Weshalb wird meine Platine durch alte Akkus und Batterien zerstört?

Kurzform:

Man sollte wissen, dass der Strom aus der Steckdose nicht die einzige verwendete Spannungsquelle in einem Flipperautomaten ist. Ausgenommen sind rein elektromechanische Flipperautomaten. Genauso wie bei einem PC und vielen anderen elektronischen Geräten gibt es für die Speicherung von Einstellungen Akkumulatoren (kurz Akkus) bzw. Batterien die im ausgeschalteten Zustand den Speicher (RAM) mit elektrischer Energie versorgen sollen, damit eingestellte Daten nicht verloren gehen. Je nach Hersteller werden bei Flipperautomaten Akkus bzw. Batterien verwendet. Die Akkus/Batterien befinden sich auf einer Platine im Kopf hinter den Punkteanzeigen des Flippers bei allgemeiner Bauart. Genau gesagt befinden sie sich auf dem CPU-Board nahe der RAM-Baustein/e.
Eine Akkuzelle (NiCd - Nickel-Cadmium) hat in der Regel eine Nennspannung von 1,2V. Hiervon sind 3 Zellen in Reihe in einem Gehäuse (wie bei dem Akku auf dem Foto) so geschaltet, dass 3,6V Nennspannung angegeben werden. Diese werden bei einem eingeschalteten Gerät durch eine elektronische Schaltung mit der erforderlichen Ladespannung und einem geringen Ladestrom erhalten bzw. aufgeladen. Akkus dürfen nicht durch Batterien ersetzt werden.

Akkus sind durch eine Elektrolyse aufladbare Energiequellen. In einem Akkumulator wird beim Aufladen elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Wird ein Verbraucher angeschlossen, so wird die chemische Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt.

Bei WILLIAMS/DATA EAST Flipperautomaten sind Batteriehalter in der Art verbaut worden, dass diese drei "Mignon" bzw. "AA" mit je 1,5Volt Nennspannung in Reihe geschaltet aufnehmen können. Zur Zeit der Entwicklung von CPU-Boards für Flipperautomaten dachte man noch nicht an andere Bauarten wie zum Beispiel Knopfzellen od. ähnlichem. Die Batterien dürfen nicht durch Akkus ersetzt werden. Es würde auch bei einem eingeschalteten Gerät keine Erhaltung bzw. Ladung erfolgen weil die vorgenannte elektr. Schaltung fehlt. NiCd Akkus haben monatlich um 20 % Selbstentladung und wären in kurzer Zeit verbraucht und. Die Datenspeicherung wäre wiederum nicht gesichert.

Es ist auch davon dringend abzuraten, nur eine Batterie zu ersetzen um die Leistung der anderen zwei zu verbessern. Man würde genau das Gegenteil erreichen. Es sollten generell drei neue unbenutzte Batterien gleichen Typs verwendet werden. Eine teilweise entladene Batterie zieht Energie von einer neuen Batterie ab und reduziert die Gesamtmenge der verfügbaren Leistung. Ich sehe in meiner Praxis immer wieder solche Zusammenstellungen. Deshalb weise ich an dieser Stelle darauf hin. Batterien sind galvanische Elemente die nicht wideraufladbar sind.

Bei einer Zink-Kohle Batterie z.B. versucht sich das Zink in der braunsteinhaltigen Masse im Inneren der Batterie aufzulösen. Dazu muss sich jedes Zinkatom in ein positiv geladenes Zink-Ion umwandeln. Dies ist jedoch nur durch die Abgabe eines Elektrons möglich. Die Elektronen bleiben auf der Zinkplatte zurück, die sich negativ auflädt, während in der Braunsteinmasse ein Überschuss positiv geladener Zink-Ionen entsteht. Dadurch wird der leitfähige Kohlestab positiv aufgeladen. Wenn nun Zinkbecher und Kohlestab über einen Draht verbunden werden, wandern Elektronen vom Zink zur Kohle und von dort in die Braunsteinpaste zu den positiven Ionen: Strom fließt. Dabei wird allmählich das Zinkmetall verbraucht.

In Batterien und Akkumulatoren wird elektrische Energie aus chemischen Reaktionen gewonnen. Metalle geben bei chemischen Reaktionen (Oxydation) Elektronen ab, wodurch Ionen entstehen. Gelöste Ionenbindungen leiten den elektrischen Strom. Somit kann man das System Galvanisches Element/Elektrolyseelement als Stromspeicher verwenden. Werden also zwei Metalle in eine elektrisch leitende Flüssigkeit getaucht, so kann eine elektrische Spannung entstehen. Diese ist Abhängig von der Fähigkeit der Oxidierbarkeit bzw. Reduzierbarkeit der in chemischen Prozess beteiligten Stoffe.

Wässrige Lösungen wie Säuren Salze und Laugen werden in der Elektrolyse in die Ionenteile aufgetrennt. Dabei wandern die positiv geladenen Kationen zum Minuspol und die negativ geladenen Anionen zum Pluspol. Die besser zu entladenen Ionen, (siehe Redoxreihe), entladen sich an den Elektroden indem die Anionen reduziert und die Kationen oxidiert werden.

Je edler ein Metall ist, desto besser lassen sich seine Ionen reduzieren.
Je unedler ein Metall ist, desto besser lassen sie sich von edleren Ionen oxidieren

gibt es zwei verschiedene Metalle, wo die Reduktion und der gegenläufige Prozess, die Oxidation stattfinden kann. Es sind zu einem die Kupferleiterbahnen und zum anderen die Lötstellen sowie Anschlussdrähte der Bauteile. Lötzinn besteht bekanntlich aus 67% Zinn und 33% Blei. Kupfer ist edler als Zinn bzw. Blei. Wenn es ganz genau genommen werden soll, gibt es auch verschiedene Kupfermetalle. (Kupfer I und Kupfer II) Auch diese beiden Arten können untereinander chemische Prozesse auslösen.
Eine wässrige Lösung, womit unsere Platine benetzt sein kann, reicht für den chemischen Prozess aus. Dieser wird durch verbrauchte Akkus bzw. Batterien beschleunigt. Im schlimmsten Fall laufen Batterien aus. Hinzukommt, dass evtl. mit ausgelaufenen Batterien das Gerät weiterhin betrieben wird (meist bis es nicht mehr funktioniert).

Leiterbahnen und Bauteile sowie Lötverbindungen werden mit einer Gleichspannung aus unserem Netzteil, welches in diesem Fall durch die Steckdose mit Strom versorgt wird gespeist. Durch die verschiedenen Metalle, den unterschiedlichen elektrischen Potentialen, in Verbindung mit der ausgelaufenen Lösung ist jetzt unsere Platine selbst ein Akku. Es findet eine Elektrolyse statt. Das ist dann der Gau.

Es ist an erster Stelle nicht wichtig, dass ein Gerät warm steht. Viel wichtiger ist, dass das Gerät auch trocken steht. Kälte vermindert die chemische Reaktion. Wärme beschleunigt diese. Hohe Luftfeuchtigkeit fördert die Oxydation/Reduktion. Deshalb ist eine warme Waschküche oder Sauna nicht der geeignete Aufstellplatz für einen Flipperautomaten. Auch erkennt man häufig an Schrauben (Rost) und Spielfeldaufbauten aus Metall eine chemische Reaktion. Diese geben Aufschluss über die Lagerung oder den Aufstellplatz in der Vergangenheit.

Logischerweise lassen sich Batterien und Akkus am besten bei hoher Kälte lagern um die Selbstentladung zu vermindern. Man denke an die Autobatterie im Winter. Kälte ist als lagerort optimal, für den Gebrauch einer Energiequelle allerdings nicht geeignet.

von Platinen beschäftigt, dem ist bekannt, wie aufwendig Lötarbeiten sind, wenn die Lötstellen durch Feuchtigkeit oder ausgelaufene Akkus/Batterien zerstört sind.
Die Reparatur einer zerstörten Platine ist relativ, je nach Umfang, sehr aufwendig. In vielen Fällen ist eine Instandsetzung wirtschaftlich nicht vertretbar.
Immer wieder stelle ich in meiner Praxis fest, dass Reparaturen auf ein Minimum begrenzt so durchgeführt werden, indem lediglich zerstörte Bauteile ausgetauscht und Leiterbahnunterbrechungen beseitigt werden um die erforderliche Funktion wieder herzustellen. In der Regel wird auch noch die Quelle der Ursache beseitigt. Es werden die defekten Akkus oder Batterien entfernt und ggf. durch neue ersetzt. Das reicht allerdings in den meisten Fällen nicht aus.
 

Die so reparierten Platinen sind in der Regel nach relativ kurzer Zeit erneut defekt und zeigen wieder Fehler irgendwelcher Art. Auch wenn kein neuer Akku oder neue Batterien angeschlossen worden sind.

Als ordnungsgemäß kann eine Reparatur nur dann bezeichnet werden, wenn jegliche Grundlage eines weiteren chemischen Prozesses unterbunden wird.

Es ist schon lange her, dass ich das vorgenannte gelernt habe. Ich hoffe, ich habe es einfach und verständlich für den Nichtfachmann erklärt. Sicherlich gibt es den einen oder anderen Chemiker und Lehrer der es besser weis und auch besser erklären kann. Sollte ich einen wichtigen Punkt vergessen haben der von Bedeutung ist, so freue ich mich über eine Mitteilung per mail, damit dieser Beitrag ergänzt bzw. abgeändert werden kann.