereits erwähnt, kommt die Betriebs-
spannung des Umsetzers vom USB-Port
des PCs, wobei aber unbedingt aus EMV-
Gründen eine sorgfältige Störunterdrü-
ckung direkt an den IC-Pins des Moduls
erforderlich ist.
Als erste Entstörmaßnahme im Betriebs-
spannungsbereich dient das mit L 1 und mit
C 9 bis C 12 aufgebaute Filter. C 1 dient
dabei zur Pufferung am Spannungseingang.
An den Versorgungspins des Wandlers
(IC 2) sind Staffelblockungen zur Stör-
unterdrückung (C 7, C 8, C 13, C 14, C 17,
C 18) vorhanden. Eine von der digitalen
Versorgung über R 1, C 4, C 5 entkoppelte
Spannung dient zur Versorgung des internen
Oszillators an Pin 30.
Die Reset-Schaltung ist mit dem Tran-
sistor T 1 und seiner Beschaltung, bestehend
aus R 6, R 11, R 12 und C 19, realisiert. Im
Einschaltmoment sorgt der Kondensator
C 19 dafür, dass der Transistor gesperrt ist
und der Reset-Eingang (Pin 4 von IC 2) auf
„low" liegt. Somit wird das IC in einen
definierten Einschaltzustand versetzt.
Weniger als eine Millisekunde, nachdem
die 5-V-Betriebsspannung ansteht, ist der
Kondensator so weit geladen, dass T 1
durchschaltet und so den Reset aufhebt.
Das Taktsignal für IC 2 wird mittels des
Quarzes Q 1 und der Lastkondensatoren
C 2 und C 3 generiert. Der hier erzeugte
6-MHz-Takt wird IC-intern durch ent-
sprechende Vervielfacher auf maximal
48 MHz hochgetaktet.
In dem als EEPROM ausgelegten Spei-
cher IC 1 sind die Erkennungsdaten des
USB-Moduls abgelegt. Mit diesen Daten
kann das Modul vom angeschlossenen
Hinterlegt sind die Vendor-ID (Hersteller-
Description String" (Produktname) und
die Seriennummer. Die Kommunikation
zwischen dem USB-Controllerbaustein
IC 2 und dem EEPROM erfolgt über eine
so genannte Microwire-Verbindung. Drei
„Verbindungsleitungen" sind hierfür
notwendig: „CS" = Chip Select, „SK" =
Clock und „Din", „Dout" = Datenein- und
-ausgang.
Mit diesen wenigen Bauteilen ist
das IC schon voll funktionsfähig. Zur
Signalisierung der Sende- bzw. Emp-
fangsaktivität (Tx und Rx) auf der
sätzlich noch die beiden LEDs D 1 und D
2 auf dem Modul.
Das TXT-Signal des Wandlerbausteins
wird auf den Treibertransistor T 2 gekop-
pelt, in dessen Kollektorzweig sich die im
Optokoppler IC 4 integrierte Sendediode
und der Strombegrenzungswiderstand R 15
das Signal dann galvanisch entkoppelt
zur Verfügung und wird danach mit dem
nachgeschalteten Schmitt-Trigger-Gatter
IC 5 C aufbereitet.
Die vom Mikrocontroller des ALC kom-
menden Informationen gelangen zunächst
auf das Gatter IC 5 B und dann auf den mit
IC 5 A, IC 5 D aufgebauten Treiber für die
in IC 3 integrierte Sendediode.
Der Transistor des Optokopplers IC 3
liefert die vom ALC kommenden In-
formationen galvanisch entkoppelt zum
Schnittstellenbaustein (IC 2).
Auf der ALC-Seite wird die Sendediode
von IC 3, das Schmitt-Trigger-Gatter IC 5
und der Transistor des Optokopplers IC 4
mit einer über ST 1, Pin 11 zugeführten
Spannung versorgt. Hier dienen C 22 bis
C 24 zur Störunterdrückung und C 25 zur
Pufferung.
Analog-Digital-Wandler
Der A/D-Wandler des ALC 8500 hat die
Aufgabe, alle analogen Messwerte inner-
halb des Gerätes in digitale Daten für den
Mikrocontroller umzusetzen. Da innerhalb
des ALCs eine ganze Reihe von analogen
Messwerten zu verarbeiten sind, ist eine
Messwertabfrage im Multiplexverfahren
erforderlich. Der Schaltungsbereich des
A/D-Wandlers ist in Abbildung 30 darge-
stellt. Hier handelt es sich um einen sehr
genauen Dual-Slope-Wandler mit 14 Bit
Genauigkeit und vorgeschaltetem Analog-
Multiplexer. Die Grundelemente dieses
trotz kostengünstigen Aufbaus sehr ge-
nauen Wandlers sind der als invertierender
Integrator geschaltete Operationsverstärker
IC 5 D und der Komparator IC 5 C. Das
Grundprinzip dieses Wandlers basiert
darauf, dass die Referenzspannung und
die Mess-Spannung entgegengesetzte
Vorzeichen haben.
Die über R 47 mit Spannung versorgte
Referenzdiode D 2 liefert eine Referenz-
spannung von -2,5 V, die eine geringe Drift
aufweist. Sowohl die Referenzspannung
als auch alle zu erfassenden Messwerte
gelangen auf die Eingangs-Multiplexer
IC 1 und IC 2, die wiederum vom Haupt-
Mikrocontroller über die Signale A0 bis A2
und EN-1, EN-2 gesteuert werden. Vom
Ausgang des Mikrocontrollers gelangen
alle analogen Spannungswerte über R 48
auf den Pufferverstärker IC 5 A, an dessen
Ausgang die Analogwerte dann niederoh-
-
mig zur Verfügung stehen.
Die Schalterstellung des Multiplexers
IC 4 A ist davon abhängig, ob positive
oder negative Messwerte zu verarbeiten
sind. Negative Mess-Spannungen werden
mit Hilfe des invertierenden Verstärkers
IC 5 B invertiert.
Mit IC 5 D und externer Beschaltung ist
ein Integrator aufgebaut, dessen Integra-
tionskondensator C 1 im Ruhezustand
über den CMOS-Schalter IC 4 B kurzge-
schlossen ist. Sobald IC 4 B umschaltet,
liegt am Integrationswiderstand R 1 der
zu erfassende Messwert an.
Die Spannung an IC 5 D, Pin 14, wandert
in negativer Richtung, wobei die Steigungs-
geschwindigkeit von der Amplitude des
15
Werbung
