Auf dieser Seite dokumentiere ich die Planungen und den Bau einer elektrischen Anlage zur Beleuchtungs- und Sonderfunktionssteuerung für meine. Es sollen dazu mittels eines Mikrocontrollers die Signale von einigen Kanälen der Fernsteuerung ausgewertet werden und die Beleuchtung und Sonderfunktionen möglichst originalgetreu gesteuert werden.

Anforderungen

Die Schaltung soll sowohl die Beleuchtung als auch Sonderfunktionen steuern. Bei der elektrischen Anlage des Herstellers (Wedico) hat mich gestört, dass es kein direktes Interface zum Empfänger gibt, so dass für jede Funktion ein extra RC-Schalter (ich habe bisher welche von Conrad verwendet) benötigt wird. Außerdem war das Verhalten nicht realistisch: Die Richtungsblinker blinken nur, solange man lenkt, es gibt keine Möglichkeit, den Blinker vor dem Abbiegevorgang zu setzen. Es blinkt genau so lange, wie die Räder eingeschlagen sind. Ähnliches gilt für die Bremslichter. Sie leuchten, solange man weder vorwärts noch rückwärts fährt. Jeder vernünftige Fahrer nimmt aber nach einier Zeit im Stillstand den Fuß vom Bremspedal und nutzt die Hand- oder Feststellbremse. Außerdem sollten die Bremslichter eingeschaltet werden, sobald die Geschwindigkeit verringert wird.

Die Anlage soll die Beleuchtungsfunktionen

• Hauptlicht
• Bremslicht
• Richtungsblinker
• Warnblinker
• Rückfahrscheinwerfer

sowie die Sonderfunktionen

• Hupe
• Dach-Beleuchtung
• Auffahrrampen des Tiefladers

steuern.

Eine weitere Anforderung bestand darin, die vielen Kabel, die von der Steuereinheit zur vorderen und hinteren Stoßstange sowie evtl. zum Anhänger oder Auflieger laufen, zu beseitigen und durch ein Bussystem mit weniger Adern zu ersetzten.

Diese Anforderungen lassen sich relativ einfach mit Hilfe eines passenden Mikrocontroller umsetzen. Meine Wahl fiel auf dem ATMega8 von Atmel, da ich mich mit der AVR-Baureihe bereits auskenne.

Aufbau

Die Anlage besteht aus der Steuereinheit und mehreren Schalteinheiten. Die Steuereinheit ist in der Fahrerkabine untergebracht und ist für die Auswertung der vom Empfänger kommenden Signale zuständig. Die Schalteinheiten sitzen in der Nähe der vorderen und hinteren Stoßstange und steuern die Lampen an.

Steuereinheit

Die Steuereinheit enthält den Mikrocontroller ATMega8, der dafür zuständig ist, die Fernsteuersignale des Empfängers auszuwerten und daraufhin die Schaltvorgänge für die Beleuchtung und die Sonderfunktionen auszulösen. Außerdem befinden sich hier auch zwei Spannungsregler, ein 5V-Linearregler für die Elektronik und ein einstellbarer Schaltregler LM2576-ADJ für die Lampenspannung, welcher ca. 3V erzeugt.

Auf der Steuer-Platine sitzen außerdem 4 Transistoren zum Schalten von 12V-Verbrauchern. Bisher ist hier nur der Anschluss der Hupe und des Dachlichts geplant, die restlichen zwei sind noch nicht verplant.

Auswertung der RC-Kanäle

Die Steuereinheit ist so ausgelegt, dass gleichzeitig vier RC-Kanäle ausgewertet werden. Die zwei für Lenken und Fahren zuständigen Kanäle werden zum Anschluss von Fahrtregler und Lenkservo durchgeschleift. Diese Kanäle werden ausgewertet, um Bremslicht, Rückfahrlicht und die Richtungsblinker anzusteuern. Die beiden anderen RC-Kanäle dienen zur Steuerung der Sonderfunktionen. Über jeden der Sonderfunktionskanäle können 4 Schaltfunktionen gesteuert werden. Dazu wird der Sender mit einem Schaltmodul ausgerüstet, welches die Schalterstellungen für die Sonderfunktionen in einen Proportionalwert umsetzt, der vom Mikrokontroller wieder dekodiert und zur Ansteuerung der Sonderfunktionen verwendet wird.

Damit die Dekodierung der Sonderfunktionskanäle funktioniert, muss die Steuereinheit einmalig kalibriert werden. Dabei werden die Mittelstellungen sowie die Minimal- und Maximalwerte der vier RC-Kanäle bestimmt und im Eeprom des Mikrocontrollers gespeichert.

Erzeugung der Lampenspannung

Mit dem Spannungsregler für die Lampen (jeweils 3V, 100mA) habe ich mich in der ersten Version völlig verschätzt und einen LM317 im TO220-Gehäuse verwendet. Die Abwärme dieses Linearreglers ist aber selbst bei relativ wenigen eingeschalteten Lampen so groß, dass die Kühlung zu aufwendig wird. Außerdem ist es schade um die unnütz verschwendete Energie aus den Akkus. Daher wurde der Linearregler durch einen Schaltregler ersetzt, der einen wesentlich besseren Wirkungsgrad von ca. 75 Prozent hat. Der Aufbau der Schaltregler-Einheit ist auf der Seite ... genauer erläutert.

Schalteinheiten

Die Schalteinheiten empfangen von der Steuereinheit die Befehle zum Schalten der Lampen (und evtl. anderer Verbraucher). Dazu sind sie mit der Steuereinheit über ein 4-adriges Kabel verbunden. Darüber wird die Schaltelektronik mit 5V und die Lampen mit ca. 3V versorgt. Die Schaltbefehle werden über ein serielles Protokoll übertragen. Die Platinen der Schalteinheiten sind so ausgelegt, dass sie in die existierenden Plantinenhalterungen für die elektrische Anlage von Wedico passen.

Meine ersten Überlegungen gingen in die Richtung, einen I2C-Bus zur Datenübertragung zu verwenden. Dies wurde aber verworfen, da zwei Adern (I2C benötigt eine Clock- und eine Datenleitung) zur Datenübertragung benötigt werden. Dadurch wird es aufwändiger, eine (für die Zukunft geplante) drahtlose Übertragung der Daten an einen Anhänger zu realisieren. Außerdem wird die Bidirektionalität von I2C nicht benötigt. Bei der I2C-Lösung wäre geplant gewesen, einen 8-Bit-IO-Expander Philips PCF8574 einzusetzten. Außerdem bin ich nicht sicher, ob diese Lösung dazu geeignet gewesen wäre, im Multicast-Verfahren Daten an mehrere der IO-Expander gleichzeitig zu übertragen.

Daher habe ich mich für eine andere Lösung dieses Problems entschieden. Die Daten werden von der Steuereinheit per RS232 übertragen, wobei nur die Sendeleitung verbunden ist, es gibt also keinen Rückkanal. Auf den Schalteinheiten sitzt jeweils ein Mikrocontroller AT90S2313 (inzwischen AT Tiny 2313) sowie ein Treiberbaustein ULN2003 in SMD-Version. Der Mikrokontroller ist derzeit sicher ziemlich unterfordert. Meiner Ansicht nach ist dies aber die zur Zeit flexibleste Lösung. Außerdem ist er sogar günstiger als ein entsprechende I2C-IO-Expander. Durch die Verwendung von RS232 sollte auch die drahtlose Übertragung der Steuersignale an einen Anhänger, z.B. per Infrarot-Transmitter und -Receiver, einfach zu realisieren sein.