Bidirektionaler Chargemanager 2010

Beginn: Planung: 1.2.2004
Typ: Hardware/Modifikation
Momentane Phase: Planung
Projektbeschreibung: Das Projekt kam mir in den Sinn, als ich darüber nachdachte, dass der Charge Manager 2010 zwar über eine serielle Schnittstelle (Nullmodemkabel) angesteuert wird, jedoch nur der Datentransfer in eine Richtung - vom Charge Manager zum PC - implementiert ist.

Man könnte also die bislang nicht beschaltete Rückrichtung benutzen, um folgende Dinge zu steuern:
  • Automatische Programmansteuerung
  • Trennen und wiederanschließen einzelner Schächte

Der Charge Manager besitzt ein recht eigenwilliges "Ein-Tasten-Bedieninterface", das heißt, dem Benutzer steht nur eine Taste zur Verfügung, um die Programmauswahl zu tätigen. Bestimmte Menüpunkte werden also immer fortgeschalten, bis ein interner Timer ca. 3 Sekunden zurückgezählt hat. Dann gilt der Menüpunkt als akzeptiert. Zwar scheint das System auf den ersten Blick dank seiner Simplizität recht schön bedienbar, es geht einem aber relativ schnell auf die Nerven. Vorallem, wenn man vier Akkus zusammen einlegen will, und bei jedem 6 Sekunden warten muss (3 für die Programmauswahl, 3 für die Kapazitätsauswahl).

Lösungsansatz: Ein Mikrocontroller, z.B. ein AVR AT90S2313, der über ein integriertes UART verfügt, wird zur Steuerung der Befehle verwendet. Die Pegelkonvertierung der -12/+12V zu TTL-kompatiblen Signalen übernimmt ein MAX232. Die Versorgungsspannung wird aus dem Charge Manager gewonnen, dort müsste eigentlich eine geregelte +5V-Spannungsquelle vorhanden sein. Fünf Portpins des Mikrocontrollers steuern jeweils kleine Relais an: vier davon in Serie zu den vier Ladeschächten (Standardstellung: schließen), eines (möglicherweise ein DIL-Relais) paralell zu dem Ein-Tasten-Druckknopf.

Nun kann der Mikrocontroller dazu veranlasst werden, momentan ladende Akkus abzuschalten und wieder hinzuzuschalten, z.B. wenn mehrere Lade-Entladezyklen hintereinander ausgeführt werden sollten. Ausserdem kann der Mikrocontroller auf Wunsch automatisch ein Programm auswählen, indem er für den Benutzer die Eingabetaste "bedient". Wichtig bei der Ausführung wird sein, dass die Relais, die seriell zu den Schächten geschaltet werden eine hohe Strombelastung verkraften müssen, da z.B. Mono-Akkus beim Laden eines leeren oder Entladen einer vollen Zelle einen sehr hohen Strom liefern können (als grobe Abschätzung würde ich das ganze so auf 2A auslegen).
Mögliche Probleme: Als einziges Problem sehe ich den sehr knapp bemessenen Platz im Gehäuse des Charge Manager 2010. Dies könnte umgangen werden, indem man den Mikrocontroller in einem externen Gehäuse unterbringt, und an das Gehäuse des Charge Manager eine Buchse anbringt, die über folgende Signale verfügt:
  • GND
  • Vcc
  • RS232 Tx (evtl. zum "mitlauschen" was der µC sendet)
  • RS232 Rx
  • Schacht 1a
  • Schacht 1b
  • Schacht 2a
  • Schacht 2b
  • Schacht 3a
  • Schacht 3b
  • Schacht 4a
  • Schacht 4b
  • Bedienknopf A
  • Bedienknopf B
Im schlimmsten Fall wären also 14 Datenleitungen zu übertragen, das könnte man geschickt durch eine 15-polige Sub-D Buchse (bekannt z.B. als Joystickanschluss beim PC) lösen. Möglicherweise liegen aber auch einige Signale auf gemeinsamen Potential, so könnte ich mir vorstellen, dass eine Seite des Bedienknopfes auf entweder GND oder Vcc liegt (je nach Implementierung), und hier also nur eine Leitung verwendet werden müsste. Bei den Schächten bin ich mir nicht so sicher, allerdings wäre es natürlich eine Erleichterung, da bestenfalls nur noch 9 Signale übertragen werden müssten (eine 9-polige Sub-D Buchse, also das Komplement zu der bereits vorhandenen, würde also ausreichen).