NiCd Akku tauschen ??

Dieses Thema im Forum "Lötkunst" wurde erstellt von CO2, 23. Juni 2010.

  1. CO2

    CO2 eingearbeitet

    Ich habe hier einen Siel Expander mit ausgelaufener Batterie. Der Schaden aufm Board hält sich in Grenzen. Verbaut ist so ein alter NiCad-Akku.
    Kann man solche Akkus noch kaufen, oder gibt es einen "modernen" Ersatz?
    Beim Korg Polysix z.B. kann man ja so ne Knopfbatterie einbauen, muss dafür aber 2-3 Teile auf dem Board ändern. Bei Siel wäre das ja warscheinlich ähnlich, hab aber keinen Plan.....
    Am liebsten würde ich einfach den Akku tauschen......

    edit: hab gerade was gefunden, da hat jemand einen alten Akku durch ein NiMH AAA Akkupack ersetzt. Hmm, wie läuft das denn bei den alten Kisten, von wegen überladeschutz usw???
     
  2. Anonymous

    Anonymous Guest

    Ich hab das gerade beim Opera gemacht, da musste man nur einen Widerstand gegen eine Diode tauschen.
    (Wenn du einen Link aufs Service Manual hast, kann ich das auch genau einzeichnen )
    Ist hinterher halt langlebiger. Ansonsten tut es jeder Akku gleicher Zellenzahl (hier 3) der mechanisch passt.
    Früher war es NiCd, heute ist es NiMh, und die Kapazität ist inzwischen auch höher, das spielt aber keine Rolle.
     
  3. CO2

    CO2 eingearbeitet

    Der Expander bzw. DK600 sind ja (genau??) wie der Opera... Ich habe ein Manual gefunden, kann es aufm Apple aber leider nicht öffnen, weil Datei angeblich fehlerhaft, schnarch.....
    Hab gerade noch mal bei Reichelt gestöbert und schwupps spuckt er 2-3 nimh-akkus aus, eben hatte ich nix gefunden :oops:
    Woran erkenne ich den die Zellenzahl? Ist 3,6V = 3 Zellen, weil 1 Zelle = 1,2V?
     
  4. Anonymous

    Anonymous Guest

    Jupp.
     
  5. CO2

    CO2 eingearbeitet

    ja super, danke.
    wie lange hält denn eigentlich so ein neuer Akku, "auslauftechnisch" ?
    Kannst du evtl auf dem Foto den Widerstand erkennen? Ich weiß nicht genau, wie ähnlich Opera und Expander sind, aber evtl funst es ja so....
     

    Anhänge:

  6. Anonymous

    Anonymous Guest

    Das sieht auf den ersten Blick verdammt *genau* so aus wie im Opera. Ich such mal das Foto raus, was ich von meiner Änderung gemacht habe.
     
  7. RBausH

    RBausH -

    Keinesfalls würde ich wieder einen Akku reinlöten, egal ob NiCd oder MH (wofür die Ladeschaltungen sowieso nicht ausgelegt sind). Von der Beschaffungsproblematik mal abgesehen, ergeben sich früher oder später sonst die gleichen Auslaufprobleme...

    Von der Firma Robatum gibt es für alle "Akku-geplagten" Synths eine gemeinsame Lösung, die auch von "Nicht-Ingenieuren" eingebaut werden kann.

    Guckst du hier: http://www.robatum.de/produkte/mvs/lithium.html

    Außer dem (in jedem Fall notwendigen) Ausbau des Akkus werden auf der Synthesizerplatine keine anderen elektronischen Bauteile ausgelötet, gewechselt oder verändert. Anstelle des alten Akkus werden lediglich zwei Anschlussdrähte angelötet, die zu einem Steckkontakt der kleinen Batterieplatine führen. Auf dieser sitzt, neben einer speziellen elektronischen Schutzbeschaltung, eine verhältnismäßig große Lithumbatterie. Diese hat nicht nur die 10-15-fache Kapazität einer CR2032-Knopfzelle, sondern weist auch die erforderlichen 3,6 Volt (anstelle der sonst zu knapp bemessenen 3 Volt) auf.

    Wer schon mal versucht hat, eine Knopfzelle (mit oder ohne Halter) so auf die Synthplatine zu löten, dass es mechanisch und elektrisch eingermaßen hält, wird dagegen das Anlöten zweier Drähte und das Festschrauben der Batterieplatine auf der Bodenplatte (oder ggfs. Rückwand) des Synths als Klacks bezeichnen!

    Die scheinbar überdimensionale Lithumzelle ist logischerweise erstmal teurer als 5 billige CR2032. Allerdings dürfte jedes rausgeschobenes Jahr ohne Batteriewechsel deutlich mehr zählen, denn das Aufwändigste ist ja immer das Aufschrauben des Instruments und das (eventuell notwendige) Anwerfen des Lötkolbens...

    Jedenfalls stellt sich die Auslaufproblematik damit nicht mehr und nach dem Einbau dieser Lösung kann man die nächsten 10 Jahre vor einer entladenen Batterie sicher sein. Danach wird die Platine ganz einfach gegen eine Neue getauscht: dank des (an der mitgelieferten Verbindungsleitung fest angeschlossenen) Steckverbinders dann auch komplett ohne Lötkolbeneinsatz!

    Grüße aus Hanau
     
  8. Anonymous

    Anonymous Guest

    Erklär mal - ich hatte mir einige Akku-Datenblätter und Ladeschaltungen angesehen - das hat eigentlich immer ganz leidlich gepasst.

    Es ist hinterher anders, definitiv weniger und es könnte theoretisch schief gehen. Aber wieso erforderlich - und wo (konkrete Schaltung/Gerät) ist das zu knapp?
    In allen Synths, die ich mir angesehen habe, sind die Akkus nur für den Datenerhalt vom CMOS-RAMs vorgesehen. Und dafür reicht die Li-Zelle aus.
     
  9. CO2

    CO2 eingearbeitet

    ich habe ja mittlerweile einen nimh-akku reingelötet, funst wunderbar. beim expander ist es kein großer act zur kontrolle mal schnell reinzuschauen, insofern passt das schon. trotzden danke für den tipp.
     
  10. Anonymous

    Anonymous Guest

    Trotzdem und der Vollständigkeit halber:

    Umbau vom Siel-Opera auf Batterie:
    [​IMG]

    Kontrolle: zwischen 1 und 2 muss Durchgang sein.
    Die eingekreiste Diode ist neu, vorher war da ein 220 Ohm Widerstand.
    Der Strich am Diodengehäuse ist unten auf dem Bild.
    Die Batterie ist mit zwei Kabeln auf der Unterseite an die alten Akkuanschlüsse angelötet.
    Der Batteriehalter ist mit Spiegeltape befestigt, seine Beinchen gehen durch zwei neue Löcher in der Platine - da muss man eine Stelle ausgucken, wo keine Leiterbahnen sind.
     
  11. RBausH

    RBausH -

    "Ganz leidlich" stimmt wohl. Aber im Detail gibt es zum richtigen Laden zwischen MH und NiCd kleine Unterschiede. Nicht umsonst hat man bei bei guten Ladegeräten einen Umschalter zwischen NiCd und MH (unterschiedliche Ladesschlussspannungen). Die Ladeschaltungen in den Synths arbeiten eigentlich alle nur nach dem Prinzip der Erhaltungsladung mit einem einfachen Vorwiderstand an die konstante Versorgungsspannung von 5 Volt. Diese Lösung ist technisch zwar nicht 100% optimal, jedoch auch nicht sooo kritisch, als das da was von kaputt gehehen würde (daher hatte ich diese Bemerkung auch in Klammern gesetzt). Als problematischer sehe ich die Selbstentladung von MH-Akkus, die deutlich über der bei NiCd-Akkus liegt: rein prinzipiell kann dieses Verhalten also ohne Nachladen deutlich eher zu einem Speicherverlust führen und darüber hinaus kann sich auch leichter die schädliche Tiefentladung ergeben (was wiederum die Auslaufgefahr drastisch erhöht).

    Noch ein paar Argumente: MH-Akkus reagieren im Vergleich zu NiCd-Akkus empfindlicher auf eine mögliche Überladung, sind generell weniger zyklenfest (sprich: altern beim Standardgebrauch schneller) und sind anfällig gegen die gefürchtete Tiefentladung (wenn der Synth mal wieder ein paar Monate ausgeschaltet rumsteht und der Akkus eben nicht für ein paar Stunden am Netz geladen wird). Bei heutigen hochwerigeren Geräten mit MH-Akkus wird oftmals die Entladeschlussspannug gemessen um die Akkus vor einem Gebrauch im kritischen Bereichen der Entladung zu schützen. Ist etwas Off-Topic, aber DigiCams schalten beim Erreichen der Entladeschlussspannug sofort ab, um nicht noch den Akku durch eine stromfressende Blitzladung dauerhaft zu schädigen.

    Ein weiteres generelles Problem ist, dass NiCd-Akkus ja heute für solche Anwendungen (wegen der Schadfstoffe) generell verboten sind und man bald nur noch Metallhydrid-Akkus bekommen dürfte. Daher ist man in Zukunft noch eher gezwungen eine Alternativlösung für die verbauten NiCd-Akkus zu finden.

    Die Formulierung "erforderlich" bezog sich ganz einfach auf das, was die Ingenieure seinerzeit in der Schaltung vorgesehen haben. Und die haben eben einen Akku mit 3,6 Volt direkt am CMOS-Ram vorgesehen und nicht 3 Volt abzgl. der 0,6 Volt Durchlassspannung einer (absolut notwendigen) Schutzdiode. Nur mal so zum Vergleich: bei ausgeschaltetem Gerät sind das dann weniger als die Hälfte der 5 Volt, die beim eingeschalteten Gerät am RAM ansteht. Wenn das in den Augen der damaligen Ingenieure in allen Fällen problemlos ausreichen würde, dann hätten sie wahrscheinlich gleich einen Akku mit 2,4 Volt eingesetzt, was sicherlich etwas billiger gewesen wäre.

    Man muss da ein paar verschiedene Dinge berücksichtigen. Die früheren CMOS-RAMs (und von denen reden wir ja) reagieren auf zu kleine Erhaltungsspannungen viel eher als die heutigen. Weiterhin würde ich - rein prinzipiell - meine Sicherheitsmarge in der Spannung nicht um 20% reduzieren (was keine "Theorie" ist), wenn keine absolute Notwendigkeit dazu besteht.

    Viel kritischer ist, dass man beim (ersatzweisen) Einsatz von Lithiumzellen ja eine zusätzliche Schutzdiode einsetzen muss, die den Rückladestrom in die Batterie auf den kleinesten nur irgendwie möglichen Wert reduziert. Jede Rückladung aus der Versorgungsspannung in die Batterie schädigt diese enorm, im Extremfall führen zu hohe Rückladungsstöme sogar zum Platzen/Explodieren der Zelle. Es kommt also entscheidend auf die Auswahl dieser Schutzdiode an, wieviel Durchlasspannung man zusätzlich verliert (z.B. 0,6V) und wie hoch die schädlichen Rückladeströme werden können. Letzteres sollte vor allem in Abhängigkeit der Temperatur bedacht werden, weil es in den Vintage-Synths - nicht nur klangtechnisch - durchaus sehr warm zugeht ;-)

    Ich hoffe, ich trete keinem zu nahe, aber wer hierfür eine Standard-Diode einsetzt (im Internet habe ich dafür z.B. schon eine 1N4148 gesehen), darf sich in meinen Augen jedenfalls nicht als erfahrener Elektroniker bezeichnen. Entwicklungstechnisch ist die Auswahl einer geeigneten Diode die größte Herausforderung bei einer solchen Ersatzschaltung.

    Natürlich wird es auch mit einer kleineren Spannung als ursprünglich vorgesehen funktionieren, nur weiß halt keiner, wie weit und wie lange (auch CMOS-RAMs altern). Laut Datenblatt des TC5514 (das ist der CMOS-RAM-Chip im PolySix und Poly61) liegt die minimale Datenerhaltungsspannung (Data Retension Voltage) übrigens bei 2 Volt. Vor allem nach 30 Jahren tut man also gut daran, deutlich über dieser Grenze zu bleiben...

    Grüße aus Hanau
     
  12. RBausH

    RBausH -

    Sieht sehr sauber aus: gut gemacht!

    Ich hatte mal einen SIEL KIWI (der ist praktisch baugleich zum Opera), dessen CPU-Platine wurde aber bereits durch den Akku gekillt. Das hat Tage gedauert, den wieder flott zu bekommen, vor allem der kniffelige Schaltungsteil mit dem A/D-Wandler war komplett hinüber :sad:

    P.S. ich hoffe, es wurde eine bessere Diode als die berüchtige 1N4148 als Rückladesperre benutzt... ;-)

    Grüße aus Hanau
     
  13. Anonymous

    Anonymous Guest

    K.a. was du gegen die Diode hast - die dürfte ein paar 10µA Leckstrom haben, hat real aber nur ein paar 10nA, und der Strom wird integriert - d.h. der kritische Fall, dass der Leckstrom bei hoher Temperatur ansteigt, ist kein Problem, da er nicht dauernd vorkommt (bzw. hier so gut wie gar nicht).

    Bei uns im Praxiseinsatz (allerdings nur je so rund 100) waren die NiCd nicht besser oder schlechter als die NiMh. Mein Eindruck war immer, das es von der individuellen Kombi abhängt, Ram mit hohem Leckstrom und nicht so doller Akku = früher Ausfall.
    Nach jahrelanger Benutzung länger rumstehen macht sie beide platt, der Unterschied ist nicht auffällig. Der Punkt ist einfach, das ein benutzter Akku (egal welcher) eine Tiefentladung sowieso mit defekt quittiert.

    Die Theorie ist, dass diese niedrigere Spannung ein Problem darstellt.
    Und da wollte ich wissen, ob das theoretische Bedenken sind (es könnte sein), ingenieurmäßige Zweifel (das Datenblatt lässt es zu, Probleme zu konstruieren), oder Praxiserfahrung (Chip zzzz brauchte tatsächlich x.y Volt für den Datenerhalt. ) Ich kenne nun wirklich nicht alle SRAM-Datenblätter, und meine Versuche, die zeigten, dass die Dinger ihren Inhalt real erst dann verlieren, wenn echt keine Spannung mehr da ist (<1V), stammen erst aus Mitte der 80er.
     
  14. RBausH

    RBausH -

    Lithiumzellen reagieren extrem empfindlich auf Rückladestöme, weshalb diese prinzipiell so klein wie irgend möglich gehalten werden sollten. Anfangs dachte ich auch, dass 10µA bei 20 Grad kein Thema wären, aber die Abhängigkeiten von der Temperatur sind doch gewaltig (Verzwanzigfachung bei 50 Grad). Und im MemoryMoog beispielsweise sind 50 Grad Umgebungstemperatur der Normalfall. Aus diesem Grund habe ich eine Diode rausgesucht, die bei dieser Temperatur weniger als 0,3µA garantiert und trotzdem nur 0,3 Volt Durchlassspannung aufweist. Richtig ist, dass das Rückladungsproblem nur zum Tragen kommt, wenn das Gerät auch eingeschaltet ist: aber das ist halt auch der Zustand, indem mit mehr als 20 Grad gerechnet werden muss!

    Die Mehrkosten einer solchen Spezialdiode sind in Bezug auf die geplante Einsatzdauer von einer Dekade sowieso vernachlässigbar. Letztendlich soll die Lithiumbatterie ja vergessen lassen, dass überhaupt ein "Verbrauchsteil" im Gerät verbaut wurde. Daher würde ich schon alles daran setzen, dieses Ziel auch so gut wie möglich zu erreichen.

    Bei dem vorliegenden Einsatzfall mag es durchaus sein, dass man keine Unterschiede bemerkt. Ich habe eher die allgemeinen bzw. prinzipiellen Eigenschaften der Technologien verglichen. Die Akkus werden ja "unkontrolliert" über eine einfache Erhaltungsladung geladen und letztendlich ist das einzige Kriterium der Datenerhalt im RAM. Ein gekipptes Bit würde man wahrscheinlich auch nicht zwangsläufig bemerken, und ich bezweifele, dass die alten Synths den Speicherihalt per Prüfsumme (oder gar CRC) prüfen.

    Zu Langzeitanalysen NiCd vs. NiMH kann ich nicht viel aus der Praxis berichten. Vor 4-5 Jahren habe ich mal in eine Hand voll Geräte mit NiMH Akkus bestückt und keine neagtive Rückmeldung erhalten. Aus dieser Zeit habe ich noch einen Korg Trident mit ersetztem NiMH-Akkus und es gab bislang keine Schwierigkeiten. Das Problem ist nur: ich weiß nie, wie der Ladezustand des Akkus ist und wieviel "Reserve" noch drin ist. Was bleibt, ist das schlechte Gewissen, wenn der Synth wieder mal 1/2 Jahr nicht benutzt wird... :sad:

    Nach der Erkenntnis, dass
    - das Aus- und Einlöten eines Akkus der Platine nicht sonderlich gut tut,
    - das Wechseln eines Akkus aufwendiger als das einer Batterie mit Steckkontakt bzw. Batteriehalter ist,
    - ein Akku öfters (sicherheitshalber prophylaktisch) getauscht werden muss,
    - der normale Anwender das wegen der Lötarbeit oft nicht selber machen kann,
    - die Lebensdauer des Akkus mehr vom Benutzerverhalten als von den elektrischen Spezifikationen abhängig ist (wann wird wie oft nachgeladen),
    - ein Akku keinen wesentlichen Kostenvorteil bringt,
    ist das Thema Akku für die RAM-Speicher-Erhaltung für mich sowieso gestorben.

    Da kann ich nur uneingeschränkt zustimmen (s.o.)

    Die Formulierung "ingenieurmäßige Zweifel" trifft es ziemlich genau! ;-) (das muss ich mir merken!)
    Man denkt über Umgebungsbedingungen nach, überlegt sich die Einflussfaktoren, beachtet die Zuverlässigkeit, studiert (spezifische oder exemplarische) Datenblätter und sucht dann nach der technisch passenden und bezahlbaren Lösung. So erhöht man die Chancen und reduziert die Risiken.

    Seinerzeit habe ich einfach eine universelle Lösung schaffen wollen, die grundsätzlich für jedes RAM-Backup-Problem einsetzbar ist. Anders ausgedrückt: ich bin einfach zu faul, mir für jeden Synthesizer den Kopf neu zu zerbrechen. Für jeden Spezialfall auzuloten, bei welchen RAM-Chip, welcher Lithiumbatterie, welchem Diodenleckstrom und welcher Umgebungstemperatur welche Lebensdauer erreicht wird, wäre einfach unwirtschaftlich.

    Natürlich kenn ich auch nicht alle entsprechenden Datenblätter. Nur wenn ich Datenblätter habe, mache ich keine Versuche: das haben schließlich die Hersteller an einer genügend großen Stückzahl bereits gemacht. Wenn der Hersteller Datenerhalt ab 2 Volt garantiert, dann werde ich keine eigene statistische Versuchsreihe starten, bei wieviel Testexemplaren zu wieviel Prozent das auch noch bei 1,5 Volt gilt. Ein gekipptes Bit ist schon zuviel und da man letztendlich nie weiß, wie weit man von der tatsächlichen Schwelle zum Datenverlust entfernt ist, sollte man die Sicherheitsmarge doch so hoch wie möglich auslegen, oder?

    Bei moderneren SRAMs wird die Spannung für den garantierten Speichererhalt mit 1,5 Volt angegeben, es gibt aber auch Spezialtypen mit niedrigeren Spannungen. Anfang der 80er waren die SRAMs bezüglich Stromverbrauch noch stärker spezialisiert als heute und auch die Unterschiede bei selektierten Typen sind enorm (es kommt da sehr auf die Suffix-Kennzeichnung an).

    Übrigens bin ich überrascht, wie relativ häufig die alten RAMs defekt sind. Manchmal merkt man bereits an der Erwärmung, dass was nicht stimmt, manchmal speichert man was rein und beim Lesezugriff kommt Datenmüll raus. Insofern könnte ich mir vorstellen, dass auch die RAM-Leckströme (bei der reinen Datenerhaltung) generell im Laufe der Jahrzente ansteigen. Das ist aber eine reine Vermutung, da müsste man mal einen erfahrenen Festkörperphysiker konsultieren...

    Womöglich haben wir uns vom ursprünglichen Thema zu sehr entfernt (ist ja hier schließlich kein Elektronik-Forum). Mein Versuch, mich deshalb möglichst kurz zu fassen, ist mal wieder gescheitert, sorry... ;-)

    Grüße aus Hanau
     

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