Akkus - Batterien - Netzteile für Digitalkameras

[Werner]

Liebes Forum!

Ich habe gerade den Artikel von Siggi O "Frage zu Canon Netzteil" gelesen und möchte hiermit weitere Klarheit schaffen und meine Erfahrungen mitteilen.

Zu den Akkus (Sätze aus Einzelzellen):

Sehr gute Informationen zu Akkus gibt es bei Wikipedia (alle Arten).

Meine erste Digicam war eine 1,3Mpx Samsung mit Batteriebetrieb, keine Probleme. Die Bildqualität war nicht mehr zeitgemäß und ich legte mir eine Coolpix 4600 zu.
Betrieb mit 2 Batterien oder 2 NiMH-Akkus möglich. Batteriebetrieb lief tadellos. Beim Akkubetrieb traten die ersten Merkwürdigkeiten auf. Die Akkus waren neu und frisch aufgeladen. Die Cam schaltete sich reproduzierbar nach einer Sekunde wieder aus. Zwei andere Akkus gaben den selben Effekt! Mit zwei weiteren Akkus startete die Kamera aber tadellos, mit Batterien ja auch.
Zur Untersuchung des Rätsels wurde die Metallbrücke des Batteriedeckels isoliert und zwei Kupferfolienstreifen nach außen gelegt. Dort wurde ein Zeiger-Amperemeter angeschlossen (digitale gehen nicht, die takten zu langsam). Der Strom stieg beim Einschalten etwa 1 Sekunde auf fast 2 Ampere, dann blieb er unter einem halben. Mit den ersten Akkus wurden nicht einmal 1 Ampere erreicht. Eine Digitalkamera enthält ja einen kleinen Computer und jeder Computer braucht beim Booten den meisten Strom. Also liegt das Problem an den Akkus und nicht an der Kamera.
Mit einem Innenwiderstands-Meßgerät (ELV-Elektronik, Hamburg) wurden die Akkus untersucht. Die "defekten" hatten 0,4 bis 0,7 Ohm, die funktionierenden 0,02 Ohm. Zwei vollgeladene Akkus bringen 2x1,35V = 2,7 Volt auf die Beine, leicht angebrauchte 2x1,2 V = 2,4 V. Damit kann der Controller in der Kamera arbeiten. Wenn aber dann kurzzeitig 2 Ampere benötigt werden und die Akkus 2x0,4 = 0,8 Ohm Innenwiderstand haben, liefern die Akkus 2 Ampere x 0,8 Ohm = 1,6 Volt weniger, also nur noch zusammen 0,8 bis 1,1 Volt - damit kann die Cam ihren Start nicht beenden und geht einfach aus. Tests ergaben, daß er Start bei zwei 0,1-Ohm-Akkus einwandfrei durchlief, das wären dann 0,4 Volt weniger, also gesamt 1,8 - 2,0 Volt.
Ich habe meinen gesamten Akkubestand durchgemessen und mit gemessener Kapazität und Innenwiderstand beschriftet.
Für die Digicam werden nur Akkus mit weniger als 0,1 Ohm verwendet.
Anmerkung: die "unbrauchbaren" Akkus sind nicht defekt, sie können für andere Geräte mit geringerem Strombedarf durchaus verwendet werden, nur halt für die Cam nicht. Wegen des hohen Startstroms sind für eine Digicam auch keine alten 700-mAh-Typen verwendbar.

Zur Akku-Lebensdauer im Betrieb:
Viele der neueren Ladegeräte haben die Möglichkeit, auch die Akku-Kapazität zu messen, das sollte man unbedingt nutzen und die Akkus damit beschriften.
NiMH-Akkus vertragen keine Tiefentladung (vgl Wikipedia), man muß sie unbedingt vermeiden. Deshalb nur Sätze mit gleicher mAh-Zahl zusammenstellen, einen für die Cam, einen anderen zum Nachladen. Die absolute Größe der Kapazität spielt keine Rolle, sie sollte nur innerhalb innerhalb 5% Abweichung liegen. Damit ist gewährleistet, daß die Akkus etwa gleich leer sind, wenn die Batterieanzeige der Cam Alarm gibt. Ein krasses Gegenbeispiel: Ein Akkusatz bestehe aus zwei Stück mit 1700mAh und 1000mAh. Beide haben 1,3V, zusammen 2,6V. Werden jetzt 900mAh verbraucht, ist der eine halb leer, der andere auf 10%. Die Batterieanzeige kann nur die Gesamtspannung überwachen, hier z.B. 1,2V+1,0V=2,2V - noch kein Alarm, der erfolgt bei 2,0V. Dann hat der zweite Akku aber nur noch 0,8V und ist leer. Der zweite Akku kann dann aber schon beschädigt sein und ist nach wenigen Ladezyklen defekt. Vermeiden kann man dieses Problem mit zwei gleichkapazitiven Akkus, Bei "Low Bat" ist noch keiner angeknackst.
Die Umschaltung im Digicam-Menü Batterie/Akku (wenn vorhanden) dient nur dazu, die Schaltschwelle der "Low-Bat"-Anzeige einzustellen, sie ist für die Kamerafunktion selbst belanglos. Steht sie auf "Alkaline", so erfolgt der Alarm bei Akkubetrieb halt früher, die Akkus sind aber nicht leer.
Anmerkung:
Verschärft tritt dieser Effekt bei Akkuschraubern auf. Wenn ber Motor beim Schrauben LANGSAMER wird, SOFORT AUFHÖREN und den Akku wechseln oder nachladen. Weiterschrauben bis zum Stillstand schädigt den Akkusatz bis zum Totalausfall.

Zur Akku-Kapazität:
Beim Messen der Akkukapazität erlebt man böse Überraschungen! Es werden nie mehr als 75% der aufgedruckten Kapazitätswerte erreicht, oft nur die Hälfte. Das geht querbeet über alle möglichen Hersteller, aus Fachgeschäften oder Supermarkt, ich hatte etwa 80 Stück durchgemessen. Man zahlt für was, was man nicht bekommt. Bei billigen aus dem Supermarkt sind auch durchaus Gute dabei. Firmen wie Hama oder Conrad fertigen selbst keine Akkus, die werden nur so bedruckt.
Die Stiftung Warentest wurde diesbezüglich informiert, die wollen der Sache irgendwann nachgehen.
Ein weiterer Test:
Die Akkus nach dem Aufladen mal zwei Monate liegenlassen und dann die Spannung messen, da fallen auch ein paar Krücken raus. Einige haben sich von ganz alleine auf unter 1 Volt selbst entladen - unbrauchbar - Sondermüll. Gute Akkus haben auch noch nach 2 Jahren über 1,2 Volt.
Wenn sich ein Kristallfilm am Pluspol bildet, bedeutet das eine Undichtigkeit des Akkus. Die Kristalle bestehen aus Kaliumcarbonat und können mit Wasser abgewaschen werden. Aber der Akku bleibt undicht, er vertrocknet langsam und der Innenwiderstand steigt - Sondermüll.

Tips zum Akku-Kauf:
Für den Preis der Meßgeräte kann man etliche Akkus kaufen. Ohne Meßmöglichkeit sollte man darauf achten, ob für die Akkutypen Datenblätter zu finden sind. Bei Conrad z.B. gibt es jetzt welche, bei reinen Batterieherstellern sowieso. Da ist man dann sicherer als bei unbekannten Typen.
Bei Akkupaketen ist man auf Gedeih und Verderb auf die Qualität der Herstellung angewiesen.

Zun den Lithium-Akkus:
Diese haben einen geringen Innenwiderstand, Startprobleme der Digicam gibt es nicht. Meist sind zwei Zellen verbaut, Spannung um die 6 Volt.
Das bedeutet auch, daß in der Cam ein elektronischer Spannungswandler sitzt, die Chips brauchen ja nur 2-3 Volt. Bei solchen Kameras ist auch die Spannung eines externen Netzteils unkritisch, solange es genügend Strom liefern kann. Differenzen werden vom Spannungswandler eliminiert.
Wichtig bei den Lithiumakkus ist das genau passende Ladegerät! Die unterschiedlichen Technologien erfordern verschiedene Ladeüberwachung.

Zu den Netzgeräten:
Kleine Steckernetzteile, mit oder ohne Spannungswähler, können einfach den Startstrom nicht liefern, sie gehen in die Knie. Die auf den Typenschildern angegebenen Spannungen und Ströme sind die Grenzwerte. Den Restbrumm könnte man mit einem großen Kondensator beheben. Die Spannung schwankt aber sehr stark mit der Belastung, ein fehlerfreies Booten der Kamera kann nicht gewährleistet werden, sie kann sich aufhängen oder Überspannungsschäden davontragen. Der 100-Hz-Brumm kann stark stören. Eine Spannungstabilisierung ist erforderlich, als Nebeneffekt hat man dann noch die Brummfreiheit.
Unser Mitglied NicLi hat das im oben erwähnten Thema schon ausgeführt, das ist der richtige Weg. Ich würde aber nicht nur auf im Netz kursierende Schaltungen zurückgreifen, da sind einige fehlerhaft, sondern auf dei Datenblätter der Chiphersteller zurückgreifen, da sind immer geprüfte Anwendungen dabei - allerdings in neu-indianisch. Bei älteren Digicams empfiehlt sich die einmalige Messung des Startstroms, um das Netzteil dimensionieren zu können. Neuere Cams mit USB-Versorgung sind problemlos, die brauchen weniger Strom (USB liefert maximal 500mA). Kameras mit nur 2 Zellen oder nur einer Lithiumzelle könnten kritisch sein, weil sie eventuell (aber nicht sicher!) keinen internen Spannungsregler haben. Da sollte das Netzteil auf 3,5 Volt angepaßt werden (oder aus dem PC-Netzteilstecker die 5 Volt mit zwei Dioden auf nominell 3,6 V drücken; an die 3,3 V kommt man schlecht dran)
Kameras mit 4 Zellen oder einer 6V-Lithiumbatterie laufen mit 6 Volt und haben einen internen Spannungsregler, ein Betrieb mit 5 bis 7,5 V ist ohne Überlastung möglich. Eine Regelung des Netzteiles ist wegen der Brummbeseitigung zwingend, ein Elektrolytkondensator mit ca. 5000 uF (oder mehrere parallel bis zu diesem Wert) im Ausgang übernimmt die Stromspitzen und verbessert die Regelcharakteristik.

Ich hoffe, ich habe nichts vergessen   -   schönen Sonntag noch   -   Werner

[smashIt]

da möcht ich noch was anhängen:
wenn jemand NiMH-akkus sucht führt heute meiner meinung nach kein weg an den sanyo eneloop zellen vorbei
die nenn-kapazität is zwar geringer als bei anderen zellen, in der praxis halten sie aber deutlich länger.
grund dafür is die für zellen dieser bauform sehr gute hochstromfestigkeit und die enorm geringe selbstentladung
von panasonic gibts mittlerweile iirc gleichwertige zellen, da weis ich aber die bezeichnung nicht

[Udo Hammermeister]

Hallo !

Das mit den "eneloop" Akkus kann ich auch bestätigen.
Eigene Messungen haben ergeben:
Nennkapazität: 2000 mAh (tatsächlich nur um 1850) entladen jeweils mit 700 mA bis auf 0,9 V

kurz nach dem Aufladen nach 3 Tagen:
1,26 V (bei 700mA) und Entladekapazität 1830 mAh

nach gut 9 Monaten:
1,17 V (bei 700 mA) und Entlade-Restkapazität 1580 mAh

Die Leerlauf-Spannung von einigen 10 Monate gelagerten Exemplaren habe ich gerade gemessen und liegen alle so bei 1,31 V.

Ich benutze praktisch nur noch diese, es gibt sie in AA und AAA. Auch nach Monaten die Kamera aus dem Regal nehmen und einfach weiter fotografieren. Beim Kauf von elektronischen Kleingeräten ist für mich ein entscheidendes Kriterium, dass sie Standard-Akkus verwenden.

Grüße Udo

[peter-h]

Eine kleine Ergänzung zu Steckernetzteilen.

Bei Conrad gibt es unter Steckernetzteil für Digitalkameras SPS-2500 ein sehr ordentliches Gerät, welches Ströme bis 2,5 A liefert. Keine Probleme mit Einschaltströmen.  Auch ist dieses Netzteil für LED-Beleuchtungen in der Mikroskopie sehr schön, da mehrere LEDs betrieben werden können.

http://www.conrad.de/ce/de/product/510519/STECKERNETZGER-FDIGITALK-SPS-2500/2110140

Gruß
Peter Höbel