Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Lebensdauer CR2032 230mAh mit RTC 800 nA


von Dirk F. (dirkf)


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Hallo,
ich betreibe in einem Gerät einen RTC Typ RV-3149-C3  mit 800 nA 
Backupstrom  an einer normalen CR2032 mit 230mAh.

Ist die Berechnung der Lebensdauer für Lagerung mit 33 Jahren richtig.
Oder kann mal aufgrund von Selbstentladung eher von weniger ausgehen ?
Im Betrieb wir ja kein Strom aus der Batterie entnommen.
Gruß Dirk

Beitrag #7892690 wurde vom Autor gelöscht.
von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


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Dirk F. schrieb:
> Ist die Berechnung der Lebensdauer für Lagerung mit 33 Jahren richtig.

welchen Rechenweg hast du denn genutzt?

ich rechne:
8766 std x 0,0008 mA = 7,0128 mAh pro Jahr Verbrauch
bei 230 mAh Kapazität also knapp 33 Jahre.

bei 1% Selbstentladung der Knopfzelle pro Jahr (230 mAh x 0,01 = 2,3 
mAh) komme ich auf

230 / 9,3 = knappe 25 Jahre.

Vorausgesetzt, die Zelle weiß, dass sie 230 mA hat, und sich lineaur nur 
um 1% pro Jahr selbst entläd. Und vorausgesetzt, deine Schaltung nimmt 
tatsächlich nur die genannte Menge auf.

Die Spannungskennlinie wurde da noch gar nicht betrachtet, ist aber 
vermutlich die ersten 10-15 Jahre unkritisch. Kommt halt drauf an, was 
dein  RTC zu Unterspannung meint.

von Jörg R. (solar77)


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Dirk F. schrieb:
> ich betreibe in einem Gerät einen RTC Typ RV-3149-C3  mit 800 nA
> Backupstrom  an einer normalen CR2032 mit 230mAh.
>
> Ist die Berechnung der Lebensdauer für Lagerung mit 33 Jahren richtig.

Nein.

> Oder kann mal aufgrund von Selbstentladung eher von weniger ausgehen ?

Natürlich. Renata z.B. gibt ca. 1% Self Discharge pro Jahr an.

: Bearbeitet durch User
von Nemopuk (nemopuk)


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Stromaufnahme und Selbstentladung hängen erheblich von der Temperatur 
ab. Ich denke nicht, dass man mit Mathematik auf eine präzisere Aussage 
als "wird schon gehen" kommt.

von Dirk F. (dirkf)


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Danke für die Infos. 25 Jahre sind immer noch sehr viel.

von Nemopuk (nemopuk)


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Ich habe in unserer alten Heizungssteuerung eine winzige Lithium Zelle 
(als Netzüberbrückung) durch einen Goldcap ersetzt, weil sie nicht mehr 
funktionuerte. Rein rechnerisch müsste die RTC mit dem Kondensator etwa 
2 Stunden laufen. Tatsächlich tut sie es den ganzen Tag (mehr als 10 
Stunden). Ich hatte keine Lust, längere Zeitspannen zu testen.

von Jörg R. (solar77)


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Dirk F. schrieb:
> Im Betrieb wir ja kein Strom aus der Batterie entnommen.

Und deshalb ist keine sinnvolle Berechnung möglich. Fraglich ist nur ob 
die Schaltung so lange funktioniert und weshalb kein Batteriewechsel für 
50Ct nach einigen Jahren möglich wäre.

Dazu kommt..

Wegstaben V. schrieb:
> Die Spannungskennlinie wurde da noch gar nicht betrachtet, ist aber
> vermutlich die ersten 10-15 Jahre unkritisch. Kommt halt drauf an, was
> dein  RTC zu Unterspannung meint.

von Jörg R. (solar77)


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Nemopuk schrieb:
> (..)
> Rein rechnerisch müsste die RTC mit dem Kondensator etwa
> 2 Stunden laufen. Tatsächlich tut sie es den ganzen Tag (mehr als 10
> Stunden).

Rein rechnerisch auf welcher Grundlage? Welche Daten dafür liegen dir 
den vor?

von Nemopuk (nemopuk)


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Jörg R. schrieb:
> Rein rechnerisch auf welcher Grundlage? Welche Daten dafür liegen dir
> den vor?

Kapazität des Kondensators, Ladespannung, benötigte Spannung und 
maximaler Verbrauch der RTC des Mikrocontrollers gemäß Datenblatt.

Nicht berücksichtigt hatte ich die Selbstentladung des Kondensators (da 
unbekannt) und den Leckstrom durch die im Detail unbekannte 
Ladeschaltung.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Nemopuk schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Rein rechnerisch auf welcher Grundlage? Welche Daten dafür liegen dir
>> den vor?
>
> Kapazität des Kondensators, Ladespannung, benötigte Spannung und
> maximaler Verbrauch der RTC des Mikrocontrollers gemäß Datenblatt.

Die Daten würden mich interessieren, denn deine berechnete Differenz ist 
schon ziemlich groß. Und du weißt ja nicht einmal wann tatsächlich 
Schluss wäre.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Ich denke nicht, dass man mit Mathematik auf eine präzisere Aussage
> als "wird schon gehen" kommt.

Dem stimme ich zu! Der Einfluss der Temperatur ist erheblich.
Ich kenne Geraete die niemals ausgeschaltet werden,
also praktisch nur einmal zu Weihnachten oder sowas und wo
deutlich groessere Lithiumbatterien dann nach 5-10 Jahren
leer waren. Grund war da die deutlich hoehere Innentemperatur
im Gehaeuse. So 50-60°C.

Vanye

von Nemopuk (nemopuk)


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Jörg R. schrieb:
> Die Daten würden mich interessieren, denn deine berechnete Differenz ist
> schon ziemlich groß.

Habe ich nicht aufbewahrt.

> Und du weißt ja nicht einmal wann tatsächlich Schluss wäre.

Richtig. Ich fand es auch bemerkenswert, dass die tatsächliche Laufzeit 
um ein vielfaches länger sein kann, als der worst case (Imax), mit dem 
ich gerechnet hatte. Womöglich kann die minimale Versorgungsspannung der 
RTC auch deutlich geringer sein, als im Datenblatt angegeben. Ich habe 
es nicht nach gemessen, denn mir war nur wichtig, die User-Parameter der 
Heizung nicht nach jeder Wartung/Stromausfall neu einstellen zu müssen.

von Rainer W. (rawi)


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Nemopuk schrieb:
> Womöglich kann die minimale Versorgungsspannung der
> RTC auch deutlich geringer sein, als im Datenblatt angegeben.

Das MUSS sogar so sein.
Im Datenblatt sind garantierte Mindestwerte angegeben, bei denen die RTC 
über den gesamten spezifizierten Temperaturbereich noch läuft.

von Peter K. (chips)


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Vanye R. schrieb:
> deutlich hoehere Innentemperatur im Gehaeuse. So 50-60°C.

da wurden hoffentlich BR statt CR-Knopfzellen eingesetzt?!
60°C ist schon grenzwertig für CR-Typen - damit kommt man schwer durch 
Safety-Prüfungen bei Maximal-Temperatur und Maximal-Last;
BR2032 von Panasonic sind bis 85°C Op.Temp spezifiziert, CR nur bis 60°C

: Bearbeitet durch User
von Frank O. (frank_o)


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Wegstaben V. schrieb:
> komme ich auf
>
> 230 / 9,3 = knappe 25 Jahre.

Das mit der Selbstentladung mag zwar rechnerisch klappen und womöglich 
auch für viele Zellen funktionieren, meine Erfahrung zeigte etwas 
anderes.

Für bestimmte Steuergeräte hatten wir noch Knopfzellen. So richtig große 
Dinger (irgendwas mit 35 ...).
Die waren nach drei Jahren im Kundendienstwagen nur noch wenig zu 
gebrauchen. Dann waren sie im Fahrzeug schon nach weniger als einem Jahr 
leer. Eine hatte ich mal vier Jahre im Auto und die waren die gleichen 
Fehler wie zuvor. Daran ist mir überhaupt erst aufgefallen, dass die 
sich ziemlich schnell entladen hatten. Mag sein, dass das an den 
erheblichen Temperaturschwankungen lag.
Irgenwo hatte ich einmal einen Rechner gefunden, von einem 
Batteriehersteller. Da waren sehr viele Dinge berücksichitg, aber das 
Beste war die Empfehlung die Batterien ungefähr nach der Hälfte der 
berechneten Dauer zu tauschen. In dem Fall wären 13 Jahre immer noch 
akzeptabel, denke ich.

von 🍅🍅 🍅. (tomate)


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6V/10Farad Supercap dürfte länger als 1 Jahr dauern, ohne 
Selbstentladung, von 6V-2.5V. Und unendlich, wenn zwischen drin wieder 
mal geladen.

Leere Batterien bei alten Geräten ist Katastrophe.

von Dirk F. (dirkf)


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🍅🍅 🍅. schrieb:
> Leere Batterien bei alten Geräten ist Katastrophe.

Nee, bei mir ist nur die Uhrzeit weg, sonst nichts.

von Martin S. (mmaddin)


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🍅🍅 🍅. schrieb:
> 6V/10Farad Supercap

Dieser 1 F / 5,5 V Supercap

https://de.aliexpress.com/item/1005003077737245.html

geladen über 1N4148 aus 5 V, hält für eine DS3231 etwa 10 Tage.

Nur als Beispiel.

: Bearbeitet durch User
von Bauform B. (bauformb)


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Martin S. schrieb:
> Dieser 1 F / 5,5 V Supercap
> geladen über 1N4148 aus 5 V, hält für eine DS3231 etwa 10 Tage.

...wenn er neu ist; nach 5 Jahren evt. noch 10 Minuten, je nach 
Umgebungstemperatur. Der verträgt Wärme noch viel schlechter als eine 
CR2032. Gute Lithium-Batterien dürften praktisch immer länger 
funktionieren als Supercaps.

Edit: so ein Kondensator ist nach Jahren auch nicht so einfach zu 
ersetzen wie eine handelsübliche Batterie.

: Bearbeitet durch User
von Martin S. (mmaddin)


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Bauform B. schrieb:
> nach 5 Jahren evt. noch 10 Minuten

oder 65 Minuten oder 113, wer weiß das schon.

Bauform B. schrieb:
> auch nicht so einfach zu
> ersetzen wie eine handelsübliche Batterie.

Jau, da hast du echt recht. Aus dem Grund hatte ich schon mal darüber 
nachgedacht Versuche mit größeren Tantal Kondensatoren zu machen...

von Manfred P. (pruckelfred)


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Frank O. schrieb:
> Das mit der Selbstentladung mag zwar rechnerisch klappen und womöglich
> auch für viele Zellen funktionieren, meine Erfahrung zeigte etwas
> anderes.
>
> Für bestimmte Steuergeräte hatten wir noch Knopfzellen. So richtig große
> Dinger (irgendwas mit 35 ...).
> Die waren nach drei Jahren im Kundendienstwagen nur noch wenig zu
> gebrauchen.

Was auch immer, ordentliche Li-Knöpfe in der Küchenschublade haben eine 
kaum erkennbare Selbstentladung.

Varta beschreibt seine CR2450 mit 590mAh. Testbedingung Entladung mit 
5600 Ohm für 1175 Stunden bis 2,0 Volt. Eine solche, ca. 20 Jahre alt, 
hat hier mit 2200 Ohm Last noch 85% geliefert.

Ich hatte 10 CR2032 gekauft, deren Aufbrauch mehrere Jahre dauerte - 
auch da war kein deutlicher Verlust erkennbar.

Man kann natürlich auch Plunder von Pearl oder anderen kaufen, die 
taugen schon ohne Lagerung nichts.

Was nicht gut klappt, ist die Bevorratung billiger Knopfzellensortimente 
Alkali-Mangan.

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