Все материалы по квадрокоптерам
Предыдущая часть:
Пока не могу продолжать материалы про постройку квадрокоптера, так как в моём перегорел регулятор и я не взял его в отпуск, как планировал. Поэтому пока будут отвлечённые темы.
Что такое батарея
То, что мы называем "батарейкой", во многих случаях ей не является.
Для начала, есть элемент питания, который называется собственно элементом, ячейкой или банкой. Потому что раньше это были именно банки:
Батарея – это когда несколько банок соединены последовательно или параллельно.
Схемы батарей
Для квадрокоптеров преимущественно используются литий-полимерные батареи (LiPo). Их главное достоинство – высокая токоотдача. Батареи отличаются напряжением, но как раз за счёт того, что состоят из разного количества банок.
Стандартно одна банка LiPo имеет максимальное напряжение 4.2 вольта. Есть также специальная высоковольтная разновидность LiHV, которую можно заряжать до 4.35 вольта, но встречается она реже.
По какой-то причине принято считать напряжение банки равным 3.7 вольта. Поэтому именно столько написано на картинке. Но этот элемент в действительности заряжается до 4.2 вольта.
Этот же элемент считается батареей 1S – то есть батарея, которая состоит из одного элемента, соединённого последовательно... с чем? Ни с чем. Просто такое обозначение.
Если добавить ещё один такой же элемент и соединить их последовательно, мы получим вполне уже настоящую батарею 2S, а напряжение вырастет вдвое.
У батареи LiPo довольно легко разглядеть, из скольки элементов она состоит. Например, вот здесь видно три элемента, значит это батарея 3S:
А вот батарея 3S2P:
Если приглядеться, то можно насчитать 6 элементов. Но напряжение у неё как у 3S.
Это потому, что данная батарея условно состоит из двух 3S-батарей, которые соединены друг с другом параллельно (2P).
Параллельное соединение двух элементов или целых батарей не повышает напряжение, но повышает ёмкость и токоотдачу. Если у одного элемента ёмкость 1000 мА*ч и токоотдача 10 ампер, то у двух параллельных элементов получится ёмкость 2000 мА*ч и токоотдача 20 ампер.
Балансировка
У LiPo батарей помимо основных силовых проводов есть ещё несколько тонких проводов, вставленных в специальный разъём.
Они нужны для балансировки банок. Балансировка это процесс выравнивания напряжений между банками.
Каждая банка это самостоятельный элемент питания. Но когда они соединены в цепь, то разряжаются все одновременно, и процесс разрядки происходит неравномерно. Какие-то банки разряжаются быстрее, какие-то медленнее.
В результате батарею можно использовать только до тех пор, пока не разрядилась до предела одна из банок. Даже если остальные банки ещё способны отдавать заряд, дальше батарею использовать нельзя. Разряженная банка выйдет из строя, и вся батарея станет негодной.
Поэтому банки для батарей на заводе подбирают так, чтобы они были максимально близки по характеристикам и разряжались максимально одинаково.
Такая же картина наблюдается при заряде батареи. Во-первых, когда батарея ставится на зарядку, банки у неё уже разряжены по-разному. Во-вторых, они также заряжаются с разной скоростью. В результате имеем противоположный эффект: если какая-то банка уже заряжена до предела, то продолжать зарядку нельзя, иначе вся батарея испортится.
Поэтому в процессе зарядки требуется контролировать напряжение каждой банки индивидуально. Для этого и нужны балансировочные провода. Они присоединены к полюсам каждой банки, и между каждой парой проводов можно измерить напряжение:
Через эти же провода зарядное устройство может индивидуально заряжать или разряжать каждый элемент, чтобы выравнять напряжения.
Поэтому требуются зарядные устройства не простые, а с возможностью балансировки. У них есть специальный балансировочный разъём, куда вставляется такой же разъём батареи.
Количество проводов в разъёме зависит от количества банок. У 2S – 3 провода, у 3S – 4, и т.д. Поэтому на зарядном устройстве есть или несколько разъёмов разной ширины, или один длинный универсальный разъём.
Литий-ионные батареи
В последнее время растёт популярность литий-ионных аккумуляторов:
Они имеют обозначения в соответствии с размером. Например, 18650 это диаметр 18 мм и длина 65 мм, а 21700 это диаметр 21 мм и длина 70 мм.
Заряжаются они так же как и LiPo до 4.2 вольта, но могут безопасно разряжаться до 2.5 вольт, в то время как LiPo только до 3.2 вольта.
Это позволяет вытащить из литий-ионных батарей больше энергии на единицу веса. Но у них еcть недостаток: сравнительно низкая токоотдача. Предел для одного элемента 18650 это 30 ампер, но в реале получается ещё меньше.
Самые распространённые аккумуляторы это 18650, и они используются для самостоятельного изготовления батарей.
Здесь всё так же: нужное напряжение получается через последовательное соединение элементов, а нужная ёмкость и токоотдача через параллельное соединение. Так как токотдача низкая, то часто приходится делать сборки 2P и более. При этом батарея становится большой и тяжелой, и значит, такие батареи целесообразно применять для больших коптеров.
Второй путь это делать очень лёгкие коптеры, которые потребляют мало тока и не развивают высокую скорость. Тогда они смогут летать даже на сборке 1P.
Читайте дальше:
