Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Zustand AA Batterie bewerten


von A. C. (michael1988)


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Hallo,

folgende Situation: Ich will ein Gerät bauen, dass über eine externe 
Spannungsversorgung versorgt wird, aber auch Batterien an Board hat, auf 
die zurück gegriffen wird, wenn die externe Spannungsversorgung 
ausfällt.

Da es sein kann, dass einige Jahre vergehen, bis die externe Spannung 
ausfällt, muss ich trotzdem wissen, ob die Batterien im Fall der Fälle 
noch funktionieren und nicht schon durch Alterung ihre Kapazität 
verloren haben.

Ich hab mal recherchiert und so wie es verstanden habe, hilft es mir 
dabei nicht weiter die Spannung der Batterie zu messen:

Ist es richtig, dass eine alte Batterie, deren Kapazität durch Alterung 
schon deutlich geringer wurde, aber noch voll geladen ist die gleiche 
Spannung anzeigt, wie eine neue Batterie mit voller Kapazität und die 
auch noch nicht entladen wurde?

Wie ich es verstanden habe ist es unmöglich die Kapazität einer Batterie 
zu messen. (Bei Akkus ist das wohl unter Umständen möglich, indem man 
für den verwendeten Akkutyp mit einer Leitwertmessung empirisch den 
Verlauf der Kapazität misst und dann an dem zu messenden Akku den 
Leitwert misst und über Tabellen zurück geht. Das aber nur am Rande, mir 
geht es um Batterien).

Wie würdet ihr das mit Batterien jetzt anstellen? Ich Vorschlag wäre die 
Batterie regelmäßig kurz mit dem Strom zu belasten, die meine Schaltung 
maximal braucht, um zu sehen, dass die Batterie noch funktioniert.

Habt ihr da andere Vorschläge?

Viele Grüße und Danke

von Joachim B. (jar)


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das viel größere Problem sehe ich im Auslaufen.

Mir sind wieder etliche Durazell ausgelaufen, in Fensterfunkkontakt, im 
Pocketcomputer. Das Problem habe ich nicht mit Eneloop Akkus.

Ich bin nun bald geneigt keine Batterien mehr zu nutzen, die durch 
auslaufen vergammelten Kontakte nerven.

PS Zu deinen Fragen, Spannungsmessung sollte reichen, wenn du die 
zyklisch belastest werden sie ja noch schneller leer.

: Bearbeitet durch User
von Michael U. (amiga)


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Hallo,

mit Last messen wäre für mich auch der richtige Ansatz.
Welche Last wäre davon abhängig, wieviel Deine Schaltung benötigt.
Wenn es nur wenige mA sind, würde ich die Last trotzdem für 50...100mA 
bemessen, das ist aussagekräftiger.

Also 1x im Monat mit MOSFET oder Relais einen Lastwiderstand 
ranschalten, Spannung messen und entsprechend auswerten.

Die sinnvollen Grenzwerte notfalls mal mit den geplanten Batterien 
ausprobieren, ich schätze mal, wenn bei 100mA Last an einer AA die 
Spannung auf unter 1,4V einbricht, sollte man wechseln.

Gruß aus Berlin
Michael

von A. C. (michael1988)


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Was muss ich beim MOSFET beachten? Extrem geringer Serienwiderstand oder 
ist das bei diesen Strömen nicht relevant?

von oszi40 (Gast)


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Grundsätzlich besteht die Frage, wie hoch der übliche Laststrom ist und 
wieviel Minuten Dein Gerät bei welcher Spannung noch funktionieren soll 
(mAh). Übliche Alkali-Zellen würde ich regelmäßig nach einem Jahr 
austauschen um die Schweinerei mit dem Auslaufen zu vermeiden. Auch die 
schönsten Enersch*ßer aus der TV-Werbung sind mir schon ausgelaufen. 
Batterievergleich der Kapazitäten siehe z.B. 
http://www.pocketnavigation.de/2015/03/mignon-aa-akkus-test-vergleich/

von Dietrich L. (dietrichl)


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A. C. schrieb:
> Was muss ich beim MOSFET beachten? Extrem geringer Serienwiderstand oder
> ist das bei diesen Strömen nicht relevant?

Das hängt davon ab, für was Du Dich bei "diesen Strömen" entscheidest.

Der Laststrom beim Test muss ja nicht so genau sein. Du kannst rechnen, 
wie groß Rds_om im Vergleich zum Lastwiderstand ist und in welchem 
Bereich sich der Laststrom dann bewegt.
Und die Verlustleistung am FET sollte bei einer kurzen Messung nicht so 
bedeutsam sein - hängt natürlich auch davon ab, was bei Dir dann "kurz" 
sein wird.

Gruß Dietrich

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Transistor als geschaltete Stromquelle dürfte den kleinsten Aufwand 
machen.
Emitterwiderstand ist dann eben Ub (H-Pegel des µC - 0,7V) / I.
Für 50mA also bei 5V ca. 86 Ohm -> 82 Ohm Normwert.
Kosten dann 2 Bauteile...

Gruß aus Berlin
Michael

von A. C. (michael1988)


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Jetzt hab ich noch ne Frage :)

Ich beschäftige mich parallel noch mit ner anderen Anwendung, wo ich nen 
Controller habe, der nicht am Netz hängt, aber dafür immer schläft und 
ab und zu aufwacht. Jetzt habe ich da diese neuen Buck-Converter 
entdeckt, die auch im LDO-Modus arbeiten können, wenn wenig Strom 
gebruacht wird und dabei keine Schaltverluste haben.

Diese hier wären Beispiele:
  http://www.micrel.com/_PDF/mic3385.pdf
  http://www.micrel.com/_PDF/mic2245.pdf
  http://www.ti.com/lit/ds/slvsay9/slvsay9.pdf

Aus dem Datenblatt:
The Micrel MIC3385 is a high - efficiency  inductorless buck regulator 
that features a  LOWQ ® LDO standby mode....Under light load conditions, 
such as in system sleep or standby modes, the PWM  switching operation 
can be disabled to reduce switching  losses.

Jetzt die Frage: Welchen Eingangsspannungsbereich muss ein Regler 
können, den ich aussuche? Ich habe recherchiert aber keine eindeutige 
Antwort bekommen, bis zu wie vielen Volt die Spannung einer AA Batterie 
rutner gehen kann. Manche sagen 0,8 V. Ich habe mal ein paar alte 
Batterien raus gekramt, dabei gibt es auch welche, die 0,06 V haben.

In einem Forum habe ich gelesen, dass die AAs unter 0,8 V "leaky" 
werden. Wisst ihr was das bedeutet?

Viele Grüße

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

vieles hängt von der Stromaufnahme Deiner Schaltung ab. Bei generell 
kleinen Strömen kann man 1V Leerlaufspannung noch als brauchbar aber 
bald ersetzen ansehen, bei höheren Strömen (auch Impulsartig, z.B. meine 
RFM-Module beim Senden) würde ich schon 1,1V als Untergrenze ansehen. 
Die Restkapazität ist dann ohnehin schon gering.

0,9V ist eigentlich die unterste Grenze, darunter riskiert man eben, daß 
sie chemisch zerfressen werden und auslaufen.
Allerdings sollten das nur Kohle-Zink- Elemente machen, Alkali-Mangan 
sollten das in absehbaren Zeiträumen (mehrere Jahre) eigentlich nicht.

https://de.wikipedia.org/wiki/Alkali-Mangan-Zelle

Gruß aus Berlin
Michael

von Thosch (Gast)


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A. C. schrieb:
> In einem Forum habe ich gelesen, dass die AAs unter 0,8 V "leaky"
> werden. Wisst ihr was das bedeutet?

klar: Bei Alkali-Mangan Primärbatterien nimmt unterhalb von 1,0V 
Zellenspannung die Auslaufgefahr zu.
Unter 0,8V ist das Auslaufen geradezu vorprogrammiert.

Da unter 1V Zellenspannung auch der Innenwiderstand der Zellen rapide 
ansteigt (die Zellen können immer weniger Strom liefern bzw. der 
Spannungseinbruch unter Last wird immer größer) lohnt es sich in den 
meisten Anwendungen nicht, die Zellen tiefer als auf 1,0V zu entladen.

von Joachim B. (jar)


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Michael U. schrieb:
> daß
> sie chemisch zerfressen werden und auslaufen.
> Allerdings sollten das nur Kohle-Zink- Elemente machen, Alkali-Mangan
> sollten das in absehbaren Zeiträumen (mehrere Jahre) eigentlich nicht.

Thosch schrieb:
> Bei Alkali-Mangan Primärbatterien nimmt unterhalb von 1,0V
> Zellenspannung die Auslaufgefahr zu.
> Unter 0,8V ist das Auslaufen geradezu vorprogrammiert.

eben und das ist mir mehrfach passiert, ich prüfe nicht alle Monate den 
Zustand der "auslaufsicheren" durashice im Taschenrechner oder 
Fensterfunkkontakt.

Mich ärgert das die als auslaufsicher beworben werden oder wurden was 
faktisch nicht simmt.

Auch eine leere Eneloop ist noch nie ausgelaufen, so das ich 
Alkali-Mangan bald für immer den Rücken kehre.

von A. C. (michael1988)


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Ah, das ist ja interessant.

Wie ist es denn zu erklären, dass sie unter 0,9 V auslaufen? Ist da dann 
mehr Säure durhc chemische Reaktion in der Batterie?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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A. C. schrieb:
> Wie ist es denn zu erklären, dass sie unter 0,9 V auslaufen? Ist da dann
> mehr Säure durhc chemische Reaktion in der Batterie?
Ich hatte da eine Schachtel voll mit alten Batterien und Akkus, die 
wurde zig Jahre nicht geleert. Und als ich die dann aussorteirt habe, 
waren gerade mal 3 Batterien (von gut 100) ausgelaufen, (das waren so 
alte Zink-Kohle-Zellen, die Standarderstausstattung von China-Geräten). 
Aber gut die Hälfte der Akkus hatte einen "weißen Pelz" an den Polen...

von Der Andere (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> (das waren so
> alte Zink-Kohle-Zellen, die Standarderstausstattung von China-Geräten).
> Aber gut die Hälfte der Akkus hatte einen "weißen Pelz" an den Polen...

Man kann überhaupt nicht sagen was ausläuft. Ich hatte schon teure 
Markenzellen und billige Chinateile, die ausgelaufen sind und andere die 
trotz biblischem Alter nicht ausgelaufen sind.
Die Aldi Alkalibatterien, die ich in den letzten Jahren hauptsächlich 
benutzt habe fangen mir an reihenweise auszulaufen. Ich hatte sogar 
schon Exemplare, die im Original Blister gerade mal 5 Monate über 
Verfallsdatum lagen und ausgelaufen waren, also unbenutzt.

von Stefan F. (Gast)


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Den Zustand einer AA oder AAA Batterie (auch Akku) kann man einfachsten 
anhand des Kurzschlußstromes messen.

Wenn er geringer als 500mA bzw 1A ist, ist der Akku leer bzw die 
Batterie verbraucht.

Wenn der Akku direkt nach dem Laden schon die 500mA/1A nicht mehr 
schafft, ist er verschlissen.

von RM (Gast)


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Die Restkapazität einer AA-Batterie lässt
sich auch rein mechanisch ermitteln:

https://www.youtube.com/watch?v=qrGV7zKEdtU

von Matroska (Gast)


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> Akkus hatte einen "weißen Pelz" an den Polen
das ist dann ein Oxidationsprodukt infolge einer Undichtigkeit der 
Batterie.
Undicht und damit defekt.

von Toxic (Gast)


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batt schrieb im Beitrag #4356729:
> Seit bestimmt über 20 Jahren habe ich keine ausgelaufene
> Batterie mehr gesehen.

War bei mir bis vor 2 Wochen auch der Fall.Ich verwende in der Regel 
keine "normalen" Batterien mehr.Hin und wieder sind aber bei diversen 
Bestellungen Ersatzbatterien dabei die ich dann in einer Plastiktuete 
ablege in der Hoffnung irgenwann mal Verwendung dafuer zu haben.Nun sind 
mir doch tatsaechlich 2 AAA-AlkiManganzellen ausgelaufen - 3 Jahre nach 
Ablauf des Verfalldatums.Zum Glueck innerhalb der versiegelten 
Verpackung.Waere ganz schoen "messy" geworden haette ich sie so einfach 
in Schublade gelegt.....

von michael_ (Gast)


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batt schrieb im Beitrag #4356729:
> Aus meiner Kindheit kenne ich noch viele ausgelaufene Batterien. Aber
> ehrlich. Seit bestimmt über 20 Jahren habe ich keine ausgelaufene
> Batterie mehr gesehen. Die Kapselung scheint wesentlich besser geworden
> zu sein.

Selten kann man das mal beobachten, aber um in Panik zu verfallen, ist 
kein Anlaß.
Für so ein Gerät mit erhöhten Anforderungen sollte man einen Hersteller 
kontaktieren.
Ich würde einfach Lithium-Zellen einsetzen.
Und dann einlöten. Die Gefahr, das es Kontaktprobleme gibt, ist 
wesentlich höher als ausgelaufene Zellen.

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