Часть 3. Все об аккумуляторах для квадрокоптеров | CUSTOMELECTRONICS.RU

Что если уже вздулся аккумулятор квадрокоптера, то это опасно?

Однозначно да — опасно. Вот так воспламеняется даже самый новый аккумулятор LiPo для квадрокоптера, например, при падении на острые предметы. Взгляните на эксперимент ниже. Гарантированное короткое замыкание и пожар.

Если вы думаете, что всё это просто игры теоретиков, и на самом деле при падении коптер никогда не загорится, то у нас для вас плохие новости. На канале трюкача на гоночных дронах (его зовут Джеффри) есть видео, в котором такой момент запечатлела закреплённая на беспилотнике камера.

Кстати у Джеффри это не первый инцидент с пожаром из-за литий-полимерной батареи для квадрокоптера. В 2023-м году он чуть было не спалил свою мастерскую. Среди 3D-принтеров и оборудования для производства всяких полезных приспособления для трюков вы можете увидеть маленький DJI Mavic и его аккумулятор на зарядке. Вот, что произошло.

Во время зарядки LiPo-батарея для квадрокоптера начала греться, надуваться и в конечном счёте разорвалась с открытым пламенем. Джеффри с трудом смог потушить химический пожар.

Сама по себе вздутая батарея для квадрокоптера не страшна. Но если вы будете пытаться её заряжать, использовать в жару, подвергать риску падения, то практически наверняка столкнётесь с коротким замыканием и взрывом.

Описание и характеристики квадрокоптера

Аппарат обладает хорошим набором летательных характеристик:

• наибольшая скорость полёта – 18 м/с;
• максимальный набор высоты – 120 метров;
• скорость набора высота – до 6 м/с;
• скорость приземления – 1,5 м/с.

Относительно невелика здесь только максимальная высота, на которую рассчитан аппарат – 120 м (у конкурента от DJI показатель составляет 6000 метров). По достижению этой планки, сначала пропадает видеосигнал, а затем и теряется управления с дроном, который автоматически переходит в режим возврата домой и садится.

Xiaomi Mi Drone использует в своей работе три системы позиционирования:

• GPS;
• ГЛОНАСС;
• визуальное позиционирование с помощью оптических датчиков.

Кроме этого можно отметить, что у аппарата присутствует режим автопилота, который может работать в одном из режимов:

• автоматическое приземление в заданной точке;
• движение по круговой траектории вокруг заданной точки;
• следование за пилотом.

Аккумулятор в квадрокоптере установлен на 5100 мАч. При этом производитель гарантирует до 27 минут полёта. Это подтверждается практикой, когда в не самых приятных погодных условиях дрон удерживается в небе по 20-23 минуты.

Аккумулятор квадрокоптера Xiaomi Mi Drone

Индивидуально разработанная BMS

Базовые контролирующие функции производители внедряют во всех литиевых аккумуляторах, иначе они будут небезопасны. Так, например, в батареях 18650 без защиты предполагается, что схема управления находится в самом устройстве. Однако в квадрокоптерах у пользователя (пилота) или, как минимум, у системы срабатывания экстренной посадки должны быть данные о текущем состоянии аккумулятора.

Обычно используется процессор промышленного класса 32-битной разрядности. На него возлагаются задачи управления состоянием батареи, протоколами связи и регистрации статистики. При возможности учёта данных у пилота или автоматических алгоритмов управления гораздо больше шансов спасти дрон при критических состояниях аккумулятора.

Зарядка lipo-аккумуляторов

Для зарядки придется обзавестись специальным зарядным устройством. Мы купили свое на сайте HobbyKing. Практически все модели питаются не от сети, а от постоянного напряжения 12В. Такой блок питания можно заказать там же, но мы предпочли приобрести блок питания от Mean Well NES-100-12. Зарядник мы объединили с блоком питания навсегда.

Особенность этого зарядного устройства в том, что он умеет делать балансировку ячеек аккумулятора. То есть аккумулятор подключается к нему не только силовым разъемом, но и дополнительным балансировочным разъемом на который выведены все ячейки по отдельности.

Это дает возможность заряжать все ячейки равномерно, что дает одинаковое распределение нагрузки на банки аккумулятора в процессе эксплуатации.Помимо LiPo, это зарядное устройство умеет заряжать все основные типы аккумуляторов (я, например, заряжал им автомобильный аккумулятор), а также измерять внутреннее сопротивление и проводить цикл измерения емкости.

В последнем случае он полностью разряжает и заряжает аккумулятор и выдает информацию о том, какой реальной емкостью обладает батарея.Сделан зарядник достаточно добротно. Особенно меня удивила система его охлаждения. Кулер в нем обдувает непосредственно выходные клеммы к которым подводится тепло.

Также мы сняли видео о том, как заряжать LiPo-аккумулятор:

Как выбрать аккумулятор для квадрокоптера

Как выбрать LiPo аккумулятор для квадрокоптера, расшифровка маркировок и какой выбрать аккумулятор именно для вашего дрона. Все объяснения в данной статье будут на основе LiPo аккумулятора Infinity 1500mAh 4SP1.

Давайте разберем подробнее всю маркировку этого аккумулятора.

LiPo — Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор (lithium-ion polymer battery))

Итак, слово Infinity это обычное торговое название и никакой полезной информации не несет.

• 1500 mAh— это емкость аккумулятора, которая измеряется в миллиампер в час, чем выше емкость, тем дольше будет летать квадрокоптер, но также увеличивается и вес аккумулятора.
• 4S – количество элементов в аккумуляторе, в нашем случае таких элементов 4. Пилоты и радиолюбители их называют «банками». Каждая банка имеет напряжение примерно 3.7V, а в сумме все 4 выдают ток 14.8V
• 1P – количество блоков в сборке, в нашем случае это 1 блок. Если было бы написано 2P, то это означало бы 2 блока в сборке, а простым языком – берем 2 таких аккумулятора, припаиваем провода параллельно плюс к плюсу, минус к минусу и у нас получается аккумулятор не 1500mAh, а 3000, но с тем же самым напряжением 14.8v.
• 70С – максимальный ток разряда, который может выдать аккумулятор.

Для этого нужно задать вопрос, какой квадрокоптер вы собираете? Почему именно собираете? — Потому что для готового дрона вы бы не задавали такой вопрос, так как ответ дан производителем, да и у вас скорее всего уже есть LiPo аккумулятор от покупного готового дрона.

Какой дрон вы собираете:

• Съемочный/долголет/дальнолет;
• Гоночный.

Отличия думаю понятны — съемочный дрон большой, тяжелый, может поднять много оборудования, также он гораздо менее маневренный и медленный. Гоночный — маленький, легкий, очень маневренный и очень мощный (в плане скорости).

И так, вы собираете гоночный квадрокоптер, поэтому вам нужен для эффективных и приятных полетов аккумулятор с такими критериями:

• Рейтинг не менее 70С;
• Сколько S должно быть у аккумулятора, или сколько банок в аккумуляторе в зависимости от размера рамы вашего дрона:
  — 180-220 мм и 220-250 мм — 4S, 5S и 6S Lipo.
  — 150-180 мм и 120-150 мм — 2S, 3S и 4S Lipo.
  — 90-120 мм — 1S, 2S и 3S Lipo.
• Емкость должна быть не более 1500mAh для дронов с рамой от 220 мм до 250 мм, так как все что выше будет уже тяжелым, дрон потеряет маневренность, причем значительно. Да, вы можете на раму 220 или 240 поставить LiPo аккумулятор 6S с огромной токоотдачей (не забудьте регуляторы соответствующие поставить), но емкость все равно должна быть до 1500mAh.
  Хорошая емкость:
  —1300 и 1500 (1550)mAh для рам 180-250 мм;
  — 800-1300mAh для рам 120-180 мм;
  — 80-800mAh для рам 90-120 мм.
  

Любой аккумулятор для квадрокоптера имеет определенные маркировки на своем корпусе. Они позволяют сравнивать свойства АКБ и помогают определить, какой купить для ваших нужд. Есть три основных параметра, которые вы должны уметь расшифровывать.

Ячейка LiPo имеет номинальное напряжение 3,7 V. Номинальное напряжение – находится посередине между минимально безопасным зарядом и максимальным. LiPoзаряжаются полностью, когда достигают 4.2 V на ячейку, а минимум для них 3,0 V. Подробнее об этом мы обсудим далее. Для аккумулятора от квадрокоптера на картинке выше, 7.

Существует несколько видео батарей: NiMH, NiCd, LiPo. Рекомендуем приобретать Литий полимерную Li-Po батарею для дронов, так как они более энергоемкие и позволят дольше летать на одном заряде.

Если вы используете квадрокоптер зимой, аккумулятор перед установкой держите в тепле. Аккумуляторы можно использовать до минус 10°, но учтите, что на холоде заряд будет тратиться быстрее обычного.

Квадрокоптер mi, собственно, drone

Изготовленный из белого ABS-пластика корпус с золотистыми акцентами выглядит презентабельно, а на ощупь ещё лучше. Прочность также не вызывает нареканий. Конечно, дизайнеры Ксиаоми выбрали не совсем подходящий для полевых работ цвет и, со временем, может потерять свой шарм

С другой стороны – это дополнительный стимул обращаться с аппаратом осторожно

Под моторами на концах «лучей» расположены светодиодные индикаторы – пара белых указывает на фронтальную часть аппарата, а зеленый и красный выступают в роли навигационных огней подобно самолетам: зеленый – левая сторона, красный – правая.

Задняя панель корпуса образована лицевой накладкой батареи с индикаторами уровня заряда и кнопкой включения. Индикация заряда работает и отдельно от коптера, что очень удобно при использовании нескольких элементов питания.

В нижней части корпуса крепиться подвес с камерой. Усилия, необходимые для его установки – минимальны. Достаточно извлечь заглушку из соответствующего гнезда на нижней плоскости корпуса и защелкнуть модуль на месте.

Наличие трехосевой стабилизации и пружинящих проставок в креплении камеры к корпусу сводит все дрожания видео к минимуму.Xiaomi Mi Drone без обиняков обладает одной из лучших систем стабилизации среди потребительских коптеров.

Посадочные опоры, выполненные в виде двух трапеций (в них, кстати, размещен компас) несъемные, но могут складываться, что облегчает транспортировку. Между ними и располагается камера, а за ней расположен нижний сенсорный блок. Пара ультразвуковых датчиков и камера для безопасной посадки и точного определения высоты полета.

Наличие камеры

Изображение обрабатывается чипом A9 Ultra HD Camera 4K вместе с 12-мегапиксельным датчиком (от Sony). Система позволяет записывать видео в пяти режимах: 1920х1080 (30, 60, 100 кадров), 2560х1440 (60 fps), 3840х2160 (30 кадров).

По умолчанию на камере установлен стандарт NTSC, можно переключиться на PAL с частотой кадров, кратной 25. Максимальный битрейт не указывается в свойствах файла, поэтому его приходится высчитывать вручную. При этом уровень может меняться в зависимости от характера сцены, цвета, количества движущихся объектов, света.

Качество съемки хорошее, но это касается не всех режимов. В Full HD с высоким fps видна ступенчатость контрастных границ и имеются шумы. Если не считать выбора частоты и размера кадра (подбираются колесиком на пульте управления), единственным настраиваемым параметром видеосъемки является регулировка экспозиции.

Роль стабилизатора камеры выполняют внешние устройства. Это амортизирующая подвеска на демпферах с зацепами, которая хорошо устраняет мелкую вибрацию, передающуюся двигателями и лопастями корпусу устройства, и сервоприводы подвеса, переворачивающие камеру в противоположную наклону квадрокоптера сторону. Но чтобы камера могла инициировать работу подвеса, включение должно производиться на ровной поверхности.

Максимальный размер фото — 4000х3000 точек. Съемка производится в формате JPEG, одновременно изображения могут сохраняться в RAW. Во время записи видео возможна фотосъемка, но только в том случае, если ролик записывается максимум в 1920х1080. По Wi-Fi картинку камера передает в 720p на частоте 5 ГГц.

Камера практически бесполезна в условиях недостаточного освещения. Агрессивное усиление отсутствует, но и со стандартным в сумерках появляется шум.

Служебные интерфейсы камеры (слот для карты памяти microSD, USB порт, кулер, охлаждающий электронную составляющую) ничем не защищены и находятся на противоположной от объектива стороне. Поэтому аппарат нельзя эксплуатировать даже в условиях слабого дождя.

Нюансы управления

В комплекте поставляются стандартные для современных дронов устройства. Радиоуправление обеспечивается на частоте 2,4 ГГц, а трансляция по Wi-Fi — 5 ГГц. На практике это означает хороший контроль в радиусе более 3 км.

Левый рычаг нужен для управления поворотом и подъемом, правый отвечает за перемещение. Две кнопки на корпусе — это питание и автоматическая посадка или взлет. Посередине есть индикаторы состояния батареи. Вверху находится кнопка RTH — возврат домой.

С каждой стороны пульта управления расположено по одному колесику. Правое настраивается, может использоваться для изменения силы свечения индикаторов, регуляции экспозиции камеры. Левое необходимо для наклона камеры (от 0 до 90 °). На задней панели пульта расположены еще 2 кнопки: правая используется для фото, левая дистанционно запускает или останавливает видео. Одновременно опции не запускаются.

При резком наборе скорости при линейном движении вверху кадра могут появиться передние лопасти. Аппарат наклоняется в сторону ускорения (как вертолет), но гироподвес камеры удерживается, а объектив остается направленным в исходную точку. На этом моменте в кадр попадают вращающиеся лопасти. В темное время суток в аналогичной ситуации вместо лопастей будут видны габаритные огни.

Пульт дистанционного управления с держателем для смартфона.

Обзор квадрокоптера xiaomi mi drone. – аксессуары – xiaomi community – xiaomi

Особенности

Доподлинно неизвестно, собиралась ли компания Xiaomi всерьез соперничать с DJI, однако о ее первом коптере ходило множество слухов еще до выпуска. Любители БПЛА надеялись, что на рынке появится реальный конкурент Фантому, да еще и по более привлекательной цене. Ценник на коптер действительно оказался ниже, чем у модели DJI.

Китайский производитель предлагает две модели. Отличает их камера и дальность полета. В продвинутой версии Mi drone 4K установлена более качественная камера, способная снимать в разрешении 4К. Также используется более мощный трансмиттер, благодаря которому дрон способен удаляться от пульта на расстояние до 2 км.

Одним из существенных препятствий, не давшим Xiaomi всерьез побороться с DJI, стало различие в ценах для внутреннего китайского рынка и для международного. В то время как DJI старается придерживаться единой ценовой политики во всем мире, у Ксиаоми все гораздо запутаннее.

Объясняется это тем, что производитель пока не собирается выпускать квадрокоптер за пределы Китая. Все поставки в другие страны являются неофициальными. Отсюда и такая разница в стоимости, и проблемы с гарантией.

Пульт ду

Основное средство контроля, пульт управления, у инженеров и дизайнеров Xiaomi получился достаточно массивным, но удобным и эстетичным. Комфортный хват обеспечивает продуманное расположение прорезиненных площадок.

В сравнении с универсальными устройствами данный пульт может показаться бедным на органы управления, но недостаток только кажущийся. Приложение в смартфоне предлагает внушительный список функций, а в ряде сценариев можно обойтись и вовсе только им.

Кроме двух антенн со значительной свободой позиционирования в распоряжении пользователя имеются:

1. Левый рычаг для контроля высоты (вверх-вниз) и крена (влево-вправо).
2. Правый рычаг для горизонтального перемещения в четырех направлениях.
3. Большая кнопка питания, которая одновременно служит проверки уровня заряда батарей пульта.
4. Кнопка автоматической посадки и взлета.
5. Кольцо для подвешивания на шейный ремешок.
6. Переключатель с полетного режима на автоматическое возвращение к месту взлета (с точностью до метра).
7. На верхних, с позволения, углах корпуса расположены два колеса. Левое регулирует наклон камеры в допустимом диапазоне, правое – настраиваемое и может служить для регулировки интенсивности светодиодной подсветки или настройки экспозиции камеры.
8. На обратной стороне пульта ДУ, аккурат под указательными пальцами находятся кнопки для начала и прекращения видеозаписи и фотографирования.
9. Из верхней грани выдвигается кронштейн для смартфона, на нижней – заглушка, под которой упрятаны интерфейсные разъемы.

Пульт управления

Минималистичный дизайн, свойственный всем продуктам Xiaomi, проявляет себя и в устройстве управления. Стандартная форма, небольшие размеры и ничего лишнего. Пульт очень удобно держать в руках благодаря прорезиненным боковым поверхностям, хотя сам он сделан из аналогичного дрону материала.

Пульт работает в диапазоне частот от 2426 до 2461 МГц. Максимальное расстояние, при котором пульт продолжает работать – 1000 или 2000 метров, в зависимости от выбранной модификации.

Касаемо функциональной составляющей пульта управления, то это:

• Тумблер для возврата дрона домой;
• Две кнопки – для включения/выключения пульта и для автоматического взлета или посадки. Они утоплены в корпус и подсвечиваются красным цветом.
• Джойстики управления положением дрона.
• В верхних углах пульта врезаны колесики, отвечающие за поворот камерой.
• На задней стороне пульта есть две кнопки, назначение которых можно запрограммировать отдельно под свои нужды.

Отдельно нужно упомянуть о креплении для телефона, которое можно выдвинуть из пульта. Благодаря качественной сборке, крепление не мотается в стороны и хорошо справляется со своей задачей – телефон из него не выскальзывает. Кроме того, размеры крепления позволяют устанавливать довольно крупные гаджеты – вплоть до 6 дюймов по диагонали.

Пуль ДУ квадрокоптера Xiaomi Mi Drone

Рекомендации по безопасному использованию батареи для квадрокоптера

Чтобы не вздулся аккумулятор квадрокоптера, не загорелся или вовсе не вывел из строя беспилотник (например, с резкой потерей заряда внезапным падением из-за спада напряжения), мы рекомендуем продумать 5 особенностей использования дрона в жаркое время года.

Даже если вы приобрели самый дорогой квадрокоптер DJI, аккумулятор подчиняется физике и химическим процессам, но никак не известности бренда или уверенности владельца в гарантийном обслуживании — неправильная эксплуатация может быть причиной отказа в бесплатном сервисе.

Взгляните на примеры батарей, за которые мы несём ответственность в Neovolt в течение 12 месяцев. Главная задача тех, кто продаёт комплекты аккумуляторов для квадрокоптеров — в случае выявления брака (от него не застрахована даже такая именитая смартфонная компания Apple, как показала практика) должна быть возможность замены или возврата средств (если партия отбраковывается целиком, скажем).

Типы литий ионных аккумуляторов

1. LiCoO2 Литий-кобальт-оксидные батареи имеют большой запас энергии. Однако они разряжают ее с очень низкой скоростью. Они также очень пожароопасные. LiCoCo2 является наиболее распространенным литий-ионной акб. Они поставляются в цилиндрической металлической банке. Вы, вероятно, знакомы с марками аккумуляторов Energizer, Duracell, Eveready и Panasonic, которые легко доступны. Они обычно не используются в дронах, потому что они тяжелее, чем другие литиевые батареи.
2. LiFePO4 Литий-железо-фосфатные аккумуляторы сохраняют меньше энергии, но безопаснее. Они разряжают ее с достаточно высокой скоростью и имеют более длительный срок службы. Время зарядки у них быстрее.
3. Литий-полимерные или LiPo аккумуляторы — это плоские аккумуляторы, имеющие нормальное химическое строение лития, но использующие полимерные сепараторы. Эти сепараторы уменьшают их производительность, но увеличивают скорость их разрядки. У них в среднем 300 циклов разряда. Обратите внимание, что эти батареи не долговечные. Их энергия уменьшается, даже если они не используются. Емкость энергии предоставляет длительность работы в течение 5-30 минут между зарядами.

LiPo аккумуляторы чаще используются в беспилотниках, поскольку они легче. Обратите внимание, что они имеют меньшую емкость, чем другие типы литиевых батарей. Приготовьтесь их часто заряжать.

Литиево-железо-фосфатные, обычно используются для питания пультов управления. Эти батареи также заряжаются быстрее. Кроме того, передатчики не нужно поднимать с земли.

Уровень токоотдачи

Токоотдача отражена на корпусе АКБ в виде индекса, стоящего перед буквой C. Этот параметр демонстрирует допустимую скорость разряда данного аккумулятора. Величина, обратная значению C, показывает минимальное время (выраженное в часах), за которое данная батарея может отдать всю свою энергию.

Скорость разряда является одним из самых важных, но часто упускаемым из виду факторов, влияющих на выбор аккумуляторной батареи. Слишком низкая токоотдача может привести к повреждению бортового аккумулятора, а батарея с излишне высоким индексом C является более тяжелой и способна ухудшить полетное время.

Чтобы определить оптимальные параметры батареи нужно знать сумму токов, потребляемых всеми системами летательного аппарата. Расчеты упрощает тот факт, что суммарное потребление электронных систем квадрокоптера пренебрежимо мало по сравнению с потреблением его силовой установки.

Допустим, на квадрокоптере установлены двигатели, каждому из которых необходим ток 15 А. Имеется батарея 5100 мАч 10C. Вопрос: подойдет ли она для данного БПЛА?

Суммарное потребление четырех двигателей равно 60 А. Выходной ток аккумуляторной батареи можно получить умножением емкости, выраженной в Ач, на числовой коэффициент C. Умножаем 5,1 Ач на 10, получаем 51 А. Вывод: батарею использовать нельзя.

Характеристики lipo аккумуляторов

• Емкость. Записывается в ампер-часах. Это такой ток который до полного разряда может выдавать аккумулятор в течении часа. Например, если емкость аккумулятора 3А/ч, то значит он может в течении одного часа выдавать ток 3А. При токе 1А его хватит на 3 часа, а при токе 30А он разрядится за 6 минут.
• Максимальный разрядный ток. Указывается во сколько максимальный разрядный ток превышает емкость. Например значение «30-40C» для аккумулятора с емкостью 3А/ч означает, что он кратковременно может выдавать ток 90-120А. Естественно, при выборе аккумулятора необходимо руководствоваться меньшим значением.
• Напряжение. Зависит от количества «банок» или ячеек аккумулятора. Напряжение одной ячейки LiPo аккумулятора составляет порядка 3,7В. Соответственно, чем больше ячеек, тем больше напряжение. Соединяя аккумуляторы последовательно можно набрать достаточно большое напряжение, как это делают, например, в электровелосипедах.

Кроме перечисленных достоинств LiPo-аккумуляторы обладают низким саморазрядом, отсутствие эффекта памяти, большой диапазон рабочих температур и малый перепад напряжения по мере разряда. К недостаткам можно отнести не самую высокую плотность заряда, малое количество рабочих циклов и пожароопасность.

Частые вопросы об использовании аккумулятора для квадрокоптера

В: Почему полностью заряженная батарея на моём беспилотнике не работает?О: Чаще всего проблема кроется в плохом электрическом контакте — прочистите зону соединения аккумулятора и клеммы.

В: Что делать, если в приложении не показывается статус аккумулятора, но коптер работает?О: Плохо установлен элемент питания или нарушено соединение — проверьте контакты, почистите их.

В: После полёта или аварии батарея перестала заряжаться, коптер не включается, что делать?О: Скорее всего в результате перегрузки произошёл разряд в ноль и сработала защита АКБ — поставьте батарею на длительную зарядку от оригинального зарядника.

В: В приложении постоянно появляются сообщения об ошибках, связанных с температурой, что делать?О: При низком уровне температуры такие квадрокоптеры, как DJI Phantom автоматически приземляются и оповещают в мобильной программе о низком уровне температуры — отключите коптер, вытащите батарею и согрейте её теплом тела; при высокой температуре мощность «умных» дронов понизится автоматически, чтобы «сбить» перегрев аккумулятора.

В: Аккумулятор не заряжается от фирменного зарядника, от него не включается коптер, длительный заряд не помогает — он умер?О: Если длительная подзарядка действительно не «пробуждает» разрядившуюся батарею, то её лучше заменить на новую.