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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltung mit Zink-Luft Zellen betreiben?


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Autor: Michael (Gast)
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Hallo zusammen.
Ich bin gerade dabei eine kleine Batteriebetriebene Schaltung zu 
entwerfen, die fast durchgehend im Sleep-Modus ist. Zuerst habe ich an 2 
AAA oder 2 AA Batterien gedacht. Nun habe ich aber eine Packung PR44 
Luft Zink Batterien geschenkt bekommen (Insgesamt 60 Stück). Diese haben 
pro Zelle 1.4V bei 600mAh. Sie werden wohl viel in Hörgeräten oder 
Cochlea-Implantaten eingesetzt. Sie sollen außerdem eine sehr lange 
konstante Spannung haben. Mein Gedanke war, da ich die ja nun habe, 2 
Stück davon drauf zu packen (2.8V, 600mAh) und damit evtl über Stepup 
die Schaltung zu betreiben. Doch ich stelle mir dazu noch ein paar 
Fragen:
1. Kann man bei einer so toll flachen Entladekurve ausreichend gut 
erkennen, wann die Batterien gewechselt werden müssen? Nicht, dass das 
dann so plötzlich absackt, dass nur eine sehr kurze Zeit zum wechseln 
bleibt bzw. um zu melden, dass es soweit ist.
2. Die Zink-LUFT Batterien werden ja aktiviert, sobald Luft mit ins 
Spiel kommt. Darum sind sie ja auch mit einer Schutzfolie beklebt. Ich 
finde im Internet aber nichts wirklich zur Lebensdauer einer aktivierten 
Batterie. Mit Folie haben sie wohl eine Selbstentladung von ca 3-5%/Jahr 
und Hörgeräte halten mit einer Zelle ein paar Tage. Doch da werden die 
ja auch stärker belastet als bei mir. Ich meine einfach: wenn ich meine 
Schaltung so auslege, dass ich mit 2 Batterien ein viertel bis ein 
halbes Jahr käme, machen mir die Batterien bzw dessen Selbstentladung 
einen Strich durch die Rechnung? Denn wenn die ein viertel Jahr halten, 
hätte ich mit 60 Batterien für die nächsten Jahre ausgesorgt.
3. Würdet ihr, trotz des Vorhandenseins der Batterien dennoch auf AAA 
setzen? Find es ganz praktisch, dass die PR44 so klein sind, auch wenn 
es kein KO Kriterium ist.
4. Unabhängig von der Batterie, ist ein kleiner Stepup Wandler paasend? 
Das System soll durchgehend 3.3V haben, im Sleep eher so bei <50μA und 
kurzzeitig ca 20mA ziehen.


Danke schonmal für alle Tipps.
Grüße
Michael

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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"und damit evtl über Stepup die Schaltung zu betreiben. "

Dafür sind sie wohl zu schwach und den Stepup müßtest Du zwischendurch 
vollständig abschalten.

mfG

Autor: Sascha W. (sascha-w)
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Hallo,

also mit einer vollen Batterie habe ich es noch nicht probiert aber eine 
entladene ist chemich wenig stabil. Schon nach kurzer Zeit (vielleicht 
3-4 Wochen) leckt die Zelle durch die Mikroperforation die für den 
Lufteintritt sorgt.

Sascha

Autor: Thomas K. (ek13)
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Die Geringe Lagerdauer macht mich da stutzig.

Für solche Schaltungen würde ich ehr eine Li-Zelle 3V einplanen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Manfred (Gast)
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Michael schrieb:
> Nun habe ich aber eine Packung PR44
> Luft Zink Batterien geschenkt bekommen (Insgesamt 60 Stück). Diese haben
> pro Zelle 1.4V bei 600mAh. Sie werden wohl viel in Hörgeräten

Setze eine dieser Zellen in Betrieb und messe ohne Last, wann sie leer 
ist. Soweit ich Zink-Luft verstanden habe, beginnt nach Abziehen der 
Siegelfolie der chemische Prozess und erlaubt nur eine Betriebsdauer von 
wenigen Wochen.

Autor: Jürgen Wissenwasser (Gast)
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Ja, das kann funktionieren. Als Step-up bietet sich ein LTC3652 an, der 
arbeitet schon ab 0.9V.

Die normalen Hörgerätebatterien haben idR nur ein Loch, das reicht für 
die chem. Reaktion mit Luft. CI-Batterien haben 5 Löcher, eben um mehr 
Strom zu generieren.

Hinsichtlich Strompulsen mußt Du auf die Dauer des Pulses achtgeben. 
Zink-Luft-Batterien haben einen ziemlich hohen Innenwiderstand - also 
schön mit Tantal-Kondensatoren abpuffern (oder ElKo+MLCC). Wieviel Du 
davon brauchst bzw. wie lange dann die Batterie durchhält, ist ein 
anderes Thema. Dabei solltest Du mit nicht mehr als 1.2V rechnen

Wenn die Batterie altert, geht der Innenwiderstand schnell in die Höhe, 
spricht: Die verfügbare Spannung bricht weg.

Autor: Michael (Gast)
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Sascha W. schrieb:
> Schon nach kurzer Zeit (vielleicht
> 3-4 Wochen) leckt die Zelle durch die Mikroperforation die für den
> Lufteintritt sorgt.

Heißt dass, da kann was auslaufen? Oder "lecken" im Sinne von Leckstrom 
fließen?


Thomas K. schrieb:
> Die Geringe Lagerdauer macht mich da stutzig.

Ich habe mal gelesen, dass das vorsichtig kalkuliert ist, damit 
immernoch eine gut geladene Batterie in das Hörgerät eingesetzt wird.


Thomas K. schrieb:
> Für solche Schaltungen würde ich ehr eine Li-Zelle 3V einplanen.

Wie gesagt, ich wollte eigentlich eine sehr gängige Batterie, also AA 
oder AAA einplanen. Diese Überlegung habe ich eher wegen der 
Batteriegröße und weil ich eben recht viele hier habe.


Manfred schrieb:
> Setze eine dieser Zellen in Betrieb und messe ohne Last, wann sie leer
> ist.

Wenn die Wochen stimmen, dauert das aber auch recht lange, eben einige 
Wochen. Oder meinst du, einfach einmal am Tag die Spannung messen?


Manfred schrieb:
> Soweit ich Zink-Luft verstanden habe, beginnt nach Abziehen der
> Siegelfolie der chemische Prozess und erlaubt nur eine Betriebsdauer von
> wenigen Wochen.

Eben diese wenige Wochen würde mich mal interessieren und mich wundert 
es irgendwie dazu keine Info zu finden. Auch in den paar Datenblättern 
von den Batterien.


Jürgen Wissenwasser schrieb:
> Ja, das kann funktionieren. Als Step-up bietet sich ein LTC3652 an, der
> arbeitet schon ab 0.9V.

Den LTC3652 finde ich nicht, der LT3652 ist ein Battery-Charger. 
Funktioniert u.U. aber auch ohne Vin. Laden sollte man Batterien ja 
nicht umbedingt.
Ich hatte mal auf die Schnelle den TPS60204 gefunden. Von 1.6-3.6V 
Input, genau für diese Anwendung gemacht (2 Zellen zu fix 3.3V), ohne 
Induktivität, mit Low-Battery Ausgang.


Jürgen Wissenwasser schrieb:
> Die normalen Hörgerätebatterien haben idR nur ein Loch, das reicht für
> die chem. Reaktion mit Luft. CI-Batterien haben 5 Löcher, eben um mehr
> Strom zu generieren.

Die die ich habe, haben 5 Löcher.


Jürgen Wissenwasser schrieb:
> schön mit Tantal-Kondensatoren abpuffern (oder ElKo+MLCC).

Das sowieso ;)

Autor: Manfred (Gast)
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Michael schrieb:
> Manfred schrieb:
>> Setze eine dieser Zellen in Betrieb und messe ohne Last, wann sie leer
>> ist.
> Wenn die Wochen stimmen, dauert das aber auch recht lange, eben einige
> Wochen. Oder meinst du, einfach einmal am Tag die Spannung messen?

Ich kenne Deine Anwendung nicht! Soll ein Gerät mehrere Monate laufen, 
sehe ich Zink-Luft als ungeeignet und als Akku nur Lithium als brauchbar 
an. Man darf auch gerne über Primärzellen Alkali-Mangan nachdenken.

Zu PR44 finde ich pauschal diese: "Wenn die chemische Reaktion in Gang 
gesetzt wurde, ist der Prozess nicht aufzuhalten bzw. rückgängig zu 
machen. Nach dem Abziehen der Schutzfolie entlädt sich die Batterie auch 
bei Nichtgebrauch innerhalb weniger Wochen."
(http://www.hoergeraetestudio.de/hoergeraetebatterien/)

Ich neige dazu, eigene Tests aufzusetzen - in Deinem Fall also das Ding 
aktivieren und zweimal am Tag Spannung messen / Aufschreiben wäre doch 
wohl machbar.

Autor: Minimalist (Gast)
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Manfred schrieb:
> Man darf auch gerne über Primärzellen Alkali-Mangan nachdenken

Oder Lithium-Thionylchlorid Primärzellen...

Autor: Thorben (Gast)
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Die Luft-Zellen verbrauchen sich auch ohne Last dran.
Das ist das Problem sieht man auch an den Baustellenlaternen: die ersten 
drei Tage gehen sie, nach einer woche sind die aus, trotz sparsamer LED.
Früher mit den Zink-Kohle oder Alkali-Mangan-Batterien haben wir 
CB-Funkgeräte betrieben oder Bleistift-Minen zum Glühen gebracht und 
damit “geschweißt“

Autor: Sascha W. (sascha-w)
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Michael schrieb:
> Sascha W. schrieb:
>> Schon nach kurzer Zeit (vielleicht
>> 3-4 Wochen) leckt die Zelle durch die Mikroperforation die für den
>> Lufteintritt sorgt.
>
> Heißt dass, da kann was auslaufen? Oder "lecken" im Sinne von Leckstrom
> fließen?
Das heißt das Elektrolyt austritt - und das macht sich in keiner 
Schaltung gut.

Sascha

Autor: Manfred (Gast)
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Minimalist schrieb:
> Manfred schrieb:
>> Man darf auch gerne über Primärzellen Alkali-Mangan nachdenken
>
> Oder Lithium-Thionylchlorid Primärzellen...

Nicht vergessen, einen Elko drauf zu packen, nach längerer Ruhe schägt 
bei LiSOCl2 der Spannungssack erbarmungslos zu.

Seite 4 / Punkt 2.2: 
www.tadiranbatteries.de/pdf/technische-broschuere-ltc-batterien.pdf

Autor: Hermann (Gast)
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Michael schrieb:
> Eben diese wenige Wochen würde mich mal interessieren und mich wundert
> es irgendwie dazu keine Info zu finden. Auch in den paar Datenblättern
> von den Batterien.

Bei Rayovac sind doch die wesentlichen Daten angegeben - siehe Anhang, 
das müssten deine sein. Die Entladekurve ist natürlich für den typischen 
Hörgerätebetrieb angegeben. Meine kleinen 312er (180mAh) halten bei 
ganztägigem Betrieb fast 7 Tage.
Der Abfall bei Ladeende ist sehr plötzlich. Meine Hörgeräte melden das 
mit einem Ton und 10 min danach sind sie tot.

Autor: Hermann (Gast)
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