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raxon

E-Mail

30.05.2021,
17:19
 

Buck-Boost und halbleere Batterien? (Elektronik)

Hallo, :-)

ich habe noch haufenweise halbleere Zinkkohle-Batterien.
Meine Überlegung wäre es, ein paar von denen zusammenzuschließen und dann über einen Buck-Boost-Konverter Uhren, Thermometer und anderes „Kleingezeugs“ zu betreiben. Hierzu habe ich mir diverse Informationen einverleibt. Die Essenz: Es kann enorme Verlustunterschiede zwischen den unterschiedlichen Modellen geben. In den Beispielen wurde jedoch immer mit größeren Strömen (50 mA – 2 A) gearbeitet. Uhren oder Thermometer sollten weit darunter liegen.

Deshalb meine Fragen an euch:
Wird das halbwegs effizient gehen?
Kennt ihr günstige Modelle, mit denen ich hier arbeiten könnte?
Oder ist der zu erwartende Verlust so groß, dass die ollen Batterien im Nu leer werden?

Danke für eure Hilfe!

Gast

30.05.2021,
17:21

@ raxon

Buck-Boost und halbleere Batterien?

» Deshalb meine Fragen an euch:
» Wird das halbwegs effizient gehen?
Nein. Das Geizthema taucht hier regelmäßig auf. Einfach mal die Suche bemühen.
Meine Funkmaus von Rapoo arbeitet bis zu 0,95V.
Such dir Geräte, die mit wenig auskommen.

simi7(R)

D Südbrandenburg,
30.05.2021,
18:46

@ raxon

Buck-Boost und halbleere Batterien?

» Deshalb meine Fragen an euch:
» Wird das halbwegs effizient gehen?
» Kennt ihr günstige Modelle, mit denen ich hier arbeiten könnte?
» Oder ist der zu erwartende Verlust so groß, dass die ollen Batterien im Nu
» leer werden?
»
» Danke für eure Hilfe!

Nein, geht nicht.
Das Problem bei verbrauchten Primärelementen ist nicht die gesunkene Spannung sondern der erhöhte Innenwiderstand.
Die angesprochenen Spannungserhöher belasten die Zelle mit höheren Impulsströmen. Dabei geht viel Leistung am Innenwiderstand verloren.
Das Problem könnte man eventuell mit einem großen Elko am Eingang abmildern, ein Verlustgeschäft bleibt es aber.
Wenn du Glück hast findest du ein tickendes Uhrwerk das mit 0,7V noch zufrieden ist.
Achte aber darauf, dass das Batteriefach eine ausgelaufene Batterie (richtig ist natürlich "Zelle";) locker weg steckt.

Wolfgang Horejsi(R)

30.05.2021,
22:16

@ raxon

Buck-Boost und halbleere Batterien?

» Hallo, :-)
»
» ich habe noch haufenweise halbleere Zinkkohle-Batterien.

Zink-Kohle-Batterien sind voll schon nicht allzu brauchbar...

raxon

E-Mail

31.05.2021,
13:29

@ simi7

Buck-Boost und halbleere Batterien?

» Nein, geht nicht.
» Das Problem bei verbrauchten Primärelementen ist nicht die gesunkene
» Spannung sondern der erhöhte Innenwiderstand.
» Die angesprochenen Spannungserhöher belasten die Zelle mit höheren
» Impulsströmen. Dabei geht viel Leistung am Innenwiderstand verloren.
» Das Problem könnte man eventuell mit einem großen Elko am Eingang
» abmildern, ein Verlustgeschäft bleibt es aber.
» Wenn du Glück hast findest du ein tickendes Uhrwerk das mit 0,7V noch
» zufrieden ist.
» Achte aber darauf, dass das Batteriefach eine ausgelaufene Batterie
» (richtig ist natürlich "Zelle";) locker weg steckt.

Was wäre denn mit denen hier?
"Joule Thief"-Booster (von AliExpress):
10PCS Solar-Treiber IC YX8018 8018 Solarlicht Joule Thief DC DC-Wandler Booster IC 1.25V
US $0.58 / lot (10 Stück), Versand: US $1.11
Das sind im Grunde die Booster, nach denen ich mich erkundigt habe. Obwohl sie nur 4 Pins haben, ist die Dokumentation miserabel (so man kein Chinesisch spricht).
Die sind für Solarzellen ausgelegt. Die Verluste sollten sich folglich in Grenzen halten.

Wolfgang Horejsi(R)

31.05.2021,
14:17

@ raxon

Buck-Boost und halbleere Batterien?

» » Nein, geht nicht.
» » Das Problem bei verbrauchten Primärelementen ist nicht die gesunkene
» » Spannung sondern der erhöhte Innenwiderstand.
» » Die angesprochenen Spannungserhöher belasten die Zelle mit höheren
» » Impulsströmen. Dabei geht viel Leistung am Innenwiderstand verloren.
» » Das Problem könnte man eventuell mit einem großen Elko am Eingang
» » abmildern, ein Verlustgeschäft bleibt es aber.
» » Wenn du Glück hast findest du ein tickendes Uhrwerk das mit 0,7V noch
» » zufrieden ist.
» » Achte aber darauf, dass das Batteriefach eine ausgelaufene Batterie
» » (richtig ist natürlich "Zelle";) locker weg steckt.
»
» Was wäre denn mit denen hier?
» "Joule Thief"-Booster (von AliExpress):
» 10PCS Solar-Treiber IC YX8018 8018 Solarlicht Joule Thief DC DC-Wandler
» Booster IC 1.25V
» US $0.58 / lot (10 Stück), Versand: US $1.11
» Das sind im Grunde die Booster, nach denen ich mich erkundigt habe. Obwohl
» sie nur 4 Pins haben, ist die Dokumentation miserabel (so man kein
» Chinesisch spricht).
» Die sind für Solarzellen ausgelegt. Die Verluste sollten sich folglich in
» Grenzen halten.

Eine neue 1,5V Alkalizelle hat vermutlich mindestens 20mal so viel Energie gespeichert, wie die halbvolle Zink-Kohle-Batterie. Ob sich das lohnt, oder wäre es doch besser, eine neue Alkalizelle zu kaufen? Dann noch das Risiko, dass die Suppe ausläuft und die Batteriehalterung zerstört.

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
31.05.2021,
15:25
(editiert von cmyk61
am 31.05.2021 um 16:18)


@ raxon

Buck-Boost und halbleere Batterien?

Hallo auch ;-) » Hallo, :-)

die Idee des Joule-Thief ist nicht neu.
Das Thema kommt regelmäßig im Physikunterricht als Unterthema zu Energie-Sparen.
Unterm Strich ist es vollkommen unrentabel.
Schon alleine die Frage was eine "halbleere" Batterie eigentlich ist, beantwortet sich meist aus der Entladekennlinie.
Auch die Frage: "welcher Parameter kennzeichnet den Ladezustand einer Batterie oder eines Akkus?" wirft bei genauer Betrachtung klare Fakten aus.
VIele Zeitgenossen nutzen die Zellenspannung als Indikator - manche vielleicht auch noch den Innenwiderstand.
Die Kapazität einer Zelle ist jedoch die Fläche unter der Entladekurve.
Wenn man nun eine Entladeschlußspannung von 1,2V bei einer Primärzelle zugrunde legt, so wäre die verwertbare Restenergie lediglich im unter 1% Bereich.
Der technische Aufwand und der Aufwand die Zellen wenn ganz entleert (und womöglich ausgelaufen) zu wechseln, steht in keienr Relation zur gewonnenen Energie.
Ein Joule-Thief dient eigentlich der Versorgung eines Verbrauchers aus einer schwachen Energiequelle (zB Thermo-Element) für Langzeitbetrieb.
Diese Zweckentfremdung zwecks Demonstration von Energy-Harvesting ist ziemliche Augenwischerei.

Gruß
Ralf
»
» ich habe noch haufenweise halbleere Zinkkohle-Batterien.
» Meine Überlegung wäre es, ein paar von denen zusammenzuschließen und dann
» über einen Buck-Boost-Konverter Uhren, Thermometer und anderes
» „Kleingezeugs“ zu betreiben. Hierzu habe ich mir diverse Informationen
» einverleibt. Die Essenz: Es kann enorme Verlustunterschiede zwischen den
» unterschiedlichen Modellen geben. In den Beispielen wurde jedoch immer mit
» größeren Strömen (50 mA – 2 A) gearbeitet. Uhren oder Thermometer sollten
» weit darunter liegen.
»
» Deshalb meine Fragen an euch:
» Wird das halbwegs effizient gehen?
» Kennt ihr günstige Modelle, mit denen ich hier arbeiten könnte?
» Oder ist der zu erwartende Verlust so groß, dass die ollen Batterien im Nu
» leer werden?
»
» Danke für eure Hilfe!

raxon

E-Mail

31.05.2021,
16:15

@ cmyk61

Buck-Boost und halbleere Batterien?

Ich habe einmal eine alte Digitaluhr mit drei halbleeren Batterien über ein Poti verwendet. Das ging zwei Jahre lang gut. Die Batterien musste ich nur selten wechseln, den Poti gelegentlich nachjustieren.
Natürlich hat die Uhr dann irgendwann angefangen zu spinnen und letztlich den Geist aufgegeben, schließlich war die Spannung eindeutig zu hoch und der Tod vorprogrammiert.
Ich habe auch Alkaline, die ich wiederauflade.
Mit geht es hierbei mehr ums Prinzip und die Bastelei. Schließlich möchte ich eventuell solche Booster für Embedded-Projekte verwenden. Bisher war ich da nur beim Downscaling und gerade in Kombination mit einer kleinen Solarzelle erscheint mir die andere Richtung für ein „Blue-pill Projekt“ attraktiver. Bei einigen Projekten sind Li-Ionen-Akkus einfach ein No-Go (Explosions-/Brandgefahr). Da muss dann eine olle Zelle herhalten...

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
31.05.2021,
16:27
(editiert von cmyk61
am 31.05.2021 um 16:30)


@ raxon

Buck-Boost und halbleere Batterien?

» Ich habe einmal eine alte Digitaluhr mit drei halbleeren Batterien über ein
» Poti verwendet. Das ging zwei Jahre lang gut. Die Batterien musste ich nur
» selten wechseln, den Poti gelegentlich nachjustieren.

Jetzt rechne mal den Aufwand den Du betreiben musstest.
Erst lief die Uhr falsch (wer weiß wie lange es tatsächlich dauerte, bis Du das bemerkt hast.
Der Aufwand fürs Beobachten ist über den Zeitraum auch beträchtlich.
Dann musste nachjustiert werden - messgerät holen, schraubendreher holen, Uhr abhängen, öffnen, messen, justieren, messen, Uhr zuschrauben, aufhängen, werkzeug wegräumen. Da kommt bestimmt 20 Minuten zusammen (wenn man ehrlich ist - so als ob man als Unternehmer in jemandens Auftrag unterwegs ist.
Stundenverrechnungssatz in unserer Branche liegt - sagen wir mal bei 90 Euro.
Also kostete Dich der Spass - ohne Hardware - 30 Euro - zzgl. der Kosten fürs regelmäßige Beobachten und dokumentieren (auch im Kopf) (600 Tage je 1 Minute = 600 * (90 Euro / 60).
Klar, Du machst das als Hobby. Aber irgendwann wirds zum realen Projekt und Deine Mutmaßungen gehen an der Realität schwer vorbei.
Sollte die Batterie ein Gerät betreiben, so ist dessen Dauerhafte Funktion nicht gewährleistet.
Eine deftige Unsicherheit. So kommen wir nie zum Mars. :-D :-D :-D :-D :-D :-D


» Natürlich hat die Uhr dann irgendwann angefangen zu spinnen und letztlich
» den Geist aufgegeben, schließlich war die Spannung eindeutig zu hoch und
» der Tod vorprogrammiert.

Das wollen wir alle nicht ;-)


» Ich habe auch Alkaline, die ich wiederauflade.

Ahhhrgh - ja klar, nä?
Alkaline aufladen. Was kosten die Zellen? Warum wohl haben sie den Markt nicht überschwemmt? Weils nix taugt.

Gruß
Ralf


» Mit geht es hierbei mehr ums Prinzip und die Bastelei. Schließlich möchte
» ich eventuell solche Booster für Embedded-Projekte verwenden. Bisher war
» ich da nur beim Downscaling und gerade in Kombination mit einer kleinen
» Solarzelle erscheint mir die andere Richtung für ein „Blue-pill Projekt“
» attraktiver. Bei einigen Projekten sind Li-Ionen-Akkus einfach ein No-Go
» (Explosions-/Brandgefahr). Da muss dann eine olle Zelle herhalten...

Gast

31.05.2021,
17:18

@ cmyk61

Buck-Boost und halbleere Batterien?

Der Zeitaufwand darüber zu diskuttieren, ist es schon nicht Wert.

raxon

E-Mail

31.05.2021,
17:52

@ cmyk61

Buck-Boost und halbleere Batterien?

Der Aufwand war überschaubar. Immer wenn das Display (alle paar Wochen) unleserlich geworden war, kurz am Poti drehen bis man es wieder ablesen konnte.
Die Uhr lief normal. Erst gegen Ende hat sie angefangen zu spinnen (sporadische Resets, etc.).
Alkaline kann man relativ leicht aufladen (Wechselspannung mit unterschiedlichen Widerständen = mehr rein als raus). Gerade bei 9V-Blöcken spare ich mir so den Gang zum Kaufhaus. Seit der Maulkorbpflicht ist dies nicht zu unterschätzen!

Sel(R)

Radebeul,
31.05.2021,
21:14

@ raxon

Buck-Boost und halbleere Batterien?

Sag mal, wieviele Geräte mit Batterien hast du denn am Laufen?

Ich sehe zeitig genug, wann eine Batterie leer wird. Ist sie dann untauglich fürs Gerät, dann geht sie vielleicht noch in einem anderen Gerät. Jedenfalls greife in die Schublade, nehme eine frische Zelle und gut ist. Beim nächsten Einkauf von irgendwelchem Zeugs bringe ich eine neue Batterie mit und lege sie in meine Schublade.

Also ist immer eine Ersatzbatterie da und ich muß nicht extra los und eine kaufen. Außerdem achte ich beim Kauf der Geräte, das ich sowenig wie möglich unterschiedliche Batterien brauche.

Ich verstehe dein Problem nicht.

LG Sel

--
******************************************
Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

Wolfgang Horejsi(R)

31.05.2021,
22:46

@ raxon

Buck-Boost und halbleere Batterien?

» Ich habe einmal eine alte Digitaluhr mit drei halbleeren Batterien über ein
» Poti verwendet. Das ging zwei Jahre lang gut. Die Batterien musste ich nur
» selten wechseln, den Poti gelegentlich nachjustieren.
» Natürlich hat die Uhr dann irgendwann angefangen zu spinnen und letztlich
» den Geist aufgegeben, schließlich war die Spannung eindeutig zu hoch und
» der Tod vorprogrammiert.

Ich habe eine Uhr, die über 2 Jahre mit einer einzigen und dazu noch sehr preiswerten Alkalizelle läuft.

Mikee

01.06.2021,
06:44

@ raxon

Buck-Boost und halbleere Batterien?

Hallo,

egal, was Du nutzt, entscheidend ist, dass Deine Schaltung wenig Strom aufnimmt.
Es gibt Konverter, die die Batteriespannung bis nahezu Null Volt nutzen können
und das letzte aus einer Primärzelle rausquetschen.
Hat Deine Batterie nur noch 0,2V und Du brauchst 2V bei 100µA, dann fließen
primär aber schon 1mA plus Eigenverbrauch des Wandlers.
Eine sinnvolle Nutzung ausgelutschter Batterien geht nur im unteren Milliamperebereich.
Dann kann man durchaus noch eine beachtliche Energiemenge rausziehen, obwohl
die Fernbedienung schon nicht mehr will.
Z.B. Alkali-Batterie 1,5V, Start der Nutzung bei 1,3V.
Die läuft dann bei 4mA Belastung noch bis zu 60 Tage á 10 Stunden = 2400mAh.

Mikee

Wolfgang Horejsi(R)

01.06.2021,
08:01

@ Mikee

Buck-Boost und halbleere Batterien?

» Dann kann man durchaus noch eine beachtliche Energiemenge rausziehen,
» obwohl
» die Fernbedienung schon nicht mehr will.
» Z.B. Alkali-Batterie 1,5V, Start der Nutzung bei 1,3V.
» Die läuft dann bei 4mA Belastung noch bis zu 60 Tage á 10 Stunden =
» 2400mAh.
»

Eine Fernbedienung, oder andere Geräte, die eine Alkalizelle nur bis herunter zu 1,3V ausnutzen, sind in meinen Augen fehlkonstruiert.

Aus einen Datenblatt von Duracell habe ich dieses Diagramm herausgesucht:



besonders die gestrichelte Linie mit Beschriftung high rate zeigt, wie weit entfernt die angenommenen 1,3V Entladeschlußspannung von einer realistischen Betrachtungsweise entfernt sind.

Dem Datenblatt kann man auch entnehmen, dass bei einer Entladeschlußspannung von 1V bereits 90% der verfügbaren Energie entnommen wurden. Da manch es wenig Sinn, mit einer Joulethief-Schaltung die letzten 10% herauszuquetschen, zumal bei den üblichen 1-Transistor-Vorschlägen nur die Hälfte, also 5%, entnommen werden, weil unter 0,6V der Transistor nicht mehr anschwingt und das dann mit einen Wirkungsgrad von vielleicht 50%. So bleiben von der Gesamtleistung der Primärzelle noch 2,5%, die durch den Joulethief nutzbar sind. 40 leere Zellen können dann eine volle ersetzen.

Quelle des Diagramms: Google.de mit Suchbegriff: file:0900766b814ef4c0.pdf

Mikee

01.06.2021,
09:54

@ Wolfgang Horejsi

Buck-Boost und halbleere Batterien?

Hallo!

naja, diese diagramme sind halt für eine relativ hohe Belastung gezeichnet.
Ebenso die Angabe der verfügbaren mAh (meist für eine 10 oder 20 stündige
Entladung.

» Eine Fernbedienung, oder andere Geräte, die eine Alkalizelle nur bis
» herunter zu 1,3V ausnutzen, sind in meinen Augen fehlkonstruiert.

1,3V ist hier die Leerlaufspannung.

» Dem Datenblatt kann man auch entnehmen, dass bei einer
» Entladeschlußspannung von 1V bereits 90% der verfügbaren Energie entnommen
» wurden.

Interessanterweise sind die verbleibenden 10% dann noch 2400mAh.
Die Batterie wird mit Sicherheit aber nicht mit 24.000mAh angegeben, eher mit 3000mAh.

Es kommt halt immer auf die Belastung an.
Bei 5A Belastung hat man vielleicht 500mAh, d.h. die Batterie ist nach wenigen Minuten unbrauchbar, aber eben noch nicht leer.
Bei 100mA Belastung erhält man vielleicht 3.000mAh
Bei 5mA Belastung hat erhält vielleicht 10.000mAh

Warum die Restenergie nicht nutzen?

Mikee