اندازه باتری
در مطالب گذشته، درباره انتخاب باتری لیتیوم-پلیمر (LiPo) صحبت کردیم. باتری بزرگتر، پرواز طولانی تری را به ارمغان می آورد. متاسفانه افزایش زمان پرواز، آنطور که احتمالا انتظار دارید متناسب با افزایش اندازه باتری نیست.
هرچه باتری بزرگتر شود اثر افزایش زمان پرواز کمتر می شود. در نهایت به نقطه ای می رسد که دیگر با باتری بزرگتر افزایشی در زمان پرواز به وجود نمی آید (حتی زمان پرواز کاهش می یابد). این در اصل بواسطه وزن باتری بوجود می آید. به این نیز توجه داشته باشید که هر چه پرنده شما سنگین تر شود چابکی آن کمتر خواهد شد. اما بعضی افراد تعادل بوجود آمده ناشی از سنگینی را ترجیح می دهند، بعضی آن را “پرواز مثل تانک” می نامند. جدای از ظرفیت، می بایست C-Rating را نیز در نظر گرفت.
بهینه سازی بین زمان پرواز و ظرفیت باتری، انتخاب باتری را نسبت به این حالت که بزرگترین باتری را انتخاب کنید سخت تر می کند. روش هایی وجود دارد که می تواند به انتخاب از طریق مدل ریاضی کمک کند.
- همه باتری ها را لیست کرده و نمودار ها را رسم کنید
ابتدا همه باتری ها با ظرفیت ها و برند های متفاوت را لیست کنید. می توانید وزن قیمت و سایر ویژگی های آنها را بیاورید. مثلا یک باتری 4S LiPo در این مثال در نظر گرفته می شود.
جریان مصرفی حداکثر و C-Rating باتری
مهم است باتری هایی را که لیست کرده اید بتوانند جریان کافی را برای موتور ها تامین کنند. حداکثر جریان تامین شده توسط باتری از فرمول زیر محاسبه می شود:
| جریان حداکثر = ظرفیت * C-Rating |
ابتدا حداکثر جریان ممکن موتور ها را بدست آورید. به دیتاشیت موتور نگاه کنید که در 100% تراتل چه مقدار جریان مصرف می کند و ضرب در تعداد موتور ها کرده و مقداری به آن برای سایر قسمت های الکتریکی اضافه کنید که در این صورت حداکثر جریان پرنده خود را خواهید داشت.
تری کوپتر مثال این متن حداکثر جریانی حدود 30 – 35A خواهد داشت و کلیه باتری های زیر این نیاز را تامین خواهند کرد.
لیست کردن باتری ها و اطلاعات آنها
| باتری (25C – 50C) Turnigy Nano 4S | ||||
| ظرفیت (mAh) | وزن (g) | ظرفیت در مقابل وزن | قیمت ($) | ظرفیت در مقابل قیمت |
| 1600 | 181 | 8.84 | 15.39 | 103.96 |
| 1800 | 207 | 8.70 | 17.25 | 104.35 |
| 2200 | 239 | 9.21 | 21.13 | 104.12 |
| 2650 | 275 | 9.64 | 30.25 | 87.60 |
| 3000 | 299 | 10.03 | 37.36 | 80.30 |
| 3300 | 337 | 9.79 | 90.97 | 36.28 |
| 4000 | 433 | 9.24 | 38.31 | 104.41 |
| 4500 | 467 | 9.64 | 46.27 | 97.26 |
| 5000 | 523 | 9.56 | 56.33 | 88.76 |
| 6000 | 623 | 9.63 | 68.78 | 87.23 |
از این دیتا، گراف های جالب و مفیدی را بدست خواهید آورد. برای مثال می توانید مقادیر زیر را محاسبه کنید
- چگالی، که ظرفیت بر وزن (گرم) است ( = وزن/ظرفیت)
- ارزش، که ظرفیت بر قیمت است ( = قیمت/ظرفیت)
از گراف های بالا اگر فقط دنبال بهترین عملکرد بوده و نگران قیمت نباشید، 2650mAh, 3000mAh و یا 3000mAh بهترین گزینه ها خواهند بود. 4000mAh نیز به خاطر ارزش بالای خود می تواند انتخاب خوبی باشد.
این گراف ها دیدی به شما می دهد که کدام باتری بیشترین نسبت قیمت به عملکرد را دارند، اما به شما نمی گویند که آیا این باتری بهترین باتری برای RC، کوادکوپتر یا تری کوپتر است یا نه. برای انجام آن نیاز به ساخت یک مدل ریاضی است.
ساخت یک مدل ریاضی برای تخمین زمان پرواز
با استفاده از این مدل قادر خواهید بود که زمان پرواز هر باتری را محاسبه کنید. تمام چیزی که نیاز دارید این است که اطلاعات آن باتری را در اکسل وارد کنید. البته این تنها یک تخمین است، اما به شما ذهنیتی برای انتخاب باتری داده و شما را از هزینه کردن بسیار زیاد و آزمایش انواع باتری ها بی نیاز می کند.
ابتدا نیاز است که یک باتری انتخاب شده و اطلاعات آن بدست آورده شود. اساسا اطلاعات مورد نیاز، زمان پرواز تحت بار های متفاوت است. می توانید اطلاعاتی را از قبیل حداکثر باری را که پرنده شما می تواند بگیرد بدست آورید. مثلا مقدار تراتل، جریان و…
در این مثال، یک باتری LiPo 2200mAh 4S بعنوان مرجع استفاده شده است و تحت شرایط مختلف بار با وزن های مختلف (0g, 110g, 220g, 340g, 340g, 405g, 515g – همه اینها وزن های فیزیکی هستند که موجود بودند به همین خاطر اعداد بدون نظم خاصی هستند) زمان های پرواز تست شده اند. این داده ها از شش پرواز بدست آمده اند.
| تست زمان تری کوپتر نسبت به وزن | ||||||
| ست استاندارد با کلیه تجهیزات و باتری 2200mAh یکسان | ||||||
| وزن اولیه کلی: 1193+239 | ||||||
| راند | بار (گرم) | زمان | زمان (ثانیه) | ظرفیت واقعی استفاده شده (mAh) | تراتل | mAh / second |
| 1 | 0 | 8:14 | 0:00 | 1922 | 63 | 3.89 |
| 2 | 110 | 7:18 | 438 | 1900 | 68 | 4.34 |
| 3 | 220 | 6:13 | 373 | 1878 | 70 | 5.03 |
| 4 | 340 | 5:55 | 355 | 1908 | 73 | 5.37 |
| 5 | 405 | 5:20 | 320 | 1900 | 79 | 5.94 |
| 6 | 515 | N/A | N/A | N/A | 85+ | N/A |
در این مثال در کلیه تست ها پرنده قبل از رسیدن ولتاژ باتری به مقدار آستانه (3.5V) لندینگ کرده است. ستون “ظرفیت واقعی استفاده شده” نیاز نیست، اما در اینجا آمده است تا از معتبر بودن اطلاعات اطمینان حاصل شود. این داده از شارژر استخراج شده است، بطوریکه هر سل تا 4.2V شارژ شده است، ظرفیت استفاده شده در پرواز قبلی ثبت شده است. همچنین mAh/second نیز اندازه گیری شده است که سرعت مصرف توان بوده و می توان گرافی مثل زیر رسم کرد.
یک ویژگی خوب اکسل، بدست آوردن فرمول از نقاط کم در گراف است. شاید رابطه خطی نباشد، اما وزن باتری به خوبی با خط فیت شده و برای کار ما کافی است.
پس مدل به این صورت است. “ظرفیت در 3.5V (86%)” ظرفیت موثری است که می تواند در حین پرواز استفاده شود. یک فرض در نظر گرفته می شود که وقتی 86% ظرفیت باتری استفاده شود، ولتاژ به 3.5V می افتد. mAh/s را که از معادله بالا محاسبه می شود، می توان برای هر باتری بسته به وزن آن به کار برد.
| ظرفیت | ظرفیت در 3.5 ولت (86%) | وزن باتری | بار اضافه | mAh/s | زمان پرواز تخمین زده شده | بر حسب دقیقه |
| 2200 | 1892 | 239 | 0 | 3.86 | 489.71 | 8:10 |
| 2650 | 2279 | 275 | 36 | 4.04 | 564.12 | 9:24 |
| 3000 | 2580 | 299 | 60 | 4.16 | 620.57 | 10:21 |
| 3300 | 2838 | 337 | 98 | 4.34 | 653.36 | 10:53 |
| 4000 | 3440 | 433 | 194 | 4.81 | 714.57 | 11:55 |
| 4500 | 3870 | 467 | 228 | 4.98 | 777 | 12:57 |
| 5000 | 4300 | 523 | 284 | 5.26 | 818.25 | 13:38 |
| 6000 | 5160 | 623 | 384 | 5.75 | 898.16 | 14:58 |
زمان پرواز تخمین زده شده تقریبا برابر ظرفیت موثر تقسیم بر mAh/s است. برای مثال ظرفیت موثر یک باتری 6000mAh برابر 5160mAh است و سرعت مصرف توان 5.75mAh/s است، پس زمان پرواز 898.16 ثانیه بوده که نزدیک 15 دقیقه است.
پس از کار کردن با زمان های پرواز، این رابطه جالب اندازه باتری و زمان پرواز بدست آمد که دقیقا همان چیزی است که در ابتدا پیش بینی شد.
این تحلیلی است که باید هنگام خرید باتری انجام شود.