Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Akkus f. Wärmebildkamera HT-02? Spannug zu niedrig


von Alex (Gast)


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Guten Morgen zusammen,


vor zwei Monaten habe ich mir eine günstige Wärmebildkamera HT-02 
gekauft:
https://www.elektormagazine.de/news/review-warmebildkamera-ht-02

Die Kamera funktioniert auch den Erwartungen entsprechend, wenn man die 
4 geforderten AA-Batterien (Primärzellen) verrwendet.
Die geschätzte Nutzungsdauer beträgt 2 Stunden (kann ich schlecht 
schätzen, da ich die Kamera immer nur kurz verwendet habe um die 
Batterien zu schonen)

Nun habe ich neue NIHH-Akkus (die ja eine nominale Zellspannung von 1,2V 
liefern)  eingesetzt, die allerdings nur ca. 5 Minuten funktionieren, 
danach schaltet die Kamera wegen Unterspannung ab.

Die Zellen haben direkt nach dem Laden eine Leerlauf-Spannung von ca. 
1,42V und fallen nach 5 Minuten Benutzungsdauer auf eine 
Leerlaufspannung von ca. 1,32V ab.
Die Kapazität pro Zelle beträgt 2450mAh (Zellen neu aus einer 
4er-Packung, daher identisch).

An die Kontakte der Kamera komme ich aufgrund der Bauform leider nicht 
ran, wenn die Zellen eingesetzt sind, aber ich konnte die Spannung einer 
einzelnen Zelle messen:

Leerlauf (Gerät aus): 1,32V
Belastet (Gerät eingeschaltet -> zeigt kurz Kamerabild -> zeigt dann 
Abschaltvorgang mit 5 Sek. Timer): 1,31V

Es ist mir bekannt, dass einige Geräte nicht mit der verringerten 
Zellspannung von NiCD/NiMH-Zellen zurechtkommen und deshalb Batterien 
verwendet werden müssen, aber jetzt bin ich auf den Batterietyp NiZn 
(Nickel-Zink) gestoßen:

https://www.pocketnavigation.de/2016/02/aa-nizn-nickel-zink-akku/

"Gegenüber dem weit verbreiteten Nickel-Metallhydrid-Akkumulator (NiMH) 
mit einer mittleren Zellenspannung von nur 1,25 Volt verfügen die 
NiZn-Akkus mit 1,65 Volt über eine wesentlich höhere Spannung."

Weiter steht in dem Artikel:
"Ein voller NiZn-Akku hat selbst unter Last eine Spannung von ca. 
1,6-1,8 Volt. Empfindliche Geräte, welche nur auf eine maximale Spannung 
von 1,5 Volt ausgelegt sind, können theoretisch Schaden nehmen."

Habe gerade die Zellspannung einer frischen Batterie gemessen, sie 
beträgt 1,59V

Bei 4 Zellen würden also:
- (1) im Batteriebetrieb also 4 x 1,59V = 6,36V
- (2) mit meinen NiMH-Zellen komme ich auf lediglich: 4 x 1,31V = 5,24V
- (3) mit NiZn-Zellen würden zwischen 4 x 1,6V = 6,4V
- (4) bzw. 4 x 1,8V = 7,2V

anliegen.

Im Fall 2 wundert es mich nicht, dass die Unterspannung einschaltet, 
Fall 3 würde ja annähernd dem Batteriebetrieb (Fall 1) entsprechend.
Nur der Fall 4 macht mir etwas Sorgen, das wäre ja schon insgesamt 1,2V 
zuviel (vorrausgesetzt die Zell-Spannung bricht nicht sowieso direkt auf 
1,6V ein)

Habt ihr schon Erfahrungen mit NiZn-Zellen sammeln können und wie 
schätzt ihr die (Spannungs-) Lage ein?

Was würde bei einem gemischten Betrieb von z.B. 2xNiZn + 2xNiMH 
(theoretisch 2x,1,6V+2x1,32V = 3,2V+2,64V = 5,84V) passieren?
Könnten ggf. verschiedene Innenwiderstände eine schädliche Rolle 
spielen?


Eine weitere Frage ist dann auch die der Wirtschaftlichkeit des Ganzen:
Ein NiZn Ladegerät + 4 NiZn-AA-Zellen würde in der günstigsten 
Ausführung 28 + 16 = 44 € kosten, dafür kann man seeer viele Batterien 
kaufen.

Ein Duracell 12er Pack kostet 8,16 €, das wären ca. 64 AA-Batterien was 
16 Batteriewechseln entspricht.

(wobei ich diese Frage wahrscheinlich eher mit meinem "grünen Gewissen" 
klären muss und ich ja z.B. auch ein Ladegerät für NiMH, NiZn, LiIon 
etc. kaufen könnte)

Gruß
Alex

von g457 (Gast)


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> Im Fall 2 wundert es mich nicht, dass die Unterspannung einschaltet,

Mich schon, weil das heisst dass Du Schrott gekauft hast, bei dem der 
Hersteller etwa 10-20 Cent(!) eingespart hat.

> [..] gemischten Betrieb von z.B. 2xNiZn + 2xNiMH [..]

Mischbetrieb ist immer nie nicht gut.

> Wirtschaftlichkeit

Schrott ent- und was brauchbares besorgen, frei nach dem allseits 
bekannten Motto. Ich hab mir vor ein paar Jahren eine billige Fluke 
(04A) gekauft, die läuft mit 0815-Eneloops hervorragend, kann ich nur 
empfehlen.

von Alex (Gast)


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g457 schrieb:
> dass Du Schrott gekauft hast, bei dem der
> Hersteller etwa 10-20 Cent(!) eingespart hat.

Kannst Du das näher ausführen?
Meinst Du jetzt, dass die Akkus Schrott sind, oder die Kamera?

g457 schrieb:
> läuft mit 0815-Eneloops hervorragend, kann ich nur
> empfehlen.

Danke für den Tip! Meinst Du, dass die Wärmebildkamera mit Eneloop wie 
diesen hier: 
https://www.reichelt.de/eneloop-nimh-akku-aa-mignon-2450-mah-4er-pack-eneloop-p-4xaa-p144437.html?PROVID=2788&gclid=CjwKCAjw5dnmBRACEiwAmMYGOQ4bAYQX9gWY8P1T30_Av8Gcg8--TXbmcZevvHAoSmSpMUqJc0HjwxoCpSYQAvD_BwE&&r=1

Eine "vernünftige" Laufzeit (von sagen wir 1-2 Stunden) erreicht?

Mich interessiert vor allem, warum es zu dem Verhalten der Abschaltung 
kommt. Die Spannung der einzelnen Zellen bricht mit 0,01V ja fast nicht 
ein.

Hab gerade gesehen ein 4er-Pack Panasonic Eneloops kostet auch nur 9,28 
€.
Das ist mir einen Test wert.

von Alex (Gast)


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Ich habe heute noch ein paar Messungen gemacht (an einer Zelle gemessen, 
da ich wie oben geschrieben an die Anschlüsse am Gerät leider nicht 
rankomme).

Vor Beginn der Messungen habe ich die Zellen vollständig aufgeladen, sie 
hatten dann eine Leerlaufspannung von 1,388V

Innerhalb von 13 Betriebsminuten ist die Spannung dann auf 1,358V 
abgefallen und das Gerät hat sich abgeschaltet.

Der Strom betrug über diese Zeit ca. 120mA.

Die erwähnten Eneloops haben laut dieser Seite folgende Spannungskurve:
https://www.akkuline.de/test/panasonic-eneloop-aa-test-messung

Nach die fangen ja auch erst bei 1,263V an, d.h. es dürfte damit nicht 
besser sein als mit den billigen.

Liegt es denn wirklich an der Spannung oder spielt da noch ein anderer 
Faktor mit rein?
Wer kann hier wenig Aufklärungsarbeit leisten?

von Jack V. (jackv)


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Leider ist das Manual auf die Schnelle nicht zu finden – viele Geräte 
lassen sich zwischen Batterien und Akkus umschalten, vielleicht ist das 
auch bei diesem der Fall.

Alternativ, falls man basteln möchte, könnte man schauen, wie die vier 
Batterien zusammengeschaltet sind. Wenn’s 4x seriell ist, also 6V 
gesamt, könnte man sich vielleicht einen passenden Akkupack mit zwei 
LiFePO-Zellen bauen, das käme von der Spannung in etwa hin.

von Dieter (Gast)


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Es spielt noch ein nichttechnischer Faktor mit rein. Die Li-Zellen 
werden vor allem bei solchen Geräten forciert, damit der Kunde bald ein 
neues kauft, das die Zellen immer wieder geändert werden, so dass dem 
Kunden das zu mühselig und teuer erscheint. D.h. er kauft lieber eine 
neue DigiCam.

Es gibt aber Länder (und Anwendungen), da muss es auch Modelle bei 
Digitalkameras mit Standardzellen geben. Um denen zu zeigen, was für ein 
Mist das ist was sie da fordern, wurden Bausteine gefertigt (Programme 
für µC geschrieben), bei denen die Schwellenspannung bewußt zu knapp und 
zu niedrig gewählt wurden, so dass diese viel zu früh abschalten. Bei 
Dir sind vermutlich auch diese Komponenten verbaut.

Nachdem es aber viele günstige "Nachbauer" gibt, wird versucht diesen 
Ast durch integrierte LiIon-Akkus abzuschneiden. Da braucht man sich 
über den vielen Elektronikschrott nicht zu wundern. Man änderte auch 
extra eine Li-Akku-Größe ab, damit dieser nicht durch drei kleine 
AAA-Akkus ersetzt werden konnte und kann. Wer vor haben sollte eine 
solche Form wieder auf dem Markt zu bringen, wird keine Zellen geliefert 
bekommen.

Bei Verbraucherschutzministerien, die sich immer die Gutachten von 
Firmen machen lassen, die für diese Firmen als Ingenieurbüros arbeiten, 
muss man sich nicht wundern, wenn hier von politischer Schiene, der 
Industrie & Händlern hier nicht gegen das Schienbein getreten wird.

Ausweg sind daher meist nur die genannte NiZi-Zellen und dann gibt es 
noch besondere Li-Zellen in dem AA-AAA-Format, die auch 1,5V liefern 
aufgrund eines internen DCDC-Wandlers aber auch mit den 3,....4,2V 
geladen werden.
https://www.pocketnavigation.de/2018/11/lithium-ionen-akkus-aa-lr6-mignon/
Über diese Teile habe ich erstmalig in diesem Forum etwas gelesen.

von Alex (Gast)


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Guten Abend zusammen,

auch wenn der ursprüngliche Beitrag schon über ein halbes Jahr her ist, 
möchte ich Bastlern mit einem ähnlichen Problem nicht meine Lösung 
vorenthalten.

Nachdem ich bzgl. eines Umbaus auf Lithium-Zellen hin und her überlegt 
habe, habe ich durch Zufall das Video eines Bastlers namens 
"ElektronikLabor" bei Youtube gesehen, der die gleiche Kamera (nur von 
einem anderen Hersteller gebrandet) modifiziert (das Video verlinke ich 
mal nicht, da das als Schleichwerbung gewertet werden könnte).

Das Problem ist, dass die Kamera intern 3 LDO's verwendet (2x 5V und 1x 
3,3V Regler).
Nach der Verpolschutzdiode sind dann noch ~5,3V der ursprünglichen 
Batteriespannung (volle Batterien vorrausgesetzt) übrig.
Die eingesetzten LDOs "ME6208A33PG_C82939" von MicrOne 
(https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/1811032111_MICRONE-Nanjing-Micro-One-Elec-ME6208A33PG_C82939.pdf) 
haben bei - dem durch Kamera fließenden Strom  - eine Dropout-Voltage 
von ca. 0,5V.
D.h. für die max. Klemmenspannung von 4,8V der Akkus ist so gut wie 
keine Reserve vorhanden und die Kamera geht beim geringsten 
Spannungsabfall der Klemmenspannung aus.

Die Lösung dieses Problems heißt SEPIC:
https://de.wikipedia.org/wiki/SEPIC

Es gibt mittlerweile sehr günstige kleine Module aus China, bei denen 
man die Ausgangsspannung über ein Poti einstellen kann.

Im beschriebenen Video macht sich der Kollege aus Hamburg sehr viel Mühe 
damit, die LDO's auszulöten und durch 3 einzelne SEPIC's zu ersetzen 
(und ein paar andere Modifikationen).
Ich habe diese Mühe gescheut und einfach zwischen die Batterie und die 
Elektronik ein einzelnes SEPIC Modul geschaltet.

Dadurch wird die Kamera sicherlich etwas mehr Strom aufnehmen als mit 3 
einzelnen SEPIC's ohne LDO's aber das war mir nicht so wichtig, dass ich 
so invasiv in die Schaltung eingreifen würde.

Ich hoffe diese etwas spät nachgereichte Lösung kann noch anderen 
Benutzern dieser oder ähnlicher Kameras weiterhelfen.

VG Alex

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