Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 2xAA + Elektronik -> Batterielebensdauer


von Rick (rick)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ich habe eine kleine batteriebetriebene Elektronik, die mit 3 V versorgt 
wird (2xAA).

Wenn die Schaltung aktiv ist, werden 10 mA benötigt und das für 
geschätzt 5 Minuten pro Tag.
Die restliche Zeit läuft das Gerät im Sleep-Mode und zieht dann 150 nA.
Der Jahresverbrauch beträgt damit
aktiv: 5 min  356d   10 mA = 30,4h * 10 mA  = 304 mAh
inaktiv: 24h  365d  150 nA = 8760h * 150 nA = 1,31 mAh
Bestimmend für den Stromverbrauch ist die aktive Phase.

Auf der anderen Seite habe ich zwei AA-Batterien (LR6) um auf die 3 V zu 
kommen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Mignon_(Batterie)

Die Kapazität beträgt ca. 2x 2000 mAh, damit kommt man theoretisch auf 
13 Jahre Nutzungsdauer.

Nun mit Berücksichtigung der Selbstentladung.
Die Hersteller schweigen sich in ihren Datenblättern zur Selbstentladung 
aus. Wiki schreibt was von 6% pro Jahr:
https://de.wikipedia.org/wiki/Selbstentladung#Batterien
Bei Panasonic sind es 3% (Seite 13):
https://mediap.industry.panasonic.eu/assets/custom-upload/Energy%20&%20Building/Batteries/Primary%20Batteries/Zinc%20Carbon%20and%20Alkaline%20Batteries/Panasonic%20Alkaline%20Batteries%20for%20Professionals%20Handbook.pdf
Alles abhängig von Temperatur, Luftfeuchte und Zellaufbau.

Wenn ich mit 6% und 20"C rechne, verliere ich im ersten Jahr 240 mAh 
durch die Selbstentladung und 305 mAh durch die Schaltung.
Nach ca. acht Jahren wären die Zellen leer.

Sind das realistische Zahlen oder habe ich wichtige Aspekte übersehen?
Was mich überrascht, daß die geringe Stromaufnahme eim Sleep-Mode hier 
eine eher untergeordnete Rolle spielt. Selbst, wenn der Ruhestrom um den 
Faktor 10 größer wäre, würde es kaum auffallen.

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Rick schrieb:
> Sind das realistische Zahlen oder habe ich wichtige Aspekte übersehen?

Primärzellen sind exemplarabhängig sehr UNTERSCHIEDLICH. Einige haben 
nach 10 Jahren noch ordentlich Kapazität und nach 20 Jahren immer noch 
was drin, andere sind nach 5 Jahren PLATT. Kleinste Verunreinigungen 
oder Kratzer können das bewirken..Wenn du dich also auf eine Lebensdauer 
VERLASSEN willst (Pioneer Raumsonde) mach was anderes, geht es nur um 
mittlere Lebensdauer werden viele sogar 10 Jahre halten.


> Was mich überrascht, daß die geringe Stromaufnahme eim Sleep-Mode hier
> eine eher untergeordnete Rolle spielt. Selbst, wenn der Ruhestrom um den
> Faktor 10 größer wäre, würde es kaum auffallen.

Deine Nanoampere sind ja auch sehr wenig, da fliesst ja schon so viel 
Strom als Leckstrom über Platine und durch Kondensatoren. Mikroampere 
wären üblicher.

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Rick schrieb:
> Ich habe eine kleine batteriebetriebene Elektronik, die mit 3 V
> versorgt wird (2xAA).

> Die Kapazität beträgt ca. 2x 2000 mAh, damit kommt man theoretisch auf
> 13 Jahre Nutzungsdauer.

Dann hast du 2000mAh. Die Kapazität addiert sich bei Reihenschaltung 
nicht, nur die Spannung. Die Spannung bleibt auch nicht stabil. Wieviel 
Spannung benötigt deine Schaltung Minimum um zu funktionieren?

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Rick schrieb:
> Die Kapazität beträgt ca. 2x 2000 mAh, damit kommt man theoretisch auf
> 13 Jahre Nutzungsdauer.

Nein, die Kapazität beträgt 1x 2000mA. Verdoppeln kannst du nur eine 
Größe, entweder die Spannung (bei Serienschaltung) ODER die Ladung (bei 
Parallelschaltung).

Die Selbstentladung hängt zu allem Ärger auch noch von der Temperatur 
und Exemplarstreuungen der Batterien ab. Erschwerend kommt hinzu, dass 
die Kapazitätsangabe nur bei einem bestimmten, hoffentlich angegebenen 
Entladestrom, gilt.

Dein Sleep Strom erscheint sehr gering und wird auch von der Temperatur 
abhängen. Hast du den einmal für die gesamte Schaltung gemessen?

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Rainer W. schrieb:
> Rick schrieb:
>> Die Kapazität beträgt ca. 2x 2000 mAh, damit kommt man theoretisch auf
>> 13 Jahre Nutzungsdauer.
>
> Nein, die Kapazität beträgt 1x 2000mA.

Steht bereits im Kommentar über deinem.


> Die Selbstentladung hängt zu allem Ärger auch noch von der Temperatur
> und Exemplarstreuungen der Batterien ab.

Hat der TO selbst schon geschrieben.


> Erschwerend kommt hinzu, dass die Kapazitätsangabe nur bei einem
> bestimmten, hoffentlich angegebenen Entladestrom, gilt.

Ja, aber diese Werte sind höher als 10mA. 1A ergibt eine geringe 
Kapazität als 10mA Entladestrom.


> Dein Sleep Strom erscheint sehr gering und wird auch von der Temperatur
> abhängen. Hast du den einmal für die gesamte Schaltung gemessen?

Selbst wenn es 200nA wären spielt es keine große Rolle.

: Bearbeitet durch User
von Bauform B. (bauformb)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Wenn deine Schaltung auch 3.6V verträgt: es gibt Primärbatterien auf 
Lithium-Basis, die viel genauer spezifiziert und stabiler sind. Zum 
Beispiel LiFeS2 mit 95% Restkapazität nach 20 Jahren.

von Vanye R. (vanye_rijan)


Lesenswert?

> Selbst wenn es 200nA wären spielt es keine große Rolle.

Das denke ich auch. Man ist da in Bereichen wo es zuviele 
Unwaegbarkeiten gibt. Sagen wir mal den Leckstrom eines Kondensators, 
einen Fingerabdruck auf einer Leiterbahn, vielleicht noch abhaengig von 
der Luftfeuchtigkeit.

Es gibt natuerlich auch spezielle Batterien die auf moeglichst geringe 
Selbstentladung designt wurden, aber die haben dann ueblichweise auch 
einen hohen Innenwiderstand.

Vanye

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Du schreibst leider nicht, welche Laufzeit Du benötigst. Danach muß man 
die Stromversorgung auslegen.
Wenn es zum Beispiel nur zwei Jahre sind, sind die aufgeführten Zahlen 
belanglos.

von Vanye R. (vanye_rijan)


Lesenswert?

> Du schreibst leider nicht, welche Laufzeit Du benötigst.

Ich finde es schon statthaft ein "moeglichst lange" anzustreben. Das 
wuerde so mancher Entwicklerbude gut zu Gesicht stehen. Aber irgendwann 
wenn man die 3-5Jahre ueberschritten hat wird es sehr schwer 
vorhersagbar.
Man sieht das ja auch gut an den Dallas Uhrenchips die auch so 5-20Jahre 
halten. Das sind auch erstaunliche Spannweiten die von wer weiss was 
abhaengen.

Vanye

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Rick schrieb:
> Sind das realistische Zahlen oder habe ich wichtige Aspekte übersehen?

Du hast alle Arten von Kriechströmen in deiner Abschätzung vergessen. 
Hängt natürlich von der Umgebung ab.

Ich habe hier Temperatur-/Feuchte-Sensoren, die ihre Daten mit einem 
ATmega128RFA1 ins Innere funken bzw. aus einzelnen Zimmern im Inneren. 
Die Batterien halten tatsächlich viele Jahre (wie viele genau, finde ich 
auf Anhieb nicht heraus), beim Außensensor hatte ich aber sehr lange 
gekämpft, bis ich ihn halbwegs kriechtromfrei bekommen habe.

Die Batterien sind irgendein 08/15-Kram, da habe ich nichts extra 
ausgesucht dafür.

Mein Szenario ist ansonsten ähnlich: MCU im Sleep, wacht per Watchdog 
jede Sekunde auf, schaut aber dabei erstmal nur nach, ob wieder 5 
Minuten vergangen sind. Aller 5 Minuten dann eine Messung mit dem SHT-21 
und das Senden der Daten per IEEE 802.15.4.  Da gibt es CSMA/CA sowie 
ACK/retry, jede Aussendung braucht also leicht unterschiedlich Energie.

PS: Bei mir sind es keine 2 x LR6, sondern 2 x LR03. Genügt völlig.

: Bearbeitet durch Moderator
von Harald K. (kirnbichler)


Lesenswert?

Bei Primärzellen, insbesondere bei nur gering/gepulst belasteten, sollte 
man das Thema Auslaufen im Auge behalten.

Egal, welche blumigen Begriffe die Hersteller der Alkaline-Zellen 
verwenden, die Dinger laufen alle aus. Und das ist dann in der Regel 
der Punkt, wo die Elektronik über den Jordan geht.

Abhilfe schafft hier nur ein möglichst gut vom Rest der Elektronik 
abgetrenntes Batteriefach, das auch räumlich entfernt ist, so daß man im 
Auslauffall nur die Zuleitungen zum Batteriefach trennt und ein komplett 
neues Batteriefach nebst neuer Zuleitungen einbauen kann.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Harald K. schrieb:
> Bei Primärzellen, insbesondere bei nur gering/gepulst belasteten, sollte
> man das Thema Auslaufen im Auge behalten.

Habe ich hier nie ein Problem damit gehabt.

von Loco M. (loco)


Lesenswert?

Rick schrieb:
> Ich habe eine kleine batteriebetriebene Elektronik, die mit 3 V versorgt
> wird (2xAA).
>
> Wenn die Schaltung aktiv ist, werden 10 mA benötigt und das für
> geschätzt 5 Minuten pro Tag.
> Die restliche Zeit läuft das Gerät im Sleep-Mode und zieht dann 150 nA.
> Der Jahresverbrauch beträgt damit
> aktiv: 5 min  356d   10 mA = 30,4h * 10 mA  = 304 mAh
> inaktiv: 24h  365d  150 nA = 8760h * 150 nA = 1,31 mAh

Hast du vielleicht beim Sleep-Mode 'uA' mit 'nA' verwechselt? Falls das 
150uA sind, sieht die Rechnung schon ganz anders aus.

Selbst der sehr sparsame MSP430 braucht im LPM-3 typisch 1,3uA (= 
1300nA) wenn er mit dem 32kHz Clock zyklisch aufwachen soll. Erst wenn 
alle Taktgeneratoren aus sind, geht er auf typisch 100nA runter. Und 
dann wacht er aber nur noch durch einen externen Interrupt auf.

von Rolf (rolf22)


Lesenswert?

Rick schrieb:
> Selbstentladung.
> Wenn ich mit 6% und 20"C rechne, verliere ich im ersten Jahr 240 mAh
> durch die Selbstentladung und 305 mAh durch die Schaltung.
> Nach ca. acht Jahren wären die Zellen leer.

6 % von der Nennkapazität oder 6 % von der Restkapazität am 
Jahresanfang?
Der Windows-Rechner sagt: (1 - 0,06) hoch 8 = 0,61

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Naja, der oben genannte ATmega128RFA1 bringt es schon auch noch auf 
unter 1 µA, denn da läuft nur noch der Watchdog-Oszillator. Die kurzen 
sekündlichen Aufwachphasen tragen nicht allzu viel zum Energiebudget 
bei.

Aber wie der TE schon schrieb, solange der Sleep-Strom in diesem Bereich 
bleibt, ist es kaum relevant für das Gesamtbudget. Ob nun 1,3 µA oder 
einige 100 nA macht nicht viel aus, denn man bewegt sich dann ohnehin in 
dem Bereich der Batterie-Selbstentladung.

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Vanye R. schrieb:
>> Du schreibst leider nicht, welche Laufzeit Du benötigst.
>
> Ich finde es schon statthaft ein "moeglichst lange" anzustreben. Das
> wuerde so mancher Entwicklerbude gut zu Gesicht stehen. Aber irgendwann
> wenn man die 3-5Jahre ueberschritten hat wird es sehr schwer
> vorhersagbar.

Lange Laufzeit ist ja 'nett', aber wenn viele Faktoren unbekannt sind, 
nützt keine Schönrechnerei. Wenn tatsächlich 3 V benötigt werden, ist 
mit üblichen Alkali-Mangan Zellen eh recht schnell Schluß. Da sollte man 
eher 3 x AA-Zellen + LDO mit niedrigem Reststrom einplanen und die 
Zellen rechtzeitig erneuern. Als Resteverwertung alternativ auch einen 
LiIon-Akku in kleiner Bauform verwenden und gelegentlich nachladen.
Nur kann man das erst entscheiden, wenn die Anforderungen klar sind.

von Harald K. (kirnbichler)


Lesenswert?

Jörg W. schrieb:
> Habe ich hier nie ein Problem damit gehabt.

Dann hast Du bislang großes Glück gehabt.

Mir ist der Dreck schon in Messgeräten, Digitalkameras, Funkuhren und 
anderem in ausgelaufener Form begegnet, ja, tatsächlich habe ich auch 
schon ausgelaufene Primärzellen noch in der Originalverpackung erlebt - 
das war Qualitätsware von Varta, und das vor dem aufgedruckten 
Zerfallsdatum.

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Harald K. schrieb:
> Jörg W. schrieb:
>> Habe ich hier nie ein Problem damit gehabt.
>
> Dann hast Du bislang großes Glück gehabt.
>
> Mir ist der Dreck schon in Messgeräten, Digitalkameras, Funkuhren und
> anderem in ausgelaufener Form begegnet, ja, tatsächlich habe ich auch
> schon ausgelaufene Primärzellen noch in der Originalverpackung erlebt -
> das war Qualitätsware von Varta, und das vor dem aufgedruckten
> Zerfallsdatum.

Das hat aber nichts mit der von dir beschriebenen geringen bzw. 
Pulsbelastung zu tun.

von Joachim B. (jar)


Lesenswert?

Harald K. schrieb:
> Jörg W. schrieb:
>> Habe ich hier nie ein Problem damit gehabt.
>
> Dann hast Du bislang großes Glück gehabt.

alle Alkaline sind auslaufsicher, d.h. sie laufen sicher aus!

für Jörg kein Problem, wechselt er sie wöchentlich?

von Harald K. (kirnbichler)


Lesenswert?

Jörg R. schrieb:
> Das hat aber nichts mit der von dir beschriebenen geringen bzw.
> Pulsbelastung zu tun.

Funkuhr?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Joachim B. schrieb:
> wechselt er sie wöchentlich

Wenn du den Thread gelesen hättest., wüsstest du, dass sie jeweils viele 
Jahre hier laufen.

von Joachim B. (jar)


Lesenswert?

Jörg W. schrieb:
> Wenn du den Thread gelesen hättest.

habe ich, nur habe ich NIE nicht auslaufene Alkaline gesehen, manche 
liefen schon in der Packung aus oder in ausgeschalteten Geräten.
Du mußt also ein Wunderkind oder absoluter Glückspilz sein und deine 
Aussage "keine Probleme" heißt aber auch nicht daß bei dir Alkaline 
nicht auslaufen, es heißt nur du hattest persönlich keine Probleme.

von Manfred P. (pruckelfred)


Lesenswert?

Bauform B. schrieb:
> Wenn deine Schaltung auch 3.6V verträgt: es gibt Primärbatterien auf
> Lithium-Basis, die viel genauer spezifiziert und stabiler sind. Zum
> Beispiel LiFeS2 mit 95% Restkapazität nach 20 Jahren.

Sehr schön, dass Du die Batteriesysteme durcheinander wirfst. Die von 
Dir genannten Lithium-Eisen haben 1,5 Volt Nennspannung, aber sollen 
mehr Strom liefern können und eine höhere Kapazität als Standard-Alkali 
aufweisen.

Für Langzeitanwendung bei niedrigem Strom gibt es SOCl2, bekanntester 
Hersteller Tadiran. Die Dinger haben 3,6 Volt und diese ziemlich stabil 
bis kurz vor dem Ende. Bei seltener Impulslast muß man aber aufpassen, 
nicht in den Spannungssack zu fallen. In der Bauform AA (14500) liefert 
eine um 2500mAh. In der Bauform C (Babyzelle) bekommt man um 7Ah.

Mi N. schrieb:
> Wenn tatsächlich 3 V benötigt werden, ist
> mit üblichen Alkali-Mangan Zellen eh recht schnell Schluß. Da sollte man
> eher 3 x AA-Zellen + LDO mit niedrigem Reststrom einplanen und die
> Zellen rechtzeitig erneuern. Als Resteverwertung alternativ auch einen
> LiIon-Akku in kleiner Bauform verwenden

Anstatt drei Alkali in Reihe scheint ein LiIon-Akku sinnvoller. Einen 
MCP1702/3 oder HT7x30 drauf, die sind mit max 5µA Qoerstrom = 50mAh/Jahr 
zufrieden.

Harald K. schrieb:
> Jörg W. schrieb:
>> Habe ich hier nie ein Problem damit gehabt.
>
> Dann hast Du bislang großes Glück gehabt.
>
> Mir ist der Dreck schon in Messgeräten, Digitalkameras, Funkuhren und
> anderem in ausgelaufener Form begegnet, ja, tatsächlich habe ich auch
> schon ausgelaufene Primärzellen noch in der Originalverpackung erlebt -
> das war Qualitätsware von Varta, und das vor dem aufgedruckten
> Zerfallsdatum.

Auslaufen war eine Spezialität von Varta, inzwischen heben es alle 
Fabrikate gelernt. In der Packung ausgelaufen kenne ich auch und niemand 
weiß, wie viele Fabriken es tatsächlich gibt bzw. wer alles aus der 
selben Bude kommt.

Harald K. schrieb:
>> Das hat aber nichts mit der von dir beschriebenen geringen bzw.
>> Pulsbelastung zu tun.
> Funkuhr?

Ob das mehr als niedrig einstellige mA für ein paar ms sind?

von Harald K. (kirnbichler)


Lesenswert?

Manfred P. schrieb:
> Ob das mehr als niedrig einstellige mA für ein paar ms sind?

Nö, aber auch da läuft der Dreck aus. Hohe Impulsbelastung (und dann 
lange unbelastet liegenlassen) scheint nicht nötig zu sein, hilft aber 
auch (Digitalkamera).

Aber auch im Multimeter (da sind zwar meistens 9V-Klötze drin, die sich 
wegen der meist doppelten Verpackung etwas schwerer mit dem Auslaufen 
tun, es gibt aber auch welche mit AA- oder AAA-Zellen) schon gesehen, 
und das ist auch nur ziemlich geringe Belastung mit dann wieder langem 
unbelastetem Herumliegen.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Joachim B. schrieb:
> Du mußt also ein Wunderkind oder absoluter Glückspilz sein und deine
> Aussage "keine Probleme" heißt aber auch nicht daß bei dir Alkaline
> nicht auslaufen, es heißt nur du hattest persönlich keine Probleme.

Ich hatte bei dieser Anwendung bislang kein einziges Problem damit – 
und die Teile laufen nun schon über 10 Jahre, nicht mehr mit dem ersten 
Batteriesatz, aber dem zweiten oder dritten. Beim Außensensor passierte 
es irgendwann dann doch, dass er durch irgendeine Ungeschicktheit 
klatschnass geworden war, das war's natürlich dann erstmal. Aufwärmen, 
trocknen, und bei der Gelegenheit hatte er dann auch neue Batterien 
bekommen.

Ansonsten geht es mir natürlich wie allen, ich habe bereits genügend 
ausgelaufene Alkali-Mangan-Zellen gesehen. Bei irgendwelchen 
Knopfzellen-Sets (bei denen man immer welche dabei hat, die man sowieso 
erst in 5 Jahren wieder benötigen würde) auch welche, die das bereits in 
der Verpackung taten.

von Bauform B. (bauformb)


Lesenswert?

Manfred P. schrieb:
> Bauform B. schrieb:
>> Wenn deine Schaltung auch 3.6V verträgt: es gibt Primärbatterien auf
>> Lithium-Basis, die viel genauer spezifiziert und stabiler sind. Zum
>> Beispiel LiFeS2 mit 95% Restkapazität nach 20 Jahren.
>
> Sehr schön, dass Du die Batteriesysteme durcheinander wirfst. Die von
> Dir genannten Lithium-Eisen haben 1,5 Volt Nennspannung, aber sollen
> mehr Strom liefern können und eine höhere Kapazität als Standard-Alkali
> aufweisen.

Mir ging es um die geringe Selbstentladung; dabei sind die mindestens 
genauso gut wie die Tadiran (ja, alles auf dem Papier). Den kleineren 
Innenwiderstand gibt's als Bonus.

Die "3.6V" sehen nur rein zufällig wie SOCl2 aus, weil LiFeS2-Zellen 
1.8V Leerlaufspannung haben.

von Rick (rick)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Jörg R. schrieb:
> Dann hast du 2000mAh. Die Kapazität addiert sich bei Reihenschaltung
> nicht, nur die Spannung. Die Spannung bleibt auch nicht stabil.
Danke, ich wußte, daß ich was übersehen habe!
Damit komme ich bei realistischen 5 Jahren raus.

> Wieviel
> Spannung benötigt deine Schaltung Minimum um zu funktionieren?
Das werde ich nochmal nachmessen.

von Rick (rick)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Rainer W. schrieb:
> Erschwerend kommt hinzu, dass
> die Kapazitätsangabe nur bei einem bestimmten, hoffentlich angegebenen
> Entladestrom, gilt.
Ich hatte die Kapazität (2000 mAh) von der Wikipediaseite.

Einige Hersteller geben für die Kapazität die Entladebedingung an (z.B. 
Varta) bei anderen Herstellern darf man die Kapazität selber 
aufintegrieren (z.B. Duracell)

> Hast du den einmal für die gesamte Schaltung gemessen?
Ja, natürlich.
Das Datenblatt verspricht 200nA @ 3V.
Bei 85°C dürfen es 400nA werden.

von Rick (rick)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Bauform B. schrieb:
> Wenn deine Schaltung auch 3.6V verträgt: es gibt Primärbatterien auf
> Lithium-Basis, die viel genauer spezifiziert und stabiler sind. Zum
> Beispiel LiFeS2 mit 95% Restkapazität nach 20 Jahren.
Für ernsthafte Anwendungen würde ich das tatsächlich in Betracht ziehen.
Je nach Aufwand für den Batteriewechsel (u.a. abhängig vom Einsatzort) 
relativiert sich ggf. auch der Preis.

von Rick (rick)


Lesenswert?

Mi N. schrieb:
> Du schreibst leider nicht, welche Laufzeit Du benötigst. Danach muß man
> die Stromversorgung auslegen.
Nunja, es gibt bei der Schaltungsauslegung auch Parameter mit Priorität 
B. Da schaut man einfach nach, wo man rauskommt.

Ich habe auch gerne mal die Anforderung 'möglichst gut' oder 'möglichst 
genau' auf dem Tisch. Oder auch: 'das wissen wir noch nicht' ...

von Rick (rick)


Lesenswert?

Jörg W. schrieb:
> Du hast alle Arten von Kriechströmen in deiner Abschätzung vergessen.
Ich kann ja nochmal mit Ethanol und Aceton drübergehen und gucken, ob 
das was am Ruhestrom ändert.

von Rick (rick)


Lesenswert?

Harald K. schrieb:
> Bei Primärzellen, insbesondere bei nur gering/gepulst belasteten, sollte
> man das Thema Auslaufen im Auge behalten.
Ja, das kann ich prinzipiell bestätigen.

Ich habe hier eine Sammlung von gebrauchten Zellen.

Früher habe ich alles aussortiert, was unter 1 V Restspannung hatte. 
Inzwischen hebe ich nur noch die auf, die mindestens 1,2 V haben.

Ca. alle halben Jahre wird mal wieder durchgemessen und aussortiert. Da 
ist fast immer was dabei, was beginnende Auslauferscheinungen zeigt und 
gleich mit aussortiert wird.
Wenn man an den Auslaufzellen misst, sind da auch gerne mal welche dabei 
mit 1,3 V oder gar 1,4 V Leerlaufspannung...

von Rick (rick)


Lesenswert?

Loco M. schrieb:
> Hast du vielleicht beim Sleep-Mode 'uA' mit 'nA' verwechselt?
Nein. Ich schaue aber gern nochmal nach.

> Erst wenn
> alle Taktgeneratoren aus sind, geht er auf typisch 100nA runter. Und
> dann wacht er aber nur noch durch einen externen Interrupt auf.
Genau so habe ich es auch gemacht.

von Rick (rick)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Rolf schrieb:
> 6 % von der Nennkapazität oder 6 % von der Restkapazität am
> Jahresanfang?
Ich würde von der Kapazität am Jahresanfang ausgehen. Sonst würde die 
Angabe lauten: xxx mAh / Jahr

> Der Windows-Rechner sagt: (1 - 0,06) hoch 8 = 0,61
Ja, wenn die Schaltung gar nix verbraucht, kommt das bei mir auch raus.

von Rick (rick)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Mi N. schrieb:
> Da sollte man
> eher 3 x AA-Zellen + LDO mit niedrigem Reststrom einplanen
Kommt man mit LDOs auch unter die magische 1µA-Schwelle?
Wo liegt da momentan die Grenze des Möglichen?

Die erwähnten HT75xx-1 sind mit 2.5 mA (typ.) bzw. 4 µA (max.) 
angegeben. Das was an Spannung zuviel da ist wird verheizt.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Rick schrieb:
>> Hast du den einmal für die gesamte Schaltung gemessen?
>
> Ja, natürlich.
> Das Datenblatt verspricht

Die beiden Aussagen beißen sich. ;-)

Hast du denn die 200 nA auch messen können?

von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Rick schrieb:
>> Wieviel
>> Spannung benötigt deine Schaltung Minimum um zu funktionieren?
>
> Das werde ich nochmal nachmessen.

Auf "nachmessen" würde ich mich dabei nicht verlassen, weil es viel zu 
viele Randbedingungen gibt, die deine Messung zu einem Stich in einen 
Heuhaufen werden lassen. Guck nach, bei welcher Mindestspannung die 
Hersteller die spezifizierten Eigenschaften garantieren.

von Bauform B. (bauformb)


Lesenswert?

Rick schrieb:
> Kommt man mit LDOs auch unter die magische 1µA-Schwelle?

Knapp dran: MCP1711 mit 1.5µA oder TPS709 mit max. 2.05µA @85°C. Bei 
beiden sollte man das kleingedruckte im Datenblatt sorgfältig lesen. Es 
sind LDO-Regler, die schwingen schon mal, wenn das Ausgangs-C kleiner 
als 1.5µF oder größer als 47µF ist - inklusive TK und Spannungs-Derating 
und was-ich-noch-vergessen-hab. Zum Trost haben sie bei µA-Last fast 
Null Drop-Out.

Der MCP1711 ist ein ganz besonderer, weil der überhaupt nur bei 25°C 
spezifiziert ist. Wenn's warm wird, ist der schlechter als der TPS. 
Dafür funktioniert er auch mit einem einzigen 100nF - mehr oder weniger; 
große Lastsprünge kann er damit nicht machen. Aber es ist nett, weil 
größere Cs auch einen nennenswerten Leckstrom haben. Manchmal wird ja 
ein Tantal empfohlen, sowas kommt hier garnicht in Frage und die 
Polymer-Typen sind noch viel schlechter.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Bauform B. schrieb:
> Aber es ist nett, weil größere Cs auch einen nennenswerten Leckstrom
> haben.

Kann ich nicht bestätigen. Wir hatten diese Befürchtung letztens auch, 
die tatsächlich messbaren Leckströme waren alle um mehrere 
Größenordnungen kleiner als die Datenblattwerte, auch noch bei 70 °C. 
Wir hatten dabei kleine (0201 oder 0402, weiß ich nicht mehr ganz genau) 
X5R bei hohen Spannungen gemessen. Der Leckstrom nahm überhaupt erst in 
dem Bereich der maximalen Nennspannung irgendwie zu – aufgrund der 
spannungsabhängigen Kapazitätsabnahme wird man solche Piezo-Keramiken ja 
aber normalerweise deutlich unterhalb der Nennspannung betreiben wollen.

von 900ss (900ss)


Lesenswert?

Jörg W. schrieb:
> die tatsächlich messbaren Leckströme waren alle um mehrere
> Größenordnungen kleiner als die Datenblattwerte, auch noch bei 70 °C.

Allerdings weiß man trotzdem nicht wie es sich nach Jahren verhält?!

von Manfred P. (pruckelfred)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Rick schrieb:
> Damit komme ich bei realistischen 5 Jahren raus.

Rick schrieb:
>> 6 % von der Nennkapazität oder 6 % von der Restkapazität am
>> Jahresanfang?
> Ich würde von der Kapazität am Jahresanfang ausgehen. Sonst würde die
> Angabe lauten: xxx mAh / Jahr

Rick schrieb:
> Kommt man mit LDOs auch unter die magische 1µA-Schwelle?
> Wo liegt da momentan die Grenze des Möglichen?

Dein ganzes Theoriegeschwafel geht von falschen Rabndbedingungen aus und 
hilft nicht zum Ziel. So würde ich vorgehen, wenn ich einen Grund 
suchte, etwas nicht zu bauen.

Rick schrieb:
> Einige Hersteller geben für die Kapazität die Entladebedingung an (z.B.
> Varta) bei anderen Herstellern darf man die Kapazität selber
> aufintegrieren (z.B. Duracell)

Beachte dabei die Schlußspannung, bis 0,9V/Zelle herunter kann kaum ein 
reales Gerät! Im Anhang Entladekurven mehrerer Batterien mit 
Konstantstrom, Rohdaten finden sich in einer älteren Diskussion:
Beitrag "Re: Varta Super Heavy Duty ver**ung"

Rick schrieb:
>> Beispiel LiFeS2 mit 95% Restkapazität nach 20 Jahren.
> Für ernsthafte Anwendungen würde ich das tatsächlich in Betracht ziehen.

Ich hatte mal einen Satz für meine analogen DCF-Wanduhren und war 
enttäuscht, die längere Laufzeit war nur etwa 50% und stand in keinerlei 
Relation zum Preis.

Jörg W. schrieb:
>> Aber es ist nett, weil größere Cs auch einen nennenswerten Leckstrom
>> haben.
>
> Kann ich nicht bestätigen. Wir hatten diese Befürchtung letztens auch,
> die tatsächlich messbaren Leckströme waren alle um mehrere
> Größenordnungen kleiner als die Datenblattwerte,

Selbst ältere Elkos klassischer Bauart haben sehr geringe Leckströme. Es 
wird immer nachgeplappert, wie gewaltig hoch die seien, aber niemand 
macht sich die Mühe, selbst zu messen. Und selbst messen heißt, die 
mehrere Tage an Spannung zu belassen, bis der Leckstrom stabil bleibt.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

900ss schrieb:
> Jörg W. schrieb:
>> die tatsächlich messbaren Leckströme waren alle um mehrere
>> Größenordnungen kleiner als die Datenblattwerte, auch noch bei 70 °C.
>
> Allerdings weiß man trotzdem nicht wie es sich nach Jahren verhält?!

Stimmt schon.

Kurze Recherche zeigt, dass es offenbar einige Untersuchungen zur 
Alterung dieser Kondensatoren gibt. Diese zielen allerdings alle auf 
Kristallisierungseffekte der Keramik und damit einher gehende 
Kapazitätsreduktion ab. Ich denke mal, wenn mit der Alterung ein 
nennenswerter Anstieg des Leckstroms einher gegangen wäre, wäre das bei 
diesen Untersuchungen aufgefallen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.