Wunsch und Wahrheit: Kamerabatterie unter Belastung

[Ando]

Auf der Suche nach einer Lösung für einen Fehler an einer X-500, bin ich im Service Manual von Minolta auf einen Hinweis zur Batteriespannung gestoßen.

Eine Batterie, deren Spannung ohne weiteren Anschluss an eine Last gemessen wird (Leerlaufspannung), kann noch fit erscheinen, obwohl sie in die Kamera eingesetzt, nicht mehr genug Strom für eine störungsfreie Funktion liefert.

Das betrifft bei mir insbesondere die Batterien, die sich im Laufe der Zeit angesammelt haben, weil sie zwar nicht mehr frisch sind, aber als noch brauchbar erscheinen, da sie ja nicht viel zu tun hatten. So zumindest mein Eindruck.


Testschaltung für eine Kamerabatterie

Minolta gibt für die X-500 eine kleine Testschaltung an, mit der die (Klemmen)Spannung der Batterie unter Last - also in der eingeschalteten Kamera - gemessen werden kann.




Battery Capacity Check

1. A 100 Ohm resistor is paralleled with the battery at normal temperature (25 +/- 25 °C) as illustrated. A digital multimeter or voltmeter is connected to the battery in parallel to the resistor to measure the voltage. In this case, be sure to perform quick measurement.

2. The battery, with its voltage more than 1.4 V. is regarded as normal.


Da ich eine schwächelnden Batterie als Fehlerursache verdächtige, habe ich diese Testschaltung aufgebaut.

Kandidat ist eine 3 V DL1/3N Lithiumbatterie, die ich aus meinem Vorrat an gebrauchten Batterien in die X-500 eingesetzt habe.

Ich möchte feststellen, wie hoch die Spannung der Batterie im Kameraeinsatz ist.




Ohne Belastung - also die Spannung direkt an der Batterie gemessen - ergibt sich eine Spannung von 2,9 Volt.

Das sieht doch gut aus.

3 Volt ist die Nennspannung, die auf der Batterie steht und die meine X-500 möchte.






Die Testschaltung am Experimentierboard.

Das Multimeter ist zur Spannungsmessung an einen 100-Ohm-Wiederstand angeschlossen, der die Belastung durch die Kamera nachstellt.

Die Batterie kontaktiere ich mit einem Krokoklemmenkabel als Schalter.




Gemessene Spannung am Widerstand: 2,6 Volt


Das sieht schon nicht mehr so gut aus.

• 0,3 Volt der 2,9 Volt Batteriespannung fallen am Innenwiderstand der Batterie ab.
• Nur 2,6 Volt fallen am Widerstand ab bzw. stehen der X-500 zur Verfügung, wenn sie in Betrieb ist.
• 3 Volt sollten es aber sein.

Das könnte der Grund dafür sein, dass meine X-500 nicht mehr so funktioniert wie erwartet.

Um die Batterie als Fehlerursache ausschließen zu können, werde ich die X-500 an mein Labornetzteil anschließen, das eine stabile Gleichspannung von 3 Volt liefert.

Stabil bedeutet, dass kontinuierlich und zeitunabhängig 3 Volt auch unter Last zur Verfügung stehen.

Im Gegensatz zu einer Batterie, die im Laufe der Zeit schwächer wird, da sich ihr Innenwiderstand erhöht. Dadurch wird die abgegebene Spannung geringer.

Hier noch zur Ergänzung die Berechnung des Innenwiderstands meiner Batterie, der mit 11,5 Ohm schon beträchtlich ist.

Je höher der Innenwiderstand (durch Verbrauch der Batterie), desto mehr Spannung klaut er, die eigentlich für die Arbeit der Kamera bereitstehen sollte.




Im Ersatzschaltbild sind die beiden gemessenen Batteriespannungen (im Leerlauf und unter Last) mit M1 und M2 blau markiert.

Durch Anwendung eines der Kirchhoffschen Gesetze und derer nach Ohm lässt sich der Innenwiderstand der Batterie berechnen.

(In der Skizze sollte der Innenwiderstand mit den errechneten 11,5 Ohm auf die rechte Seite, damit es mit den Spannungspfeilen seine Ordnung hat. Aber das Ergebnis bleibt gleich ;-)




Nachgestellt in der Schaltungssimulation.

Oben die erwartete Batteriespannung und unten die tatsächliche Batteriespannung unter Last.

---

Fazit

Geht es um den Test einer Kamera, sollten möglichst frische Batterien eingesetzt werden, um Fehler durch Unterspannung auszuschließen. Ideal wäre der Testbetrieb an einer stabilen Spannungsquelle wie zB ein Labornetzgerät.

Ich war schon im Begriff, die Kamera aufzumachen um Nachschau zu halten, begleitet von der Troubleshooting-Tabelle im Service Manual.

Vielleicht kann ich mir das jetzt ersparen

Fortsetzung folgt.

—
Schaltungssimulation mit EveryCircuit

https://everycircuit.com/

[waldbeutler]

Da die Stromanforderung einer Kamera beim Auslösen (Elektromagnete!) für Sekundenbruchteile recht hoch werden kann, wird zwar in den allermeisten Kameras, die mit zwei 1,5 Volt oder einer 3 Volt Knopfzelle laufen, ein Elektrolytkondensator parallel zur Batterie eingesetzt.
Bei Kameras mit elektromotorischem Filmtransport und Verschlussaufzug, die dann auch noch für einige Sekunden sehr viel Strom ziehen, reicht der Elektrolytkondensator natürlich nicht mehr - da müssen die AA oder AAA Batterien kurzzeitig viel leisten.
In dem Fall sollte der Belastungstest-Widerstand deutlich niederohmiger als 100 Ohm sein...

[Ando]

Da die Stromanforderung einer Kamera beim Auslösen (Elektromagnete!) für Sekundenbruchteile recht hoch werden kann, wird zwar in den allermeisten Kameras, die mit zwei 1,5 Volt oder einer 3 Volt Knopfzelle laufen, ein Elektrolytkondensator parallel zur Batterie eingesetzt.
Bei Kameras mit elektromotorischem Filmtransport und Verschlussaufzug, die dann auch noch für einige Sekunden sehr viel Strom ziehen, reicht der Elektrolytkondensator natürlich nicht mehr - da müssen die AA oder AAA Batterien kurzzeitig viel leisten.
In dem Fall sollte der Belastungstest-Widerstand deutlich niederohmiger als 100 Ohm sein...

Ich vermute, dass das bei meiner X-500 zutrifft.

Im Motorbetrieb, oder schnell durchgeschaltet, dauert es bisweilen immer länger, bis der Verschluss abläuft.

Nach etwas Ruhe fängt sie sich und es geht wieder, bis zum nächsten Aussetzer.

Den Elko im Kameraboden hatte ich erneuert.

Ich überlege noch, wie ich die Kamera an mein Labornetzgerät hängen kann.

Über das Batteriefach könnte ich die Kabel anschließen, aber dann passt der Motor nicht mehr darunter.

Oder ich gebe mich mit der Erklärung hier zufrieden.

Eine neue Batterie möchte ich nicht opfern für den Test.

[waldbeutler]

Eine neue Batterie möchte ich nicht opfern für den Test.

Statt einer mit 3 Volt kannst du sehr wahrscheinlich zwei LR44 mit jeweils 1,5 Volt nehmen.
Von den LR44 hatte ich mir im Juli 100 Stück gekauft, 90 sind noch da.

[Ando]

In Wien wurde, bei einem Espresso, wie folgt überlegt:

1. Die X-500 extern mit Spannung zu versorgen und gleichzeitig den Motor anzusetzen, wäre nur machbar, wenn dazu die Anschlüsse durch das Gehäuse geführt werden. Die X-500 wird - im Gegensatz zur Nikon F3 auf Motor Drive MD-4 - nicht über die Batterien im Motor versorgt.
2. Im Echtbetrieb zählt nur der Batteriebetrieb. Dh wenn die Funktion mit stabilisierter Spannung ok geht, heißt das noch nicht, dass es auch mit Batterien klappt, deren Spannung durch Verbrauch abnimmt.
3. Eine 3-Volt-Lithium-Batterie möchte ich aus Kostengründen nicht für Tests im Serienbetrieb einsetzen.
4. LR44 zu 1,5 Volt müsste ich beschaffen, hätte für eine größere Menge aber aktuell keine Verwendung.
5. Dass die X-500 am Motor Serien aufnehmen wird, ist unwahrscheinlich.
6. Natürlich soll die Kamera fehlerfrei sein.

Ich werde daher der Sache nicht weiter nachgehen und mache mir im Reparatur-Log einen Eintrag.

Vielleicht schaue ich mir das nochmals an, wenn ich Vergleichswerte mit anderen X-Kameras habe

[Ando]

Aber ob es mit externer Spannungsversorgung klappt, möchte ich doch wissen.

Daher kommt die X-500 an das Labornetzgerät und ich werde manuell in rascher Folge auslösen. Die Verlangsamung beim Auslösen ließ sich auch manuell nachstellen.

Das ist zwar nicht der Echtbetrieb, aber sollte doch aufschlussreich sein.

[Ando]

Das führt mich gleich zu der Frage, wie ich die externe Spannungsversorgung über das Batteriefach anhänge.




Hier ist der Verschluss abgeschraubt.

Die Feder im Fach ist für den Plusanschluss, der metallene Deckel am Batterieeinsatz für den Minusanschluss. Der Deckel schließt beim Einschrauben in die Kamera mit der Gehäusemasse.

Löten möchte ich nicht, um die Folie aus Kunststoff auf der Bodenplatte der Kamera nicht zu beschädigen. Das gilt auch für den Batteriehalter am Einsatz.

Also wird es eine Bastelstunde geben ;-)

[Ando]

Zumindest eine Bastelviertelstunde ;-)

So sollte es mit abgenommener Bodenplatte klappen:




Der rote Krokoklemme lässt sich schön am Pluspol festmachen.

Für die schwarze bietet eine gelockerte Schraube am Gehäuseboden (= Gehäusemasse) einen Montagepunkt.

Jetzt gleich ausprobieren, ob es mit dem Labornetzteil funktioniert.

Upps, da habe ich die falsche X-500 angeschlossen - sie sehen doch alle gleich aus ;-)

[Ando]

Das Setup funktioniert:







Da der Stativanschluss Platz braucht, habe ich eine weiter entfernte Schraube im Gehäuseboden für den Massekabelanschluss verwendet.


2 x 30 schnelle Auslösungen mit Handaufzug.

Alles einwandfrei!

Also liegt es an der Batterie, und die war vermutlich bereits zu erschöpft, um im Serienbetrieb mitzuhalten ;-)

Der Auslöseelko im Kameraboden ist neu, der sollte ok sein.

Natürlich kann es auch weiter in der Schaltung ein Problem bei Batteriebetrieb geben, aber ich schließe damit ab

[waldbeutler]

LR44 zu 1,5 Volt müsste ich beschaffen, hätte für eine größere Menge aber aktuell keine Verwendung.

Du musst ja auch nicht 100 Stück kaufen wie ich, außerdem waren die sehr billig (20 Cent / Stück).
Soll ich dir ein paar per Brief zusenden?