Tatsächlich ist das Hauptproblem bei Akkupacks über 18 Volt eher die
Beschaffung geeigneter spannungsfester Analogsignalschalter als deren
Fan-Out. Preisgünstig ist es nur bis 18 Volt (schnapp-ab) oder 15 Volt
(sicher). Auch die Chinesen machen es so und verwenden immer wieder die
CMOS-Serie 4051 (8-auf-1), 4052 (4-auf-1) usw.
Die Lösung mit den 16 Relais ist nicht schlecht!
Daran hängt einfach ein Spannungsteiler, der die Maximalspannung auf
den zulässigen Eingangsspannungsbereich des Mikrocontrollers
herunterbricht. Zu beachten ist, dass sich die Relais sich nicht
gegenseitig beeinflussen dürfen. Auch dürfen sie sich nicht vom
Magnetfeld des Entladestroms (typ. einige 10 A!) beeinflussen lassen.
Das leise hörbare Geklacker kann stören, aber ist ein gutes
Funktionsindiz.
Man kann die 16 Relais durch p-Kanal-MOSFETs (etwa mit ULN2003
angesteuert) ersetzen. Dafür reichen einfache BSS84. Problematisch ist's
dann nur für die „unteren“ Zellen, weil sich dann die Gates nicht
vernünftig ansteuern lassen.
Will man bei Analogmultiplexern bleiben, teilt man am besten den
Akkupack in zwei Hälften auf: Der „obere“ Teil bekommt einen 4051, bei
dem Ucc = 19,2V, Uss = 15,6V und Uss = 9,6V ist. An Ucc und Uss hängt
auch der Controller, also an der Plus-Seite. Die „untere“ Hälfte des
Akkupacks bekommt einen weiteren 4051 mit Ucc = 9,6V und Uss = Uee = 0V,
bei dem der Potenzialversatz für die drei Adresseingänge durch drei npn-
und pnp-Transistoren (oder entsprechende MOSFETs) realisiert wird. Jeder
der beiden 4051 bekommt einen hinreichend hochohmigen Spannungsteiler
gegen Ucc des Mikrocontrollers (19,2V), und vom Controller werden zwei
A/D-Eingänge genutzt. (Würde man den unteren 4051 in Tristate schalten,
ergäbe sich eine unzulässige Spannung an Z.) Beide Spannungsteiler
müssen engtoleriert oder softwarekompensiert sein.
Wer's ganz genau machen will, sollte jede Akkuspannung einzeln in einem
Kondensator samplen (zwischenspeichern) und diesen auf
Mikrocontroller-Niveau auslesen. Das erfordert bereits eine
ausgetüftelte Schaltung und Software und lässt sich bei diesem
Spannungsniveau am einfachsten mit 17+4=21 DIL-Relais erledigen.
Das eigentliche Problem von NiCd-Akkupacks ist eigentlich: Was soll man
mit Zellen in Unterspannung anfangen? Weiterlaufen: Macht die Zelle
kaputt. Akkupack abschalten: Lässt die anderen Zellen am Memoryeffekt
altern. Richtige Lösung: Entladene Zelle per 10-A-Umschaltrelais aus der
Kette herausnehmen und mit weniger Spannung weitermachen, bis das Gerät
unmöglich träge wird (wenn nur noch 2-3 Zellen aktiv sind). Dazu braucht
man 16 dicke Relais. Aufwändig, macht keiner. Lösung mit MOSFETs ist
noch aufwändiger. Lieber neuen Akkupack verkaufen.
Aber als Bastelei an liebgewonnenen Akkuwerkzeugen genau das richtige.
