Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB-Geräte mit alten Batterien betreiben


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von Anfänger (Gast)


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Hallo zusammen!

Mittlerweile sammeln sich bei mir einige kleine Elektrogeräte, die mit 
Akkus betrieben werden. Häufig sind diese Akkus nicht auswechselbar 
(zumindest sind sie oft nicht dafür vorgesehen...) oder sie sind nur 
relativ teuer nachzukaufen, sofern es sie überhaupt noch gibt. Beispiele 
wären etwa MP3-Player, E-Book-Reader und Digitalkameras. Für solche 
Geräte wäre es ja von Interesse, diese zumindest mobil nachladen zu 
können oder sogar nur mit einem externen Akku oder Batterien zu 
versorgen. Ich gehe hier der Einfachheit davon aus, dass alle Geräte 
über USB gespeist/geladen werden können.

Gleichzeitig finden sich vermutlich bei vielen zu Hause Batterien, die 
noch nicht ganz leer sind und die man gerne irgendwie noch aussaugen 
möchte. Gegebenfalls kann man sich auch welche aus den Sammelboxen in 
Supermärkten mitnehmen.

Nun bin ich schon auf das interessante "Minty Boost"-Projekt gestoßen, 
welches ja im ursprünglichen Design im Wesentlichen aus 2 AA-Batterien 
5V per Step-Up (LT1302) generiert. Mit dem "Minty Boost" könnte ich also 
schon glücklich werden, aber ich frage mich, ob ich nicht schon aus 
Bauteilen, die ich für das AVR-Tutorial gekauft habe (7805), etwas 
ähnliches aufbauen könnte. Konkret wäre meine Idee folgende:

- Ich schalte soviele alte Batterien in Reihe, bis ich per Multimeter 
gemessen auf ca. 7.5-9V komme.

- Ich baue den 5V-Spannungsregler 7805 so wie im AVR-Tutorial auf und 
speise ihn mit den Batterien.

- Damit versorge ich wiederum einen USB-Anschluß mit 5V. Der 7805 sollte 
dabei m.W. mit den an USB zulässigen Strömen nicht überfordert sein.

- Die USB-Datenleitungen lege ich auf GND. Gegebenenfalls müsste ich sie 
auf ein anderes Potential legen, falls das angeschlossene Gerät dies 
auswertet. Apple-Produkte scheinen in Abhängigkeit von dieser Spannung 
das Laden zu verweigern oder den Ladestrom zu begrenzen, weshalb in 
Ver.3 von "Minty Boost" die Datenleitungen per Spannungsteiler auf 2V 
gelegt werden. Ob auch andere Hersteller/Geräte dies machen weiß ich 
nicht.

Mit einem improvisierten Kühlkörper für den 7805 würde ich hoffen, dass 
das ganze Gebilde dann auch stabil läuft. Im Vergleich zum hübschen 
"Minty Boost" in der kleinen Metalldose ist der Platzbedarf bei mir 
sicherlich übel, da ich ja vermutlich etwa 8-9 alte Batterien verwenden 
müsste. Aber dafür wären halt schon alle Bauteile vorhanden, und zudem 
würde ich erwarten, dass ich mit den vielen Batterien länger 
durchhalte/öfter laden kann.

Nun wären meine Fragen an Euch, bevor ich das umsonst aufbaue oder gar 
etwas kaputt mache:
- Würde das so funktionieren, oder übersehe ich etwas?
- Ist es notwendig, den Ladestrom seitens meines Aufbaus irgendwie zu 
begrenzen, um Schäden zu vermeiden? Oder kann man immer davon ausgehen, 
dass die Geräte den Strom auf ein für sie geeignetes Niveau begrenzen?

Vielen Dank im Voraus für Eure Kommentare! Und an dieser Stelle auch mal 
herzlichen Dank für die tolle und informative Webseite!

von oszi40 (Gast)


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Lies erst mal wie USB funktioniert 
http://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus#Spannungsversorgung
und schau nach was ein USB-Netzeil kostet.

von Harald W. (wilhelms)


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Anfänger schrieb:

> - Ich schalte soviele alte Batterien in Reihe, bis ich per Multimeter
> gemessen auf ca. 7.5-9V komme.

Restenergie aus Primärzellen macht nur Sinn, wenn die leicht
belastete Spannung über 1V liegt. Alles, was daruter liegt,
hat nur noch sowenig gespeicherte Energie, das sich die ganze
Sache nicht lohnt.
Gruss
Harald

von asdfg (Gast)


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Anfänger schrieb:
> - Ich schalte soviele alte Batterien in Reihe, bis ich per Multimeter
> gemessen auf ca. 7.5-9V komme.

Das mag klappen, aber oft nur fuer 1 Minute, dann bricht die Spannung 
einer oder mehrerer Zellen zusammen.

asdfg

von Anfänger (Gast)


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Hallo zusammen,

@oszi40: Könntest Du bitte etwas konkreter werden, was Du meinst? Ein 
Netzteil zu verwenden fällt aus, da das ganze ja ohne Netz auch 
unterwegs funktionieren soll - auch wenn das so wie beschrieben 
gegenüber Minty Boost weit weniger kompakt und portabel wäre.

@Harald+Gast: Guter Punkt, danke. Bei ca. 1V scheinen übliche Batterien 
ja tatsächlich rapide abzubauen, wenn ich entsprechende Messungen so 
sehe. Ich könnte also hingehen und nur noch hinreichend gute Batterien 
verwenden, wobei ich dann eine Mindestspannung fordern müsste, die noch 
eine ausreichende Restkapazität für die jeweilige Anwendung (z.B. Laden 
eines Akkus oder Betrieb für x Minuten) erwarten lässt.

Aber gäbe es nicht auch noch die Möglichkeit, gute und schlechte 
Batterien zu mischen? Der 7805 kommt ja mit bis zu 35V Eingangsspannung 
klar. Angenommen ich nehme nun 6 frische Batterien (-> ca 9V, schon 
ausreichend für den 7805) und 20 ziemlich schwache Batterien. 
Zugegebenermaßen wird es hinsichtlich der Mobilitäts-Anforderung damit 
albern, aber zum besseren Verständnis würde ich das doch gerne mal 
durchspielen. Dann würde ich also bei vielleicht 30V starten, aber nach 
und nach würden sich die Kapazitäten einzelner Batterien erschöpfen, 
sodass die Spannung immer weiter einbricht. Wegen der 6 frischen 
Batterien wäre aber eine ausreichende Versorgungsspannung für den 7805 
sichergestellt. Ich sauge also die alten Batterien so nebenbei aus.

Würde das klappen, oder habe ich da einen Denkfehler? Was passiert mit 
einer vollständig erschöpften Batterie, darf ich die dann einfach als 
(kleinen) Widerstand in Reihe betrachten?

Danke!

von Lothar S. (loeti)


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Na ja, Alkali-Mangan Batterien haben eine Entladeschlußspannung von 0,9V 
und Zink-Kohle sogar eine von 0,7V.

Die Entladeschlußspannung von 1,0V (Hochstrom) bis 1,1V (Kleinleistung) 
gilt für MiMH Akkus.

Man kann aus alten Batterien also meist sehrwohl noch was ziehen.
Die meisten Geräte schalten schon bei 1,1V ab um NiMHs nicht zu 
zerstören. Einige Geräte glänzen sogar mit 1,2V.

Grüße Löti

von klugschwaetzer (Gast)


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Vergiß die Idee alte Batterien für USB-Geräte zu nehmen.
Wenn Du die Batterien auslutschen willst kannst Du Dir LED-Taschenlampen 
bauen, z.B. sowas hier:
http://www.b-kainka.de/bastel36.htm
Leistung wirst Du aus denen keine mehr bekommen, sonst würden die ja 
auch nicht ins Recycling wandern.

von Harald W. (wilhelms)


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> Leistung wirst Du aus denen keine mehr bekommen, sonst würden die ja
> auch nicht ins Recycling wandern.

Nun, es gibt viele Geräte, die bereits abschalten, wenn die Batterie
noch halb voll ist. Da lohnt sich schon eine Zweitverwertung. Wenn
die Zellen aber bei Messung mit einem Batterieprüfer weniger als
1V (meinetwegen auch 0,9V) haben, lohnt sich das ganze nicht. Wenn
man verschieden volle Zellen in Reihe schaltet, "verabschiedet" sich
der ganze Pack, wenn die erste Zelle leer ist. Dann steigt deren
Innenwiderstand nämlich stark an.
Gruss
Harald

von oszi40 (Gast)


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Anfänger schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> @oszi40: Könntest Du bitte etwas konkreter werden, was Du meinst?

USB-Geräte über 100mA müssen sich anmelden. Erst dann bekommen sie mehr 
Strom vom Rechner.

> Batterien zu mischen?

Großer Mist, das die schwächlichen bald verpolt sind.

> Der 7805 kommt ja mit bis zu 35V Eingangsspannung
> klar. Angenommen ich nehme nun 6 frische Batterien (-> ca 9V, schon

Ein 7805 ist weiter nichts wie ein regelbarer Vorwiderstand. Die nicht 
benötigre Spannung wird verheizt (P=U*I). Was Du evtl. versuchen 
könntest, wäre ein Schaltregler, der aber leider auch einen 
EIGENverbrauch hat.

von obfri (Gast)


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... keine schlechte Idee, wenn nicht ein Denkfehler enthalten wären:
 die Geräte brauchen nicht nur Spannung (5V), sondern auch Strom.

Ich schlage Dir eine einfachere Lösung vor: meistens ist bei defekten 
Autobatterien auch nur eine Zelle defekt, die einfach aus der Reihe 
herausnehmen (Säure ablassen und dann die Pole kurzschließen) und so 
eine richtig starke billige Ersatzlösung haben. Den 7805 und eine 
USB-Buchse kannst Du ja in der so freiwerdenden Zelle reinbauen. Braucht 
dann aber auch einen starken Mann - der dann aber lange Musik hören oder 
telefonieren kann :-))

Spass beiseite - kauf Dir eine Powerbank und sei glücklich ..

von Lothar S. (loeti)


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Also ich mach Das schon seit Jahrzehnten.

8x0,7V=5,6V, mit einen selbst gebauten LowDrop langt's locker für 5,0V.


Passende Bateriehalter:
http://www.pollin.de/shop/dt/NDE4OTI3OTk-/Stromversorgung/Batterien/Zubehoer/Batteriehalter.html
http://www.pollin.de/shop/dt/NzE4OTI3OTk-/Stromversorgung/Batterien/Zubehoer/Batteriehalter.html
http://www.pollin.de/shop/dt/NTEyOTI3OTk-/Stromversorgung/Batterien/Zubehoer/Batteriehalter.html

Noch 'n Tipp:
Großen Elko zum Batteriepack parallel schalten, für Impulslasten.

Grüße Löti

von Lothar S. (loeti)


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> Großer Mist, das die schwächlichen bald verpolt sind.

Schmarrn .
Batterien im Pack regelmäßig einzel messen und die mit <0,7V gegen 
neuere tauschen.
Funktioniert !

Grüßer Löti

von Peter R. (pnu)


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Mehrere Batteriezellen auslutschen geht nicht, da man sie ja nicht in 
reihe schalten darf.

Bei der schwächsten der Zellen polt sich bald die Spannung um, da sie 
den gemeinsamen Strom nicht liefern kann. Die anderen Zellen sind danach 
nur noch damit beschäftigt, diese schwache Zelle zu zerstören.

Das ist ja der Hauptgrund, immer gleichartige und gleichalte Batterien 
in einem Gerät zu verwenden.

Oder, bei einem Akkuzellensatz wird die schwächste Zelle wegen der 
Umpolung schnell endgültig zerstört, wenn man etwa einen Akkuschrauber 
bis zuletzt benutzt, also zu spät mit dem Nachladen beginnt.

von Lothar S. (loeti)


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> Mehrere Batteriezellen auslutschen geht nicht, da man sie ja nicht in
> reihe schalten darf.

Wo bitte steht denn Das geschrieben?

> Oder, bei einem Akkuzellensatz

Nix Akkus, Batterien die in normalen Geräten nicht mehr gehen also 1,1V 
bis 1,2V Klemmenspannung unter Last haben.

Man kann auch einen L2940-5V als LowDrop nehmen, aber dann darf die Last 
max. 100mA sein sonst wird der Eigenverbrauch des Reglers zu hoch.

Grüße Löti

von oszi40 (Gast)


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> Batterien im Pack regelmäßig einzel messen und die mit <0,7V gegen
> neuere tauschen

Wenn ich mal Rentner bin, nehme ich mir die Zeit und messe täglich alle 
Zellen. http://batteryuniversity.com/index-german.htm

von Lothar S. (loeti)


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> nehme ich mir die Zeit und messe täglich alle Zellen.

Du kannst auch, wenn Du für Handarbeit einfach zu faul bist, mit einen 
2*12 poligen Stufenschalter eine Messchaltung aufbauen bei der Du nur 
noch einen Knopf drehen und das Ergebnis ablesen musst.

Elektronisch ohne größere Anforderungen. Sollte auch für Dich ohne 
Anleitung zu schaffen sein.

Grüße Löti

von Malte S. (maltest)


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Ist es nicht grundsätzlich kontraproduktiv zur Nutzung von möglichst 
viel Restenergie davon dann einen guten Teil im Linearregler zu 
verballern? Zumal bei der hohen VOut-VIn Differenz, die der olle 7805 
braucht.

von Lothar S. (loeti)


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> Ist es nicht grundsätzlich kontraproduktiv

Nein, das ist unendlich mal besser als Wegschmeißen.

Außerdem ist der Innenwiderstand fast leerer Batterien relativ hoch*,
so hohe Verluste entstehen also gar nicht.

Ein 7805 ist aber wirklich daneben, also ein L2940
oder noch besser ein Eigenbau.

Grüße Löti

*Deshalb auch der Tip mit den großen Elko... .

von Peter R. (pnu)


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Lothar S. schrieb:
>> Mehrere Batteriezellen auslutschen geht nicht, da man sie ja nicht in
>> reihe schalten darf.
>
> Wo bitte steht denn Das geschrieben?

Direkt nirgends, aber es gilt: die schwächste Zelle wird von den anderen 
schnell zerstört,

Dazu überlege Dir den Fall:

3 intakte Zellen, die z.B. 100mA an eine Last liefern, dazu eine weitere 
leere Zelle im Stromkreis.
Wie fließt der Strom durch diese Zelle, was passiert mit dieser Zelle, 
wenn sie dieser Stromrichtung ausgesetzt ist?

Oder nimm eine leere Zelle, und pumpe von außen einen "Entladestrom" 
durch.
Messe dabei die Spannung.
Dabei entsteht doch eine Spannungsumpolung an der Zelle.
Das hält die nicht aus und wird schnell zerstört.

Das mit den Akkuzellen hab ich dazu geschrieben, um auf die Häufigkeit 
dieses Zerstörungsmechanismus hinzuweisen.

von Lothar S. (loeti)


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> Wie fließt der Strom durch diese Zelle, was passiert mit dieser Zelle,
> wenn sie dieser Stromrichtung ausgesetzt ist?

Dieser Zustand kommt, aufgrund regelmäßiger Messungen, nicht vor.

Oder hast Du meine vorherigen Beiträge nicht gelesen oder kapiert?

Grüße Löti

P.S. Außerdem könntest Du, wenn Du ganz sicher gehen willst, auch eine 
Shottky-Diode antiparallel zu jeder Zelle schalten.
So weit hättest Du aber auch ohne mich kommen können/sollen.

von Claus M. (energy)


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Lothar S. schrieb:
>> Ist es nicht grundsätzlich kontraproduktiv
>
> Nein, das ist unendlich mal besser als Wegschmeißen.

Die Energie die er zum besorgen der alten Batterien benötigt ist schon 
höher als der Nutzen.

von Lothar S. (loeti)


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> Die Energie die er zum besorgen der alten Batterien benötigt ist schon
> höher als der Nutzen.

Das Panasonic Blutdruckmessgerät meiner Mutter liefert die an laufenden 
Band*... .

Aber Restenergienutzung ist für moderne Elektoniker mit neuester 
Ausbildung wohl ein Buch mit sieben Siegeln... .

Grüße Löti

*Nur der Umsatz macht Gewinn... !

von Peter R. (pnu)


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Lothar S. schrieb:
> *Dieser Zustand kommt, aufgrund regelmäßiger Messungen, einfach nicht
> vor*

...weil nicht sein kann, weil nicht sein darf???

Wie willst Du bei einem Zellensatz in einem Gerät ständig jede einzelne 
Zelle nachmessen?

Wenn  man eine Reihenschaltung von Zellen entlädt und nur die 
Gesamtspannung betrachtet, kommt diese Katastrophe für die schwächste 
Zelle nahezu zwangsweise.

Gerade bei Teil- oder Fast-Entladung machen sich die Unterschiede der 
Zellen besonders bemerkbar.

Mir gehts darum, auf diese Gefahr bei der Reihenschaltung von Zellen 
hinzuweisen. Bei manchen Akkuschraubern findet man in diesem 
Zusammenhang auch den Hinweis in der Gebrauchanleitung, den Akku nicht 
ganz leerzulutschen sondern schon beim erkennbaren ersten Schwächeln 
nachzuladen.
-der ist nicht unbegründet

Selbstverständlich tuts weh, wenn eine Zelle in einem Satz vorzeitig 
aufgibt. Der Bastler kann sich dann auch um jede Einzelne der 
Hjnterbliebenen kümmern. Aber selbst mir, als ausgesprochener Sparer, 
wäre das zu viel.

von Lothar S. (loeti)


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> Aber selbst mir, als ausgesprochener Sparer wäre das zu viel.

Das kann schon sein, nur der TE hat nach genau so einer Lösung 
ausdrücklich gefragt, oder kannst Du nicht lesen?

Wie man Das lösen kann hab' ich hier jetzt ausführlich angezeigt.

Das Problem mit den umgepolten Battereien ist, bei Verwendung der von 
mir vorgeschlagenen Shottky-Dioden, übrigens gar keines... .

> Wie willst Du bei einem Zellensatz in einem Gerät ständig jede einzelne
> Zelle nachmessen?

> Du kannst auch, wenn Du für Handarbeit einfach zu faul bist, mit einen
> 2*12 poligen Stufenschalter eine Messchaltung aufbauen bei der Du nur
> noch einen Knopf drehen und das Ergebnis ablesen musst.

Grüße Löti

P.S.
> ...weil nicht sein kann, weil nicht sein darf???

von Peter R. (pnu)


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Der TE-Starter hat von der Reihenschaltung von Zellen gesprochen. Und 
auf das Problem, das dabei besteht, besonders bei bereits teilentladenen 
Zellen wollte ich hinweisen. vielleicht hätte ich anstatt "nicht darf", 
"nicht soll" schreiben sollen.

Alles Andere ist inzwischen in Besserwisserei abgeglitten.

Eine einigermaßen sinnvolle Lösung wäre die Parallelschaltung der 
erschöpften Zellen an einem entsprechenden aufwärts-Schaltwandler. So 
ein IC hat einmal MAXIM angeboten, mit dem ausdrücklichen Ziel, damit 
einzelne Batteriezellen ganz auszulutschen.


Aber jetzt Schluss damit, das Anliegen des TE-Erstellers ist schon 
längst aus dem Blick geschwunden..

von Lothar S. (loeti)


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> Alles Andere ist inzwischen in Besserwisserei abgeglitten.

Selbsterkenntnis ist immer gut!

> Aber jetzt Schluss damit... .

Ganz meiner Meinung.

Grüße Löti

von Georg W. (gaestle)


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oszi40 schrieb:
> USB-Geräte über 100mA müssen sich anmelden. Erst dann bekommen sie mehr
> Strom vom Rechner.

So die Theorie. In der Praxis sieht es anders aus. Viele Geräte bedienen 
sich einfach sobald 5V anliegen. Die wenigsten Rechner meckern dann, das 
gäbe Arbeit für die Hotline...
Und erst die Charger Detection, da gibt es einen richtigen Wildwuchs, da 
einige Hersteller mit Geräten unterschiedlichster Machart am Markt waren 
bevor ein Standard geschaffen wurde.

Anfänger schrieb:
> - Ist es notwendig, den Ladestrom seitens meines Aufbaus irgendwie zu
> begrenzen, um Schäden zu vermeiden? Oder kann man immer davon ausgehen,
> dass die Geräte den Strom auf ein für sie geeignetes Niveau begrenzen?
Dafür müssen die Geräte selbst sorgen, siehe oben. Aber die gebrauchten 
Batterien werden wahrscheinlich bei den doch recht hohen Strömen nicht 
lange durchhalten. Die sind in genügsamen Verbrauchern (ohne 7805!) 
besser aufgehoben.
Der 7805 verbraucht selbst schon 5mA, das ist mehr als viele 
Mikrocontrollerschaltungen mit Peripherie verbrauchen. Er ist billig (in 
der Anschaffung, wenn man Kühlkörper und verheizte Energie mit berechnet 
wird er u.U. richtig teuer) und hat einen großen Eingangsbereich, sonst 
hat er m.E. nur Nachteile gegenüber modernen Linearreglern.

von Lothar S. (loeti)


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Die Strombegrenzung machen schon die Batterien und bis 100mA ist, wenn 
kein Eigenbau verwendet wird, ein L2940-5 am besten geeignet.

Ich hab' mir meinen einstellbaren LowDrop, vor über 30 Jahren als 
"armer" Student, mit einen 741, einer grünen lowCurrent LED, einer 
Transistor-Konstantstromquelle, einen 2N1613 (= BCX45 ...) und einen 
BDX18 (= MJ2955 ...) selbst gebaut... .
War besser und billiger als fertige Käufliche.

Freut mich das es heute immer noch Menschen gibt die darüber nachdenken 
warum sie eigentlich ständig halbvolle Batterien wegschmeißen 
sollen... .

Grüße Löti

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