Сага о коптерах, часть 4

Это часть четвертая.
Первая часть.
Вторая часть.
Третья часть.

В этой статье я постараюсь описать подбор аккумуляторов для квада, а также всякие мелочи, типа выбора коннекторов и проводов для коптера.
Выбор аккумулятора — еще один очень важный шаг, ошибка в котором ведет к невозможности получить приемлемое время полета, а также, в особо тяжких случаях (как у меня :-) — неожиданный краш. Обычно в коптерах используют литий-полимерные аккумуляторы (LiPo), обладающие в настоящий момент наибольшим коэффициентом емкость/масса и при этом приемлемой ценой.
В радио-пультах используют как LiPo аккумуляторы, так и другие, например, литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePo4). Использование последних в пультах — наиболее удачное решение, т.к. данный вид аккумуляторов имеет высокую емкость и, в отличии от LiPo, морозоустойчивость.

Для выбора аккумулятора необходимо сначала выбрать двигатели, регуляторы, пропеллеры и раму, т.к. именно от них будет зависеть:
1. Необходимое напряжение
2. Максимальное энергопотребление

Напряжение аккумулятора
Необходимое напряжение напрямую зависит от выбранных двигателей и регуляторов, т.к. остальные компоненты (полетный контроллер и приемник в минимальном варианте) все равно питаются от отдельных источников (ВЕС). В характеристиках двигателей и регуляторов указывается максимальное напряжение питания.
Для литиевых аккумуляторов напряжение обычно измеряется в количестве банок в батарее. Одна банка (обозначается 1s) литий-полимерного аккумулятора дает примерно 3.7В. Более подробно про все это можно почитать тут.
Для коптеров применяются аккумуляторы от 2s (7.4В), причем для более тяжелых берут с бОльшим напряжением, начиная с 3s (11.1В). Причина тут проста — уменьшить ток, т.к. пиковые токи потребления нескольких мощных двигателей могут потребовать нетривиальных решений в проводке (толстенные и тяжелые провода) и других узлах коптера, а также бешенной токоотдачи аккумуляторов. Я использую 3s, пробовал 4s, но «пожадничал» и купил сразу 5000мАч — он попался очень громоздкий и тяжелый (600грамм!!!), не получилось прикрепить его к коптеру так, чтобы он нигде не выпирал, не мешался и не перевешивал квад в какую-либо сторону. Квад с ним летает как раненая беременная корова, вобщем в итоге от него отказался после пары крашей. На текущий момент оптимальным для себя считаю 3s, 5000мАч, 30С, его вес примерно 350 грамм.
В полете очень важно контролировать напряжение аккумулятора, т.к. при глубокой разрядке можно убить батарею полностью или частично. Для контроля есть несколько способов:
1. Пищалка нацепляемая на балансировочный разъем, — самый дешевый способ. Тут важно услышать сигнал, поэтому на системах FPV практически не применяется. Я использую подобную, наверное, буду делать сам такую с повышенной мощностью пищания.
2. Система телеметрии, передающая на землю полетные параметры в том числе напряжение. Самый лучший, но и самый дорогой способ. Самое то для систем FPV и им подобных. Я заказал вот такой телеметрийный комплект, но он пока еще не пришел. Тут проблема в том, что эту телеметрию еще и выводить куда-то нужно, и анализировать хотя-бы на упавшее напряжение, а еще лучше, чтобы время полетное рассчитывалось автоматом.
3. Система автопосадки коптера, если ее поддерживает пилотный контроллер. Применять нужно с умом, иначе коптер сядет куда-то не туда (в лес, в озеро, кому-то на голову и т.п.). Я у себя ее отключил, т.к. я лучше испорчу батарею, чем потеряю коптер или причиню какой-либо ущерб кому-то.
Обозначения
Токоотдача аккумулятора
Особое внимание при выборе аккумулятора нужно обратить на отдаваемый им ток, который измеряется как произведение коэффициента на емкость аккумулятора и обозначается «C». Т.е. если у вас есть аккумулятор на 2500мАч (2.5Ач) и на нем указан ток 20С, это обозначает, что он может отдавать непрерывно (constant) ток 20*2.5 = 50А до истощения емкости. Также на аккумуляторах обычно указывают пиковый ток — максимальный кратковременно (до 10 сек) отдаваемый ток без разрушения аккумулятора (burst). Если этого параметра на аккумуляторе нет, нужно смотреть его на сайте производителя (продавца).
Подсчитать на какой ток необходимо покупать аккумуляторы для коптера достаточно просто: нужно взять ток потребления двигателя и умножить его на их количество. Для моего коптера ток двигателей 15А, пиковый 18А, их в коптере 4 шт., значит получаем 60А, а в пике — до 72А (кстати, на эти токи подбираются также и регуляторы двигателей). При этом потребление остальных устройств коптера (мозги, приемник) можно не учитывать, т.к. они внесут в эти рассчеты очень небольшое дополнение. Таким образом, получается, что для моего коптера при выборе, например, аккумулятора емкостью 4000мАч, он должен обеспечивать не менее 60А токоотдачи, получаем 60/4=15С, а пиковый ток 72/4=18С. Лучше брать аккумулятор с запасом, особенно в холодное время года. Я брал на 20С, а также на 35С. Так вот, в холодную погоду нормально летать на 20С не получается, т.к. в моменты больших нагрузок (быстрый взлет, например) напряжение просаживается, срабатывает защита и… коптер плавно плюхается в снег где-нибудь далеко в поле. На 35С таких проблем не наблюдается.
Казалось бы — возьми самый могучий аккумулятор и не парься. Ан нет! Тут вступают в силу два других фактора: вес и цена. Правила такие: чем больше «С» — тем больше вес и чем больше «С» — тем больше цена. Вес напрямую влияет на длительность полета, а учитывая, что общий взлетный вес коптера не очень большой, то можно поставить емкий и дорогой аккумулятор, но при этом не останется возможности навесить на коптер что-либо еще, например, камеру и т.п.

Подключение
В связи с большими токами и необходимостью обеспечения высокой надежности при подключении аккумуляторов встают вопросы выбора правильных проводов и разъемов. Я с удивлением обнаружил, что у нас купить нужные провода практически нереально. В магазинах моделистов можно купить в очень ограниченном ассортименте и задорого, а в других — их просто нет. О чем я говорю — о мягких многожильных силиконовых проводах. Например, выводы аккумулятора на приведенной выше фотографии как раз из такого провода (чтобы понять о чем я говорю, нужно хотя бы один раз их пощупать и попаять :-) Я пробовал применить другие, брал и в автомузыке и в электрике, но это все не то — они жесткие и на морозе не гнутся, вызывая ненужные натяжения и не давая подключить аккумулятор правильно. Кто и где их берет???
Мне пришлось заказывать на ebay, взял всяких диаметров вот у этого продавца, например, для силовых цепей(от аккумулятора к разветвителю на регуляторы двигателей) вот такие.
Провода есть, теперь нужно подумать о разъемах. Их превеликое множество, но для применения в моделях не так и много. Я использовал вот такие.

Все приходящие аккумуляторы сразу снабжаю ими. При выборе обратите внимание на три вещи:
1. Ток, на который рассчитаны разъемы.
2. Надежность соединения — разъем не должен выпасть от вибраций!
3. Возможность легко отсоединить — в поле не очень хочется долго копаться или применять специальный инструмент для отсоединения заупрямившегося разъема.
При запайке всегда используйте разъем «мама» на стороне аккумулятора, так, чтобы на нем не было рядом расположенных оголенных штырей. Это исключает опасность случайно их замкнуть при транспортировке, например, отверткой. Все штыри — со стороны потребителей!
Для подсоединения регуляторов двигателей я применял вот такие разъемы. В принципе, если коптер собирается на металлической раме, все остальные соединения можно припаять — надежнее будет. Для многих моделей рам предусмотрены специальные распределительные платы, к которым припаиваются все провода от регуляторов, мозгов и т.п. Единственные провода с разъемами в таком случае — от аккумулятора. Это, как мне кажется, наиболее правильный вариант как по надежности, так и по эстетике — не люблю, когда торчит все в разные стороны.

Еще пару слов про транспортировку и хранение аккумуляторов. Литиевые аккумуляторы большой емкости требуют бережного обращения, т.к. в случае замыкания, протыкания, перегрева при перезаряде и т.п. могут загореться, а то и взорваться. При этом потушить их крайне проблематично — от воды они только сильнее горят. Поэтому я купил специальный противопожарный пакет (мешок). Рекомендую всем что-либо подобное. Правда, мне попался гигантских размеров, лучше было бы взять несколько поменьше.
В этом вот мешке я и храню и вожу и заряжаю аккумуляторы. Чего и всем желаю :-)

Пятая часть
  • +3
  • 01 апреля 2012, 08:26
  • ATiGeR

Комментарии (34)

RSS свернуть / развернуть
нужно хотя бы один раз их пощупать и попаять :-)
А что там в плане пайки? Дикий теплоотвод?
Тут проблема в том, что эту телеметрию еще и выводить куда-то нужно
На пищалку)
FPV системы могли бы кстати предусматривать наложение OSD с основной телеметрией. В том числе батарейкой а-ля сотовый в углу)
0
  • avatar
  • Vga
  • 01 апреля 2012, 09:12
В том числе теплоотвод бешеный, да. Но самое главное — там куча очень тонких проводков — как волосинки, из за этого у кабеля отличная гибкость и надежность.
Я собрался выводить телеметрию на свою аппу — для турниги 9х есть прошивка с телеметрией ну и допилить ее нужно — впаять программатор. Как придут детальки (подсветка и т.п.) буду паять. По результату — статью сделаю, наверное :-)
0
там куча очень тонких проводков — как волосинки
МГТФ-макси?)
Я собрался выводить телеметрию на свою аппу
Так-то оно так, но тебе будет не до смотрения на экранчик, так что на пищалку вывести таки надо.
0
Ага, типа МГТФ, только волоски покрыты чем-то, сами медные, а снаружи луженные что-ли.
Пищалку от пульта планирую запрограммировать, без нее никуда, это точно.
0
Это просто суперкабель!
Такой провод имеет в себе жилки не толще 10-12 микрон!!!
каждая покрыта СЕРЕБРОМ!
ДАДА
они посеребренные…
потому позволяют нивелировать скинэффект(ведь например моторам в машинках нужно крутиться до 25000 оборотов и при этом 9 раз поменять полярность всех фаз тоесть там около 100 килогерц частота по фазе не меньше… и ток до 100 ампер :)

для припера делал крэштест
взял 4 квадрата одножильный(монтажный в стену) 4 квадрата многожильный(какими делают удлинители и подводные шнуры) и 12AWG ( что есть аналог 3.37 мм квадратных) спаял это всё хорошенько последовательно и к сварочному инвертору в режиме переменки 200 герц

крутил ток…
первым нагрелся до красна многожильный (60 ампер)… убрал его
потом превратилдся в плавкий предохранитель одножильный(120 ампер)…
12 awg начал активно греться только к 200 амперам!!!

да и потом если бы кто из Вас их трогал… ММммм… они настолько мягкие и гибкие… ну вот как вермишелина… при этом толщиной в палец… вообще ничего подобного в жизни не видел… они стоят своих денег!!!
даже 24AWG спокойно выжигают обычные 18 AWG которыми в блоках питания комповых подвод на плату делают(по неакуратности замкнул… силиконовый не нагрелся а компьютерный как фитиль внутри выгорел

Ещё хотел возразить!!!
ЛитийФерумПолимерные банки более морозостойкие и более надежные НО они ровно в два раза уступают по соотношению масса/ёмкость… потому что имеют 3.3...2.2 вольта рабочее напряжение вместо 4.0...3.0 у лития… да и ёмкость в миллиамперчасах тоже раза в полтора меньше при той же токоотдаче и весе/размере
0
честно, не хотелось бы расстраивать, но при жилке в 12 микрон, и проводе в 3.3 квадрата, их должно быть 29 тысяч… на фотке с лота ебея их штук 100-150… про частоты вращения — на входе регуляторов ставят ёмкости, и килоамперные иголки при коммутации сосутся с них, а не с аккумуляторов =)
ну а по поводу 200а по проводу в 3 квадрата — открывайте своё производство. сименс со своими поделками будет плакать в уголке =)
0
f их сколько думаете? на некоторых написано 3-4 тысячи жилок!!! я говорю то что вычитал и выспросил у китайцев(знакомый был там переводчиком но и радиолюбительством занимается)

да… невероятные показатели но это ФАКТ!
простод 16 AWG такого исполнения запросто держит 60 ампер и при этом елитеплый… ну на 5-10 градусов выше…
я тоже авиамоделист… вертолёты и т.д.
они явно посеребренные ибо паяются очень легко и не портятся от высокой теплературы(луженые от этого темнеют)
жтлки реально неимоверно тонкие… реально тоньше МГТФ… изоляция правда мне не очень нравится — недостаточно хорошо держит прямые механические воздействия… зато не плавится и не горит… и мягкая
0
кстати по поводу кондеров… а фазовые провода вы чем делаете? одножильными проводами? ой… не подумал… оказывается ими же…
и хотя как вы говорите нет скинэффекта то обьясните как вкорпинский моторы выдерживают в два раза больший ток при тех же диаметрах провода и не горят ?!?!? а китайские горят… после перемотки нашим проводом — ГОРЯТ… а вот такой же по конструкции магнитам и т.д.д скорпионс не горит… а секрет снова — ПОСЕРЕБРЕННЫЕ провода… медь потом слой серебра и потом лак изоляции… вот… и получается и 600 грамового мотора 10 киловатт… фантастика? нет реальность… на украине многие ими пользуются летают и чувствуют разницу…
0
На фото с лота на ебей, которое я привел, самый толстый провод у этого продавца, он собран действительно из более толстых жил. Его диаметр с изоляцией составляет примерно 4мм, при этом он все равно гибкий и мягкий. А вот если взять потоньше, какой-нибудь типа 20AWG, то там действительно жилки как волоски и их — там если не тысячи, то сотни и сотни.
0
Скин эффект они не устраняют, чтобы эффективно минимизировать скин эффект, провода в жгуте должны быть изолированы!
Их преимущество в том что они судя по всему серебреные, просто сопротивление меньше.
Провода действительно хороши, сам покупаю их… но блин дороги %)

100 в двигателях не бывает. Максимум что встречал это 30 — частота шим. Считаите вы не правильно, почитайте про синхронные двигатели и каким образом частота тока соотносится со скоростью вращения, могу даже намекнуть: есть такое в двигателях понятие как число пар полюсов :)
0
а зачем мне читать или что это вы меня учите? я сам написал под арм регуль и он работал но как я уже писал в одну из тем — проблема с запуском… и именно вот таких вот высокооборотистых двигателей с коэфф редукции магнитной 1/5(тоесть 5 раз проходим все стадии по фазам и только тогда один оборот ротора… ну вот теперь посчитайте холостой ход в 65000 оборотов и 1/5 редукция магнитная… а… да… шим таки ага...32 килогерца 16бит… на высоких оборотах он просто выбивает много фазных периодов! иначе не успеть… а на дешевых регулях где стоит мега8 на 8 мегагерцах… дойдя до частоты шима оно просто упирается и идёт в полный газ не реагируя на управление потому что там неправильно сделано и ШИМится весь канал начиная с момента перехода через ноль… получается что полюс переключается до окончания шим импульса — результат макс газ с 50% управления хотя на меньших частотах всё работает…

что ещё… ну… например срыв синхронизации и выгорание трёх запаралеленых 100 амперников в то220… вот… это когда частоты мало а надо больше…

кстати посмотрите на рекламку маркусовых регулей… там частота ШИМа 1 мегагерц… любопытно не так ли?
0
Ну не вы 1 на свете писали и делали регуляторы для БЭПТ. Кого вы хотели этим удивить? Уж на то пошло например у меня диплом инженера по электроприводу, и работа связана с разработкой оного. И че? Дальше будем меряться чтоли? :)

То что кто-то делает 1мгц это его проблемы, чего он там добется кроме как бешеного нагрева двигателя и транзисторов от такой частоты… Да и это реклама, покажите хоть 1 силовой полевик способный пропустить через себя ток 50-100А на частоте 1 мгц. Только не надо начальных рекламных листоков даташита :) То что вы там спаяли, и у вас все сгорело через пару минут это не подвиг! :)
0
я больше спорить не буду
вы пытались сказать что я не знаю что такое полюса у мотора — я опроверг это ваше заявление

irf3205 спокойно работает на 1 мегагерце с током 80 ампер ели теплый… просто правильный драйвер и разводка :)

регуль может конечно это и реклама но… вы бы попробывали полетать на этом рекламном и на обычном с мегой 8 и 16 килогерцами ШИМа… реально не поверите что такое может быть :)
я летал… и пробывал… вертолёт 600 класса акумы 5000 6S 45C либо 2200 12S 20C… в ХВ это вообще не машина — реактивный сотона… при весе 3500 грамм в точку уходит с места за 2 секунды… или останов как об стенку с 60 км/ч… на это надо энергии… очень много… и скорость реакции мотора на рывок ручки… там же уже рефлексы а не осмысленные движения...+ чтоб гувернер работал и обороты не проседали… тож поначалу думал а чё ж там… возьму простой 40жильный провод 4 квадрата… возьму дешевый регуль… или сам сделаю… ага… щаз… чушь это всё оказывается вертил как УГ летает… медленно выстоу набирает и т.д. в общем я своё имхо высказал — верить или нет что эти провода круче чем чтолибо — решать вам… я и 6 AWG в руках держал и сварочные рукава на них делал — ребята очень довольны остались… просто не надо за собой 15 мм диаметром провода таскать и не боится он что на него добела раскаленная капля попала… ну и гибкий… его просто не ощущаеш…
0
irf3205 спокойно работает на 1 мегагерце с током 80 ампер ели теплый… просто правильный драйвер и разводка :)

Угу еле теплый, сколько там у него 8 миллиом? при 80А, еле теплый? ага… :) не смеши мои тапочки. Закон ома еше никто не отменял :)

51 Вт только активных потерь :) или я как то не правильно считаю? Не по китайски? А если динамические еше прикинуть, ну возьмем затворный резистор аж 5 Ом :) напряжение в таких поделках врядли выше 7В, поэтому на затворе тоже 7В… заряд затвора сколько там 140 нанокулон? Грубо получается на частоте 1 Мгц динамических потерь 15 Вт, все ещечуть теплый?

Хорошо у нас же мост, на транзистор следовательно нагрузка 0.5.
грубо будет… активных 13Вт да + динамических около 8 Вт, все еще чуть теплый в корпусе то220 ага :)

Спорить действительно не будем :)
0
FPV системы могли бы кстати предусматривать наложение OSD с основной телеметрией

На самом деле обычно так и делают, получается что-то типа этого vimeo.com/25238982

Многие летают в видеоочках, и корме как подмешивать данные телеметрии в видеосигнал особо вариантов то и нет.
0
В галилео как то показывали как горят LiIon аккумы. для радиоуправляемых моделей. вот тут ближе к концу видео
0
причём современные LiFePo4 как они показали только дымятся :)
0
Хорошая статья. Единственное (ИМХО), следовало бы сказать пару слов о зарядке таких аккумуляторов (балансировка, режим зарядки, кол-во циклов перезарядки и т. д.).
0
Зарядка таких акб происходит в 2 фазы:
1)Зарядка с контролем тока
2)Зарядка с контролем напряжения
В первой фазе контроллер зарядки проверяет текущее значение тока в цепи, дожидаясь, пока напряжение на батарее не достигнет определённого значения (12,6В для трёхбаночника), затем, во время второй фазы, контроллер держит напругу постоянной, что по мере зарядки акума приводит к падению тока. Ток упал до определённого — зарядка закончилась.
Вот так в кратце оно и работает. По крайней мере так я это понял, когда интересовался. Про балансировку не скажу, ибо нижними полушариями чувствую, как оно работает, а верхние это в слова преобразовать не могут.
0
Это можно в следующей части, хотя именно об этом, в отрыве от коптеров и вообще использования, статей в инете полно.
Если нужно — сделаю.
0
А по циклам заряд-разряд могу сказать, что один акум у меня уже за 200 скоро перевалит. Но ёмкость у него уже процентов на 20 меньше номинальной. Число этих циклов сильно зависит отусловий эксплуатации акумов. Например, силовые, которые я использую в своей пилотажке на питании мотора, уходят примерно за 100 циклов. А вот тот, что питаетборт, отхаживает уже второй сезон и тоже к 200 подбирается.
0
Не знаю, что вы там с липёхами делаете, что они горят и не гаснут, но я лично проивал и коротил акб. Горит он только из-за того, что замкнуты между собой полоски электродов (будь то внешний провод или гвоздь, вбитый в акум.) Прекрасно заливалиь водой. Нету в них металлического лития, только в виде соединений. А горит полимерная плёнка, кодорой проложены полосы обкладок (внутри очень напоминает кондёр электролитический). Горит ли та вонючаяя жижа, которой всё это пропитано — хз. Байка про горящие литиевые батареи пошла от обычных одноразовых элементов питания(типа Duracell Lithium). Вот в них литий металлический есть.

Насчёт литий-фосфора. Во первых, не все они морозоустойчивы, а во вторых, есть такие, которые по запасаемой энергии превосходят липёхи (но ток разряда у них низкий)

Частоты шим в двигунах реально высокие. Факт. И моделистский проводв силиконе — the best. Пользуюсь в основном от general silicones или Hyperion. Собственно и акумы использую только Hyperion. Китайцы с ними рядом не лежали.

С уважением, пилот F3A, сотрудник магазина HobbyCenter, Дмитрий 'Fantomas' Орлов.
0
Сам то я не еще не палил литиевые аккумуляторы, но в инете полно статей и видео про это. Вот оно и страшно что-то :-)
Замыкал только автомобильный — вот он горел тоже неплохо… Но ведь это на улице было. Не дай Бог дома такое.
0
Согласен. Потому и ставлю на них правильные разъёмы с затычками, чтоб не попало чего. Аккуратное оращение с ними — залог вашей езопасности. Они не опаснее, чем те, что стоят в вашем мобилном или ноутбуке.
0
Кстати, забыл.Попробуйте вместо китайских «бананов» вот такие: www.hobbycenter.by/product_info.php?products_id=1863(не сочтите за рекламу). Держатся они намного лучше, и по току показатели гораздо привлекательнее.
0
А чем родные разъёмы на акках не угодили? Редкостное детьмо, или просто не то…?
0
На акке на фото разъема нет вообще. Вон тот мелкий о четырех пинах — исключительно для балансировки при заправке.
0
На первом стоял разъем, для которого я ответной части не нашел. Да и не внушал он доверия что-то…
А на других разъема просто не было — просто провод, изолированный термоусадкой. Кстати, практически все аккумуляторы, что на ebay продаются именно так и идут — без разъема.
Поэтому выбрал по отзывам и картинкам наиболее подходящий и заказал сразу кучу.
0
Да про зарядку не хватает. Происходит ли она для всей батареи или отдельно для каждого элемента через тот мелкий разъем? Или через него только стравливается лишний заряд для балансировки? Или возможны оба варианта?
0
Ок, в следующей статье расскажу про зарядку и, заодно, про разрядку :-)
0
Обещал в следующей статье про зарядку/разрядку написать, а не написал :(
0
Обещал — напишу, немного занят сейчас, т.к. лето наступило :-)
0
Насколько я знаю, через мелкий разъем обеспечивается режим CV на внутренних элементах, при помощи параллельного стабилизатора. В принципе, ИМХО, заряжать через него тоже вполне можно, токи там не так уж и велики. Но на зарядках вроде B6 для собственно заряда выведены две мощные клеммы, а эти разъемчики только для балансировки.
0
С этого разъема может сниматься напряжения с банок для контроля разряда на продвинутых пилотных контроллерах, например, на Rabbit. Я как раз такой на днях получил по почте, мучаю сейчас, чёто он пока сопротивляется :-)
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.