Предыдущая подборка: Введение
Предыдущие части: Пропеллеры и эффективность, Подбор ВМГ, Составление начальных требований
Для коптеров традиционно используют литий-полимерные батареи, которые обозначаются как LiPo или Li-Poly.
Как мы могли видеть в предыдущей части, моторы коптера могут потреблять огромную мощность. Именно литий-полимерные батареи характеризуются высокой токоотдачей.
Посмотрим, как кодируются их характеристики.
3S 5000 mAh 25C
3S означает, что батарея имеет три элемента, соединённых последовательно (Serial). Один элемент – ячейка, или "банка", это аккумулятор с максимальным напряжением 4.2 вольта.
Минимальное напряжение, ниже которого нельзя разряжать ячейку – 3.2 вольта.
При последовательном соединении напряжения элементов складываются.
Таким образом, батарея 1S это просто одна банка с напряжением 4.2 вольта, 2S это 8.4 вольта, 3S это 12.6 вольт, 4S это 16.8 вольт и т.д.
Часто в обозначениях вместо 4.2 вольта используют номинальное напряжение – 3.7 вольта. Тогда 2S это 7.4 вольта, 3S это 11.1 вольт и т.д. Но это лишь разница в обозначениях, а не в батареях.
Максимальное напряжение, под которое выпускаются моторы и другие компоненты коптера – 6S, или 25.2 вольта. Есть и 8S, и 12S и т.д., но это уже очень специализированное применение и в быту не используется.
5000 mAh означает, что ёмкость батареи составляет 5000 миллиампер-часов. Или просто 5 ампер-часов.
Это значит, что если потреблять из батареи ток силой 5 ампер, то её хватит на 1 час.
Если ток выше или ниже, то и время изменится. При потреблении 2.5 ампера батареи хватит на 2 часа, а при потреблении 10 ампер – на полчаса.
25C означает максимальный ток, который может выдать батарея. Он считается от её ёмкости (Буква C – Capacity, то есть ёмкость).
25С это 25 ёмкостей батареи, то есть 25 * 5 = 125 ампер.
В предыдущей части мы рассматривали моторы, которые суммарно могут потреблять 188 ампер. Очевидно, что вышеуказанная батарея с такой нагрузкой не справится. И нужно искать другую, например 50C.
Время полёта
Время полёта мы считаем исходя из тяги висения в воздухе. Это не максимальная тяга, а только лишь достаточная для того, чтобы поднять коптер.
Для квадрокоптера общим весом 600 грамм нужна тяга 150 грамм на мотор.
В очередной раз обратимся к таблице эффективности, на этот раз конкретного мотора DYS 2206 2300KV:
Здесь, к сожалению, нет данных для тяги 150 грамм, но мы можем экстраполировать из 200 грамм (2.9 ампера с пропеллером 5040x3 и батареей 3S) и получить 2.175 ампера.
4 мотора в висении будут потреблять 8.7 ампер. Теперь вернёмся к ёмкости батареи в 5 ампер-часов. Если при потреблении 5 ампер её хватит на 60 минут, то при потреблении 8.7 ампер можно составить пропорцию:
время = 5 / 8,7 * 60
Мы получим 34 минуты висения.
На деле это время будет меньше.
Во-первых, батарея не идеальна и не отдаст ровно 5000 мА*ч. Во-вторых, мы ещё не учли энергопотребление других компонентов коптера.
Но в целом такие приблизительные расчёты дают вполне предсказуемую картину.
Почему он не будет летать полчаса
Все расчёты выше делались с батареей 3S ёмкостью 5000 mAh. При этом мы считали, что весь коптер (вместе с батареей) весит 600 грамм. А возможно ли это?
Найдём вес батареи в интернете – 412 грамм. Значит, весь остальной коптер должен весить не более 188 грамм. И... да, в принципе это возможно.
Но не с такими моторами. Значит, надо будет искать другие моторы, или другую батарею, и т.д.
Вот в таком подборе и заключается первичное проектирование коптера. Моторы, пропеллеры и батарея взаимосвязаны друг с другом. Если изменить что-то одно, оно повлияет на остальное. Меняется вес, меняется потребляемый ток, меняется время полёта и т.д.
Пример пересчёта
Возьмём более реалистичный вес коптера 220 грамм и попробуем батарею 3S ёмкостью 1500 мА*ч.
Её вес (поверим описанию) 125 грамм, так что общий вес будет 345 грамм, а требуемая тяга на 1 мотор – 86 грамм. Это примерно 1.17 ампера.
Итого энергопотребление получится 4.7 ампера. Получаем время
1.5 / 4.7 * 60 = 19 минут
Это опять же условное время, которое в реале окажется меньше. Но сравнивая с предыдущим временем 34 минуты, мы видим, что оно изменилось на 15 минут (менее 50%), но батарея при этом легче в 3 раза!
- А это значит, что вы уже можете заменить моторы на более лёгкие и ещё сильнее снизить вес.
- Одна батарея на 5000 мА*ч стоит как три батареи 1500 мА*ч. Непрерывно 34 минуты или 3 раза по 19 минут? Что лучше? Решайте для себя.
- Вы можете повторить пересчёт, используя батареи 2100 или 3300 мА*ч, и сравнить, что получилось.
Читайте дальше: