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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK USV-Batteriespannungsanzeige. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile Der Autor schlägt vor, eine Mikrocontroller-Batteriespannungsanzeige in die unterbrechungsfreie Stromversorgung Masterguard A1000 einzubauen. Bei der unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) Modell Masterguard A1000 wird nach Ablauf der Garantiezeit der Batterie automatisch eine Warnung über die Notwendigkeit eines Austauschs aktiviert – die Schwellenspannungsanzeige an der Batterie blinkt und in regelmäßigen Abständen ertönt ein akustisches Signal . In diesem Modus erfüllt die standardmäßige Batteriespannungsanzeige ihre Funktion nicht. Dieses Phänomen wird auch nach dem selbstständigen Austausch der Batterien durch neue beobachtet. Dies kann natürlich durch Kontaktaufnahme mit einem Service-Center gelöst werden, wo die Batterien ausgetauscht und die Warnsignale zurückgesetzt werden, oder wenn die entsprechende Software verfügbar ist, kann der Benutzer dies alles selbst tun. Wenn solche Optionen jedoch aus irgendeinem Grund nicht verfügbar sind, können Sie die unten beschriebene Methode verwenden. Um dieses Problem zu lösen, wird ein Gerät vorgeschlagen, das eine Stufenspannungsanzeige an der Batterie und einen Logikanalysator des USV-Betriebsmodus darstellt. Mit dem Gerät können Sie die Batteriespannungsanzeigefunktion und die Tonsignale mit minimalem Eingriff in das USV-Design wiederherstellen. Die Spannungsanzeige ist auf dem PIC12F675-I/P MK montiert; sie enthält alles, was zur Organisation einer solchen Anzeige erforderlich ist – einen ADC, Ausgänge, die eine direkte Steuerung von LEDs ermöglichen, und die Möglichkeit, mit einem internen Taktgenerator zu arbeiten. Der USV-Betriebsmodusanalysator basiert auf den logischen Elementen der Mikroschaltung K561LA7 und ist für die Ausgabe akustischer Warnsignale verantwortlich. Das Gerätediagramm ist in Abb. dargestellt. 1. Das Gerät erhält +5 V Strom direkt von der USV-Steuerplatine. Der DD2-Chip enthält eine Spannungsanzeige an der Batterie. Die Widerstände R1 und R3 dienen zur Aufteilung der Eingangsspannung der Batterie, die aus drei in Reihe geschalteten Batterien mit einer Nennspannung von 12 V und einer Kapazität von 7,2 Ah besteht. Mit diesem Teiler wird die Spannung an der Batterie (36 V) an die zulässigen Werte für den MK angeglichen. Pin 5 des DD2-Mikrocontrollers ist per Software als ADC-Eingang konfiguriert und die Pins 2, 3, 6 und 7 sind als Ausgänge konfiguriert. Letztere sind mit den Schwellenspannungsanzeige-LEDs verbunden, die zusammen mit Löschwiderständen auf der USV-Steuerplatine installiert und in Form einer Säule mit fünf Anzeigen auf dem vorderen Bedienfeld angeordnet sind.
Aufgrund der fehlenden Anzahl an Pins am verwendeten MK wird eine LED nicht verwendet, sie leuchtet ständig – ihre Kathode ist mit der Minusleitung des Geräts verbunden. Die übrigen LEDs leuchten abhängig von der Spannung am oberen Anschluss des Widerstands R1 im Stromkreis. So leuchtet die zweite LED auf, wenn die Batteriespannung 33 V (Mindestwert) erreicht, die dritte - 36 V, die vierte - 37,8 V, die fünfte - 41,4 V. Der letzte Wert entspricht dem vollständigen Ladezustand jeder Batterie ( 3x13,8 = 41,4 V). So lässt eine leuchtende Säule aus fünf Spannungsanzeige-LEDs darauf schließen, dass sich die USV-Batterie in einem geladenen Zustand befindet. Die Berechnung der in den MK-Speicher eingegebenen Koeffizienten ist in der Tabelle angegeben. Es wird davon ausgegangen, dass die Spannung einer vollständig geladenen Batterie 13,8 V beträgt, die einer vollständig entladenen Batterie 11 V, wobei Zwischenwerte willkürlich gewählt werden. Die Koeffizienten werden unter der Bedingung berechnet, dass die Eingangsspannung des MK ADC 5 V dem Wert 1024 entspricht. Tabelle
Wie oben erwähnt, ist der USV-Betriebsmodusanalysator auf den logischen Elementen des DD1-Chips aufgebaut und für das Senden von Tonsignalen verantwortlich. Die Eingänge des Elements DD1.1 sind mit der Kathode der „Alarm“-LED der USV verbunden, die durch Anlegen eines niedrigen Pegels an die Kathode gesteuert wird. Im Normalzustand leuchtet die LED „Alarm“ nicht, an ihrer Kathode und an den DD1.1-Eingängen liegt ein High-Pegel an. Wenn in der USV eine Notfallsituation auftritt, leuchtet die LED „Emergency“ auf und an den Eingängen des Elements DD1.1 erscheint ein niedriger Pegel. Dementsprechend erscheint an seinem Ausgang ein einzelnes Signal, das zum GP3 DD2-Eingang geht und alle vier an den MK-Ausgängen angeschlossenen LEDs in einen Blinkmodus versetzt. Die LEDs des Spannungsmessers schalten sich im Abstand von einer halben Sekunde ein und aus. Das gleiche Einzelsignal gelangt über die offene Diode VD1 und den Begrenzungswiderstand R2 zur Basis des Transistors VT1 und öffnet diesen, wodurch das Relais K1 betätigt wird. Seine geschlossenen Kontakte versorgen den USV-Tongeber mit Strom – ein kontinuierliches Tonsignal ist zu hören. Nach Beseitigung der Notfallsituation erlischt die LED „Emergency“. Die Spannungsanzeige am MK DD2 kehrt in den Spannungsmessmodus an der USV-Batterie zurück, Relais K1 öffnet den Stromkreis des Schallgebers. Wenn die USV diesen Stromkreis im Normalzustand nicht öffnet, erzeugt der Schallgeber periodische Signale. Der untere Eingang des DD1.2-Elements in der Schaltung ist mit der Kathode der Bypass-LED verbunden und wird auch von einer Low-Pegel-Versorgung gesteuert. Im Normalzustand leuchtet auch die Bypass-LED nicht, an ihrer Kathode und an Pin 6 des DD1.2-Elements liegt ein High-Pegel an. Am oberen Eingang von DD1.2 im Diagramm befindet sich ebenfalls ein einzelnes Signal, daher wird dessen Ausgang auf einen niedrigen Pegel gesetzt. Wenn Sie den „Bypass“-Modus einschalten, ändert sich an Pin 6 des Elements DD1.2 der High-Pegel in Low und an seinem Ausgang erscheint ein High-Pegel, der wie im ersten Fall das Relais K1 auslöst und verbindet der Tongeber der USV. Der Sender beginnt, Tonsignale auszusenden, die Betriebsart der Spannungsanzeige bleibt gleich – die Spannung an der Batterie wird gemessen und angezeigt. Nach Deaktivierung des Bypass-Modus erlischt die entsprechende LED und die Tonsignale erlöschen. Die Eingänge des Elements DD1.3 sind mit der Kathode der „Network“-LED der USV verbunden. Im Normalzustand ist bei vorhandener Eingangsspannung vom Netz die LED eingeschaltet und an den Eingängen dieses Elements liegt ein Low-Pegel an. Am Ausgang des Elements DD1.4 liegt ebenfalls ein Nullsignal an - Relais K1 ist stromlos, die Batteriespannungsanzeige funktioniert. Bei Ausfall der Netzspannung schaltet die USV auf Batteriebetrieb um, die LED „Netzwerk“ erlischt. Am Ausgang des Elements DD1.4 erscheint ein einzelnes Signal, das das Relais K1 einschaltet und über die geschlossenen Kontakte Versorgen Sie den Tonsender mit Strom – das Tonsignal wird eingeschaltet. Die Anzeige zeigt den Spannungspegel an der USV-Batterie an. Nachdem die Netzspannung erscheint, schaltet die USV auf Netzstrom um, der Batterielademodus und die „Netzwerk“-LED leuchten auf. Relais K1 wird ausgeschaltet. Die Spannungsanzeige zeigt den Spannungspegel des Akkus im Lademodus an. Die Batteriespannungsanzeige mit USV-Betriebsmodus-Analyseschaltungen ist auf einem Steckbrett mit den Maßen 43 x 43 mm montiert. Das Gerät verwendet das RES55A-Relais, Pass RS4.569.607. Der Mikrocontroller PIC12F675-I/P wird von einem Programm gesteuert, das in seinem nichtflüchtigen Speicher aufgezeichnet ist. Das Programm wurde in der Umgebung „MikroBasic PRO for PIC V3.2“ entwickelt und kompiliert, die neueste Version kann von mikroe.com heruntergeladen und mit einer Demolizenz genutzt werden, da der Programmcode 2 kByte nicht überschreitet. Als Nachteil des vorgeschlagenen Geräts ist anzumerken, dass nach dem Einschalten des USV-Batteriezustandstestmodus kein Tonsignal ertönt. Vor Beginn der Arbeiten ist es erforderlich, alle externen geeigneten Kabel von der USV zu trennen, die U-förmige Abdeckung zu entfernen und die Batterien zu entnehmen. Das USV-Bedienfeld ist an der Frontabdeckung befestigt. Um es zu entfernen, müssen Sie vier Schrauben im Inneren des Gehäuses lösen. Das Steckbrett mit dem montierten Gerät wird über Leiter mit den im Diagramm angegebenen Punkten auf dem USV-Bedienfeld verbunden. Die Bezeichnungen im Diagramm entsprechen den Beschriftungen auf dem USV-Bedienfeld von der Teileseite. Alle links im Diagramm dargestellten Leiter werden an den angegebenen Punkten angelötet. Die im Diagramm rechts gezeigten Leiter weisen jedoch Merkmale an den Verbindungspunkten auf. Nach dem Anschluss der MK-Ausgänge an die Punkte auf dem USV-Bedienfeld müssen die von diesen Punkten kommenden gedruckten Leiter durchtrennt werden. Sie können die Kathode der LD511-LED auch an Pin 10 des U502-Chips anschließen. Wenn diese Verbindung nicht hergestellt wird, blinkt die LD511-LED (unten in der Batteriespannungsanzeige) ständig. Nach der Herstellung der oben genannten Verbindungen wird das Bedienfeld an seinem Platz in der Frontabdeckung befestigt und die Geräteplatine in einem freien Bereich daneben mit Schmelzkleber befestigt. Das Aussehen der resultierenden Struktur ist in Abb. dargestellt. 2.
Anschließend werden die Relaiskontakte in Reihe mit dem Schallgeber geschaltet, der sich auf der oberen länglichen Platine der USV befindet. Schneiden Sie dazu vorsichtig die Leiterbahn oben auf der Platine zwischen Kondensator C35 und Schallgeber BZ1 durch und löten Sie die Drähte des Relais von der Unterseite der Platine an den Pluspol von Kondensator C35 und den Ausgang des Schallgebers am nächsten an C35. Es bleibt nur noch, den vom R1R3-Teiler des Geräts kommenden Leiter an den Pluspol der USV-Batterie anzuschließen. Dies kann an der Stelle erfolgen, an der der Pluspol der Batterie an der 30-A-Sicherung mit der Hauptplatine verbunden wird. Dazu wird der Leiter vom Gerät im Abstand von 10 mm von der Isolierung befreit und in den Stecker geklemmt des Pluskabels von der Batterie (rotes Kabel). Anschließend Frontabdeckung wieder aufsetzen, Batterien einbauen und anschließen, U-förmige Abdeckung schließen – die USV ist betriebsbereit. Das Programm und die Firmware des Mikrocontrollers können heruntergeladen werden von ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/08/meter_bat.zip. Autor: M. Tkachuk
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