Ersatzstromversorgung für die SONY F505 Cybershoot mit Li-Ion-Akku.

Erstellt am: 03.10.2001
Stand: 13.12.2004 		  This page is also available in English

Benutzt man eine Digitalkamera für´s KAPen, so hat dies den großen Vorteil, dass ein Foto nichts mehr kostet und der entstehende Ausschuß einfach gelöscht werden kann. Meine SONY-F505 wird mit einem Lithium Ionen Akku betrieben. Leider ist dieser Akku ziemlich knapp bemessen, sehr teuer und nach ca. 1 h Dauereinsatz in der Luft leer. Ausserdem hat auch so ein Akku keine unendliche Lebenserwartung und ich glaube im Dauereinsatz beim KAPen, besonders wenn ich als Auslösekontrolle den Blitz ständig eingeschaltet habe, wird der Akku stark strapaziert und die Lebenserwartung sikt drastisch.
Einer meiner älteren Akkus verhält sich folgendermassen: Setze ich den frisch geladenen Akku in die Kamera ein, so wird mir eine Laufzeit von z.B. 70 Min. angezeigt. Langsam geht die Anzeige zurück. Bei ca. 40 Min. angekommen wechselt sie jedoch sprunghaft von 40 auf Null, nach Zwei - Drei weiteren Minuten schaltet die Kamera ab.

Ich habe also nach einem Ersatz für den Originalakku ausschau gehalten um diesen beim KAPen zu schonen. Meine erste Idee, eine Stromversorgung über normale NC-Akkus oder Akkus von anderen Herstellern, hat SONY jedoch mit der Stamina-Technologie verhindert. Hierbei tauschen Akku und Kamera oder Akku und Ladegerät laufend Daten über den Ladezustand aus. Erkennt die Kamera nicht den Originalakku so schaltet sie nach wenigen Sekunden mit der Meldung "for InfoLITHIUM BATTERY ONLY" wieder ab.
Also musste die Kamera und die Elektronik überlistet werden. Garnicht so einfach. Zunächst habe ich einige Versuche gemacht um hinter die Zusammenhänge der Kamerastromversorgung zu kommen (Siehe weiter unten). Doch zunächst meine Lösung des Problems.

Zusammenfassung aus den weiter unten beschriebenen Versuchen:

Überlegungen:
Der Sony Akku NP-FS11 enthält zwei Lithium Ionen Zellen mit je 3,6V. Diese Zellen sind parallel geschaltet. Dadurch ergibt sich eine Ausgangsspannung von ebenfalls 3,6V. SONY gibt für den Akku nicht die Kapazität in Ampere Stunden (Ah) an, sondern, wie es wesentlich besser ist, die gespeicherte Energiemenge 4,1 Watt Stunden (Wh). Rechnet man diese Werte zum Vergleich in Ah um so erhält man 1,139 Ah. Schaltet man drei NC-Akkus vom Typ Mignon mit 0,7 Ah in Reihe, so kommt man auf die gleiche Spannung von 3,6 V, aber nur auf 0,7 Ah und 2,52 Wh. Mit dieser Energiemenge würde die F505 ca. 35 Minuten laufen. Also keine Lösung. Ausserdem muss ja die Stamina Elektronik sowohl beim Laden als auch beim entladen überlistet werden. Es kommen also ebenfalls nur Lithium Ionen Akkus in Frage, da dann das Original SONY Ladegerät verwendet werden kann.

 
Die Li-Ion Zellen im JVC-Akku sind von Panasonic. Sie haben eine Spannung von 3,6V und eine Ladungsmenge von ca. 5 Wh. An den grünen SONY-Zellen ist die Stamina - Elektronik angelötet.
Der SONY - Akku NP-FS11 (oben bzw. grüne Zellen) hat eine Spannung von 3,6V und eine Energiemenge von 4,1 Wh. Er kostet zur Zeit (Okt. 2001) ca. 169.- DM. Ein viel zu hoher Preis für diesen kleinen Energiespender wie ich finde.
Der JVC Lithium Ionen Akku für die Stromversorgung einer Videokamera hat eine Spannung von 7,2V (Zellen in Reihe geschaltet) und eine Kapazität von 1,4 Ah. Dies entspricht einer Ladungsmenge von 10,08 Wh und würde für ca. 2,5 bis 3 Stunden Dauereinsatz mit der SONY F505 reichen. Er hat 90,- DM gekostet. Diesen Akku habe ebenfalls geöffnet und die beiden großen Zellen entnommen.
 
Original SONY - Akku und Stamina Elektronik mit Mikrokontroller. Auf der linken Aufnahme sieht man neben den beiden Stomversorgungsbuchsen auch den hellen Blechstreifen, den dritten Anschluss für die Kommunikation zwischen Akku und Kamera bzw. Ladegerät.
 
Aus dem original SONY-Akku NP-FS11 habe ich die Stamina-Elektronik und die beiden Akkuzellen ausgebaut. Das Gehäuse brauche ich als Anschlußadapter wie bei SONY Kameras im Netzbetrieb üblich. Anschliessend wollte ich das Gehäuse mit Tesafilm von Aussen zukleben. Leider war schon eine Lage zu dick und der Adapter passte nicht mehr in den Akkuschacht der Kamera. Also habe ich die beiden Gehäusehälften mit vier Tropfen Heisskleber an den Ecken verklebt.
  Da es bei meinem Hobby auch auf ein geringes Gewicht ankommt habe ich mich für den Anschluß einer Einzelzelle entschieden. Mit dieser Zelle erreiche ich nun eine Betriebsdauer von knapp zwei Stunden Dauereinsatz und der teure Original SONY - Akku wird geschont. Die Kombination aus Li-Ionen Akku und SONY Stamina Elektronik lässt sich mit dem Original SONY Ladegerät laden. Einmal vom Ladegerät getrennt, dürfen Akku und Elektronik nicht mehr getrennt werden. Andernfalls wird beim Verbinden der beiden Teile wahrscheinlich der Mikroprozessor in der Stamina Elektronik resettet und die Kamera schweigt.
Oben im Bild die grünen Originalzellen von SONY.
Nach dem Anlöten der Anschlussleitungen habe ich die Zelle eingeschrumpft.

Einige Messwerte beim Betrieb des neuen Akkus mit dem SONY-Ladegerät und der DSC-F505.

Beschreibung der Versuche um hinter die Funktion und das Verhalten des SONY-Akkus zu kommen.

1. Versuch:
Da die Kamera keine Stromversorgungsbuchse besitzt, habe ich mir einen Adapter, wie bei der Versorgung der Kamera mit dem Netzteil, gebaut um an die Stromversorgungsanschlüsse der Kamera im Akkuschacht heranzukommen. An diesen Adapter habe ich dann ein Netzteil angeschlossen und 3,6 V eingestellt. Nach dem Einschalten der Kamera zeigte diese das gewohnte blaue Startbild auf dem Display. Nach wenigen Sekunden erschien jedoch der Hinweis, das die Kamera nur mit SONY Infolihium-Akkus betrieben werden kann. Nach dieser Meldung hat sich die Kamera wieder abgeschaltet.
O.k. Die Kamera tauscht Daten über den Ladezustand und den Stromverbrauch mit dem Akku über den dritten Anschluss aus, bestimmt so die Restbetriebsdauer und zeigt Diese an. Das war mir auch schon vorher bekannt. Das sie aber ohne diese Information garnicht funktioniert, bzw. das die Entwickler bei SONY die Nutzung anderer Stromversorgungen verhindert haben war mir neu.

2. Versuch:
Also muss ja auch das Netzteil diese Stamina-Information an der dritten Leitung des Netzteiles neben Plus und Minus liefern. Also wollte ich mir mal das Innenleben des Netzteils ansehen. Leider nichts zu machen. Es sind keine Schrauben oder Einrasthebel zum Öffnen des Gerätes vorhanden. Muss wohl verklebt sein. Mit Gewalt wollte ich dann da doch nicht drangehen und einen evtl. Verlust des Netzteiles in Kauf nehemen.

3. Versuch:
Einer meiner zur Zeit drei Akkus ist nur noch sehr schwach und hält nur noch ca. 20 Minuten. Also habe ich den Akku mit dem Cuttermesser geöffnet um an den Mikrocontroller der Stamina-Technik im Akku heranzukommen. Die Platine sitzt vor Kopf im Akkugehäuse und beinhaltet drei IC´s und einen Haufen diskreter Bauteile. Die beiden Lithium Akkus sind natürlich parallel geschaltet. Nachdem ich mir eine Skizze der Anschlüssen gemacht habe, habe ich die beiden Anschlüsse der Lithiumzellen, die Anschlüsse Plus und Minus und Stamina von der Platine abgelötet.
An die Zellenanschlüsse der Platine habe ich dann kurze Leitungen angelötet, die Schaltung wieder mit dem Kunststoffunterteil des Akkugehäuses verbunden und den so geschaffenen Adapter, jedoch ohne die Lithiumzellen wieder vorsichtig in den Akkuschacht der Kamera geschoben.
Aus dem Schacht der Kamera schauten nun die beiden Leitungen für eine externe Stromversorgung mit dazwischengeschalteter Stamina-Elektronik heraus. Nach dem Anschlus eines Netzteils oder anderer Akkus mit 3,6 Volt müsste die Kamera nun laufen. Ob die Stamina-Elektronik die Laufzeit noch korrekt anzeigen kann war mir egal.
Nach dem Anlegen der Spannung wollte ich die Kamera einschalten. Leider hat sie sich diesmal garnicht gemuckt. Nichts zu wollen, die Kamera lies sich nicht einschalten.

4. Versuch:
Mein nächster Gedanke war, das die Stamina-Elektronik, wenn sie einmal von den Akkus getrennt, also spannungslos war, nicht mehr über den Ladezustand der Zellen informiert ist und somit einfach den Dienst verweigert. Also habe ich den "Adapter", mit den über Drähte angeschlossenen Lithium-Zellen, an das Ladegerät angeschlossen. Die Ladekontrollampe leuchtete auf und der Akku konnte geladen werden. Nach dem Einsetzzen des Adapters in die Kamera lies sich diese einschalten und zeigte die Restlaufzeit an.

5. Versuch:
Der Akku und die Stamina-Elektronik dürfen also nicht getrennt werden, bzw die Stamina-Elektronik darf nicht spannungslos werden. Also habe ich einen Kondensator mit einer großen Kapazität, einen sogenannte Goldcup mit 0,22F parall geschaltet und dann den Akku abgetrennt. Der Kondensator war in der Lage die Stamina-Elektronik für ca. eine halbe Stunde mit Strom zu versorgen. Natürlich darf die Kamera nicht eingeschaltet werden, da dann der Kondensator in wenigen Augenblicken leer ist. Nach dem erneuten Anschluss des Akkus konnte die Kamera wieder eingeschaltet werden.

Dieser Teil wurde zugefügt am 12.02.2003

E-Mail von Markus, einem Leidensgenossen:

Hallo Manfred

Natürlich darfst du meinen Text auf deiner Website publizieren. Es geht ja um Hilfe an "Leidensgenossen" und da ziehen wir alle am selben Strick!
Markus m756031@yahoo.com

Danke für deine wirklich tolle Umbauanleitung für den berüchtigten NP-FS11. Habe die Modifikation soeben selbst durchgeführt. Die grösseren Zellen Sony US18650GR entnahm ich jedoch einem defekten Compaq Notebook Battery Pack, welches bei uns im QRL im Sondermüll-Kübel für Batterien lag. Von den total 8 Zellen waren nur 2 defekt, die übrigen 6 sind total lebendig. 2 davon hängte ich parallel an die Logik der NP-FS11. Während dem Umbau ist die Logik stromlos und verliert ihre Daten. Die Kamera läuft deshalb nach dem Umbau nicht an. Und versucht man den Akku zu laden, so blinkt die orange LED im Sony-Ladegerät. Fehlanzeige! Abhilfe ist ganz einfach: Den Akku über die beiden Kamerakontakte am NP-FS11 Gehäuse vollständig entladen. Habe hier ein Akku-(Ent-)ladegerät, wo ich den Entladestrom einstellen kann. Ich wählte 450mA, aber alles zwischen 100mA und 1A dürfte hinhauen. Geht auch mit einem Lastwiderstand. Dessen Grösse bestimmt das Ohm'sche Gesetz. Es kann nichts schiefgehen, denn bei einer gewissen Spannung unterbricht die Logik den Stromfluss automatisch. Jetzt akzeptiert das SONY-Ladegerät den Akku, und nach einer Vollladung akzeptiert ihn auch die Kamera. Ein Zeichen dafür, dass die Logik neue Messdaten geladen hat während dieses Zyklus. Schreibe dir dies, weil du vielleicht kontaktierst wirst von anderen, die diesen Umbau versuchen und das Ding nachher nicht zum Laufen kriegen.

Hier zwei gute Links von Markus zum Thema (Anm. Manfred) 

Kennst du diese Seite? http://www.bealecorner.com/trv900/lithium.html
Oder diese?
http://electronics.cnet.com/electronics/0-7618899-1318-1589247.html?pn=2&lb=0&ob=0&tag=st.ce.7618899.top.1589247-2

Gruss
Markus

Dieser Teil wurde zugefügt am 20.03.2004

  Eine weitere gute Quelle für Li-Ion-Zellen sind die Akkupacks von Laptops. Den hier abgebildeten 8-er Block habe ich vorsichtig mit dem Cuttermesser geöffnet. Am hinteren Bildrand sieht man die Akkuelektronik und Schutzbeschaltung. Nachdem ich die Zellen mit einer Länge von 65 mm und einem Durchmesser von 18 mm getrennt und einzeln geladen hatte, stellte sich heraus das nur eine der Zellen nicht mehr in Ordnung war. Die restlichen sieben hatten noch die volle Kapazität.

Im Vordergrund die violette Zelle mit 65mm Länge und 18 mm Durchmesser aus einem Camcorder Akku.

Links sind die beiden grünen Originalzellen aus dem Sony Akku NP-FS11 mit je 42,5 mm Länge und 14 mm Durchmesser.

Links zum Thema Microcontroller, zu anderen KAPern und mehr findet Ihr in meinem Surfers Guide.

Für Fragen Anregungen oder Erfahrungsaustausch stehe ich gerne zur Verfügung.

Über einen Eintrag in meinem Gästebuch würde ich mich sehr freuen.

Manfred
http://KAP-Man.de

Manfred