Le batterie dei droni e dei controller di volo

Transcript

1 Le batterie dei droni e dei controller di volo

2 L antenata della pila

3 Batterie usa e getta

4 I volt,tensione o differenza di potenziale

5 Gli A e Ah

6 Batterie usa e getta Allo zinco-carbone, obsolete Alcaline, le più diffuse, durano oltre 5 anni se non usate. Non fatevi ingannare dalle Titanium.. Usi: torce elettriche, giocattoli, strumenti elettrici ed elettronici vari Vantaggi: tempo di vita più lungo a riposo, nessuna caduta di tensione anche ad elevata intensità di corrente erogata, nessuna perdita

7 Dimensioni: AA o stilo e AAA o ministilo

8 C o mezza torcia

9 D o torcia

10 PP3 o 9Volt

11 4.5v

12 Batterie zinco - aria

13 I watt W=VxA Facciamo un esempio: la torcia professionale (una vera super torcia n.d.r.) VARTA LED Outdoor ha una potenza di 4 watt e necessita di tre batterie C. Per alimentarla usiamo le VARTA ricaricabili da 1,2 volt e mah. Dividendo i 4 watt per i 3,6 volt (1,2 per tre batterie in serie ) otteniamo 1,1 Ampere, o per facilità di calcolo successivo ma, che è quanto ci occorre per far funzionare la nostra torcia alla massima potenza. Le tre batterie ricaricabili C che andremo ad usare sappiamo che complessivamente erogano mah (attenzione: non si deve moltiplicare il valore dei mah per il numero di batterie), quindi non ci resta che dividere tale cifra per i ma che abbiamo ottenuto dal precedente calcolo e abbiamo la durata della nostra batteria: circa 2 ore e tre quarti di uso continuato.

14 Batterie al litio macchine fotografiche, calcolatrici, telecomandi auto per chiusura centralizzata, apparati impiantabili per via chirurgica (pacemaker, defibrillatori,..)

15 Batterie al litio le batterie al litio, a differenza di quelle NiCd e NiMh, preferiscono essere ricaricate spesso e prima di essere totalmente scariche. Se le fate scaricare completamente avrete solo alcuni centinai di cicli di vita utile. Potrete arrivare a migliaia di cicli se le ricaricate anche se sono solo scariche per metà. La loro vita utile si misura in base all energia totale che entra ed esce dalla batteria, non in base al numero di cicli di carica/scarica. Di fatto, un modo per avere un totale di energia maggiore è quello di usare la capacità della batteria solo in parte. Io carico le mie batterie agli ioni di litio ogni sera, anche se non le ho completamente utilizzate nel corso della giornata

16 Batterie al litio

17 Pile volt, pacchi da 16,8 Volt. Agli ioni di litio Rimangono cariche per mesi Non farle mai scaricare completamente Da ricaricare quando hanno al limite il 25%di carica

18 Pile Batterie di trapano Makita

19 Pile Sony VAIO

20 Sostituire batterie al pc portatile

21 Batterie Ni Cd e Ni Mh Nichel Cadmio - un enorme numero di cicli carica-scarica(circa 1500), bisogna limitare l effetto memoria, scaricando completamente ogni 3-4 cariche Nichel Metal Idruro -una capacita' del 30-40% superiore alle Ni-Cd, hanno un elevato numero di cicli disponibile(500 nei migliori casi) e un' effetto memoria pressoche' inesistente, carica lenta. sono ecologiche, per i giocattoli che assorbonno, sono migliori Ma 1.2v non è 1.5v! Quelle da 1.5 usa-getta, scendono subito a 1,2v Perdono sino al 20% carica al mese.

22 Chi usa le Ni MH: veicolo ibrido Toyota Prius Le applicazioni degli accumulatori di tipo NiMH includono i veicoli ibridi come la Toyota Prius o la Honda Insight/Civic e l'elettronica di consumo. La tecnologia NiMH sarà usata anche sul tram Alstom Citadis a pianale ribassato presso Nizza (Francia); così come sul prototipo di robot umanoide ASIMO progettato dalla Honda. Le normali batterie NiMH operano meglio con dispositivi che richiedono correnti di alimentazione moderate, come le fotocamere digitali, e l'elettronica di consumo. Siccome le batterie NiCd hanno una resistenza interna minore, trovano ancora applicazione in quei dispositivi che richiedono elevate correnti di alimentazione (come ad esempio auto radiocontrollate).

23 Chi usa le Ni MH: robot umanoide ASIMO

24 Velocità di carica L energia elettrica fornita ad una cella si trasforma in energia chimica durante la carica. Quando la cella è carica, l energia elettrica, non potendo trasformarsi in energia chimica, si trasforma in calore. Se il caricatore non è sufficientemente intelligente da interrompere la carica, allora si deve utilizzare una corrente di carica bassa per evitare di danneggiare la cella per surriscaldamento. Ecco perché ci volevano 15 ore per caricare una batteria. La velocità di un caricatore è limitata dalla sua abilità nel sapere quando fermare la ricarica. Essi misurano le fluttuazioni di tensione oppure la temperatura della batteria per sapere quando smettere la ricarica. I caricatori normalmente utilizzati (3/4 ore tempo di ricarica) sono intelligenti ma, poiché non monitorano ogni singola cella, devono stare attenti a non pompare più corrente in una cella che non in un altra. Può infatti capitare che le celle non siano tutte cariche allo stesso modo e, quando la prima è carica, le altre tre continuano a ricevere corrente per essere ricaricate. Ma anche la prima continua a ricevere corrente ed allora si preferisce porre dei limiti sulla corrente iniettabile (bassa corrente), cosa che limita il tempo di ricarica. Ci sono però ditte (Energizer, ad esempio) che riescono a caricare le loro celle al NiMh in 15 minuti. Lo posso confermare visto che ho delle batterie Energizer (oltre mah) e relativo caricatore che si ricaricano veramente in 15 minuti. Come è possibile? Perché il controllo di carica non è solo nel caricatore ma anche nelle celle. Ognuna ha,infatti, un chip integrato che interrompe il flusso di corrente quando la cella è carica. Perciò il caricatore pompa più corrente che può e le celle interrompono il flusso quando cariche. Questa elevato flusso di corrente porta anche a temperature più alte del solito ed il caricatore è dotato di una ventola di raffreddamento. La grande comodità è che viene fornito anche di un adattatore per auto.

25 Buoni consigli sulle batterie

26 Buoni consigli sulle batterie Ricarica completamente la batteria nuova prima dell'uso Rimuovi la batteria dal dispositivo se prevedi di non usarlo per molto tempo Non mischiare batterie di diversi tipi o capacità nello stesso dispositivo (questo vale solo per le ricaricabili universali, per es stilo e ministilo) Non cortocircuitare, esporre a fonti di calore o disassemblare le batterie Non farle cadere e non provocare shock meccanici alla batteria La batteria più scarica, si ricaricherà a spese di quella più carica

27 Batterie LiPo

28 Batterie LiPo Sono comparse nel 1996, prima le avevano solo i sovietici e americani. la densità energetica delle batterie Li-Poly è maggiore di più del 20% rispetto ad una Litio-Ione classica ed è circa tre volte migliore rispetto alle batterie NiCd e NiMH. Gli possiamo dare qualsiasi forma Sono più potenti se c è più caldo LiPo hanno una tensione nominale di 3,7 volt per cella contro 1.2 di altre

29 Batterie LiPo

30 Batterie LiPo: com era l antenata

31 Pila con patata: due elettrodi e l elettrolita

32 Come si costruiscono le batterie LiPo

33 Cosa significa S

34 Cosa significa S

35 Cosa significa S La lettera S indica quante celle vengono messe in serie. Una batteria 3S avrà 3 celle messe in serie, quindi 11,1V. Più celle sono in serie, più il voltaggio cresce. Proviamo a fare degli esempi pratici. 1S = 3.7V = 1 cella x 3.7 volt, 2S = 7.4V = 2 celle x 3.7 volt 3S = 11.1V = 3 celle x 3.7 volt 4S = 14.8V = 4 celle x 3.7 volt, 5S = 18.5V = 5 celle x 3.7 volt, 6S = 22.2V = 6 celle x 3.7 volt

36 Cosa significa P, C La lettera P indica quanti pacchi identici di celle vengono messi in parallelo. Maggiori i pacchi in parallelo, maggiore sarà la capacità della batteria. La lettera C indica la capacità di scarica. Su diverse Li-Po sono indicate due capacità di scarica, quella costante e quella di picco. Quella costante è la capacità di scarica che la batteria può reggere costantemente, quella di picco in genere riguarda un massimo di soli 10 secondi. Una batteria da 1000mAh con 30C costanti può scaricare costantemente un massimo di mAh, ovvero 30A.

37 Cosa significa P, C La lettera P indica quanti pacchi identici di celle vengono messi in parallelo. Maggiori i pacchi in parallelo, maggiore sarà la capacità della batteria. La lettera C indica la capacità di scarica. Su diverse Li-Po sono indicate due capacità di scarica, quella costante e quella di picco. Quella costante è la capacità di scarica che la batteria può reggere costantemente, quella di picco in genere riguarda un massimo di soli 10 secondi. Una batteria da 1000mAh con 30C costanti può scaricare costantemente un massimo di mAh, ovvero 30A.

38 Avvertenze su uso LI-Po Una Li-Po il cui involucro esterno viene forato è a rischio esplosione. Non forate mai l involucro di una Li-Po. Una Li-Po gonfia è a rischio esplosione, trattatela con cautela e non usatela in nessun caso per volare. Un processo di carica/scarica errato può arrecare danni alla Li-Po. Non lasciate mai incustodite le vostre Li-Po durante la fase di carica/scarica. Per una maggiore sicurezza potete dotarvi di sacche o case ignifughi. Ecco due foto di esempio. Voltaggio max per cella 4.2V (Completamente carica) Voltaggio min per cella 2.7V (Completamente scarica). È bene non eccedere mai i 4.2V per cella quando carichiamo le nostre Li-Po. Ed è bene non scendere mai sotto i 3.0V quando scarichiamo le nostre Li-Po, questo per evitare di danneggiarla o diminuirne le performance.

39 Batterie LiPo

40 Batterie LiPo Sono comparse nel 1996, prima le avevano solo i sovietici e americani. la densità energetica delle batterie Li-Poly è maggiore di più del 20% rispetto ad una Litio-Ione classica ed è circa tre volte migliore rispetto alle batterie NiCd e NiMH. Gli possiamo dare qualsiasi forma Sono più potenti se c è più caldo LiPo hanno una tensione nominale di 3,7 volt per cella contro 1.2 di altre

41 Batterie LiPo

42 Pila con patata: due elettrodi e l elettrolita

43 Come si costruiscono le batterie LiPo

44 Cosa significa S

45 Cosa significa S

46 Cosa significa S La lettera S indica quante celle vengono messe in serie. Una batteria 3S avrà 3 celle messe in serie, quindi 11,1V. Più celle sono in serie, più il voltaggio cresce. Proviamo a fare degli esempi pratici. 1S = 3.7V = 1 cella x 3.7 volt, 2S = 7.4V = 2 celle x 3.7 volt 3S = 11.1V = 3 celle x 3.7 volt 4S = 14.8V = 4 celle x 3.7 volt, 5S = 18.5V = 5 celle x 3.7 volt, 6S = 22.2V = 6 celle x 3.7 volt

47 Cosa significa P, C La lettera P indica quanti pacchi identici di celle vengono messi in parallelo. Maggiori i pacchi in parallelo, maggiore sarà la capacità della batteria. La lettera C indica la capacità di scarica. Su diverse Li-Po sono indicate due capacità di scarica, quella costante e quella di picco. Quella costante è la capacità di scarica che la batteria può reggere costantemente, quella di picco in genere riguarda un massimo di soli 10 secondi. Una batteria da 1000mAh con 30C costanti può scaricare costantemente un massimo di mAh, ovvero 30A.

48 Cosa significa P, C La lettera P indica quanti pacchi identici di celle vengono messi in parallelo. Maggiori i pacchi in parallelo, maggiore sarà la capacità della batteria. La lettera C indica la capacità di scarica. Su diverse Li-Po sono indicate due capacità di scarica, quella costante e quella di picco. Quella costante è la capacità di scarica che la batteria può reggere costantemente, quella di picco in genere riguarda un massimo di soli 10 secondi. Una batteria da 1000mAh con 30C costanti può scaricare costantemente un massimo di mAh, ovvero 30A.

49 Avvertenze su uso LI-Po Una Li-Po il cui involucro esterno viene forato è a rischio esplosione. Non forate mai l involucro di una Li-Po. Una Li-Po gonfia è a rischio esplosione, trattatela con cautela e non usatela in nessun caso per volare. Un processo di carica/scarica errato può arrecare danni alla Li-Po. Non lasciate mai incustodite le vostre Li-Po durante la fase di carica/scarica. Per una maggiore sicurezza potete dotarvi di sacche o case ignifughi. Ecco due foto di esempio. Voltaggio max per cella 4.2V (Completamente carica) Voltaggio min per cella 2.7V (Completamente scarica). È bene non eccedere mai i 4.2V per cella quando carichiamo le nostre Li-Po. Ed è bene non scendere mai sotto i 3.0V quando scarichiamo le nostre Li-Po, questo per evitare di danneggiarla o diminuirne le performance.

50 La LI-Po bag

51 Prestare attenzione alle batterie

52 Prestare attenzione alle batterie

53 Altre avvertenze 1 Non conservate le Li-Po in ambienti con temperature estreme. Ne troppo fredde ne troppo calde. 2 In giornate particolarmente fredde è possibile notare che le proprie Li-Po performeranno in maniera più scarsa ; questo sui multicotteri è spesso tradotto in un tempo di volo ridotto. E saggio ricordare che temperature troppo fredde possono ridurre il tempo di volo delle batterie Li-Po applicate ai multicotteri, in pratica le temperature troppo fredde possono ridurre la performance della batteria.

54 Buoni consigli per le batterie dei droni

55 Buoni consigli per le batterie dei droni 1. Non lasciare che la batteria si scarichi del tutto Se il tuo controller ha una spia che indica in tempo reale la carica rimasta nella batteria del drone, allora ti conviene riportarlo a terra prima che questa si scarichi completamente. Infatti, le batterie ai polimeri di litio (Li-Po) possono essere ricaricate da zero solo per un certo numero di volte. Attaccandole alla corrente quando la carica è tra l 80 e il 40 per cento, invece, potrebbe aiutarti ad allungare un pizzico la loro vita.

56 Buoni consigli per le batterie dei droni 2. Scegli una batteria con alto valore di mah Se hai costruito il tuo drone da solo, o se sei pratico di elettronica, puoi pensare di acquistare una batteria più potente, in grado di assicurarti maggiore durata. Ricordati, però, che una batteria più capiente avrà anche un ingombro e un peso maggiore, che ti faranno anche consumare un po di più.

57 Ecco cosa può succedere con poca batteria..

58 Buoni consigli per le batterie dei droni 3. Ricarica la batteria poche ore prima di usarla Essere un tipo organizzato è senz altro un ottima cosa, ma caricare la batteria del drone con largo anticipo (ad esempio una settimana prima del volo) purtroppo non farà altro che ridurre la durata del volo di qualche minuto, dal momento che una volta raggiunta la massima carica e staccata dal caricatore, la batteria perderà un po di carica per ogni giorno che passa.

59 Buoni consigli per le batterie dei droni 4. La videocamera è proprio necessaria? Se sei un operatore professionale e lavori nel campo della fotografia o delle riprese aeree, hai tutti i motivi per saltare questo punto. Se però sei un appassionato che vola per semplice diletto, però, ti conviene valutare volta per volta se la videocamera è davvero necessaria. Il suo peso costringerà infatti i motori a lavorare di più, consumando più velocemente la batteria.

60 Buoni consigli per le batterie dei droni 5. Vola solo in condizioni atmosferiche ottimali Banale ma fondamentale: il drone consumerà più energia in presenza di vento forte, perché dovrà contrastare le raffiche nel tentativo di mantenere la posizione. Senza contare che gli agenti atmosferici come vento e pioggia, oppure una temperatura troppo alta o bassa, possono non solo consumare più batteria, ma addirittura danneggiare il drone.

61 Andiamo su UAVforest

62 Carica batterie

63 Caricabatterie Ci vuole quello giusto: se gli do più tensione le rovino Se le faccio scaricare troppo le rovino. Hanno il trickle charge: Teoricamente serve a fornire una corrente di ricarica sufficiente a mantenere la batteria completamente carica ma insufficiente a produrre overcharging. Mantenimento della carica è un altro modo per descrivere la funzione trickle charge.un caricabatterie Trickle ricarica la batteria lentamente, alla velocità di auto-scarica. Questo tipo di carica è il più lento tra i vari tipi di caricabatterie. Una batteria può essere lasciata in un caricabatterie trickle a tempo indeterminato. Praticamente il carica la riporterà alla massima carica senza mai andare in sovraccarica. Generalmente lac orrente di ricarica è circa un decimo della capacità della batteria.

64 Caricabatterie A ricarica rapida: hanno un controllo di temperatura e voltaggio Tradizionali: da usare se non abbiamo fretta, ti fanno durare di più le pile

65 Mito da sfatare necessità di staccare il caricatore dallo smartphone quando la batteria è carica: il circuito che gestisce, internamente allo smartphone, la carica della cella è abbastanza intelligente da essere in grado di interrompere la carica al momento giusto. E ricordarsi sempre: non fare scaricare completamente...

66 Attenti alle batterie power bank low cost

67 Batterie multiple