Elegir el tipo de batería para un proyecto

Puede derivar algunos valores aproximados de las especificaciones de rendimiento del servo. Con un torque total (4.8 kg-cm) y velocidad (0.1s / 60 °), está produciendo aproximadamente 5W de trabajo mecánico. Teniendo en cuenta varias ineficiencias, se puede esperar razonablemente que cada servo extraiga más de 1A de la corriente máxima.

Realmente depende de la cantidad de trabajo que espera que realicen los servos durante esos 8 minutos (en conjunto, en promedio). En el peor de los casos, podría estar mirando 10A a tiempo completo, lo que requeriría una capacidad de batería de 1.33 A-h por ejecución.

Corriendo.
 No hay datos suficientes para una respuesta de alta calidad (de nadie).
 2500 mAh NimH es aproximadamente 30 g / batería o aproximadamente 8 baterías.
La densidad de energía de masa y volumen de LiPo es quizás un poco más alta.
 LiPo debería poder tener una tasa de descarga más alta y una tasa de carga más alta.
 El LiPo tiene problemas de seguridad, pero estos no suelen ser un factor importante si se hacen bien.

Los NimH tienen aproximadamente 8 x 1.2 V x 2.5 Ah = 24 vatios.hora de energía almacenada. Si se descarga a una velocidad de 8 minutos = 8C +, se reducirá a 12-15 Wh.  8 minutos a 12 Wh = 60/8 x 12 = ~~ 90 vatios continuos.
LiPo puede ser sustancialmente mejor a una alta tasa de C para una versión alta especificada.

Si ya tiene uno de estos en la mano, me gustaría conectar dos multímetros, uno para medir la corriente y el otro para medir el voltaje (lo ideal es que usted también tenga una carga controlada). Calcule el consumo de energía y la escala en consecuencia.

Un cálculo rápido de la parte posterior del sobre:

El motor tiene un aspecto similar al de un motor de CC cepillado estándar.

Especificaciones relativas:

Torque: 3.9kg.cm @ 4.8v / 4.8kg.cm @ 6v

Velocidad: 0.13sec 60°@ 4.8v / 0.10 60° @ 6v

El supuesto es que enumeran el par de bloqueo y la velocidad sin carga.

Máxima potencia mecánica de este motor (suponiendo una unidad de 6V):

\ begin {equation} \ frac {47.1 N \ cdot cm} {2} \ cdot \ frac {10.472 rad \ cdot sec ^ {- 1}} {2} = 1.21 W \ end {ecuación}

Para 10 de estos, sería 12.21W .

Funcionando a la potencia máxima durante 8 minutos, la capacidad de energía mínima de la batería debe ser 5861J . La capacidad de la batería no se especifica normalmente en julios, así que hagamos un cálculo rápido de A * hr.

Suponiendo que los motores sean perfectamente eficientes y la unidad de 6 V, necesitaríamos 12.21W / 3V = 4.07A mínimo para impulsar todos los motores a la máxima potencia. Si detiene todos los motores, el consumo de corriente es el doble de esto, o 8.14A . Por lo tanto, durante 8 minutos, la capacidad mínima de la batería para detener todos los motores es 1085.3 mA hr .

Ahora los motores no son perfectamente eficientes, y desafortunadamente no listan qué tan eficientes son. Podrían ser tan malos como un solo dígito o en el rango del 90%. Cálculo del lado cauteloso, digamos 20% (esos motores no me gritan exactamente "eficiente" para mí). Así que dispara una capacidad de batería mayor que 5.43 A hr . Por supuesto, esto supone que está deteniendo completamente los motores durante los 8 minutos completos, lo que si lo hace, probablemente tenga otros problemas. Dependiendo del caso de uso exacto, probablemente pueda salirse con una capacidad menor. No olvide que otros circuitos también consumirán energía de la batería.

Puede obtener una estimación aproximada de la cantidad de batería que necesita, independientemente de los servos, considerando la cantidad de trabajo mecánico debe hacer, y luego adivinar la eficiencia de la conversión de la energía eléctrica para trabajar (50% es razonable, sin ninguna medida). El trabajo es igual a la fuerza por la distancia:

\ $ W = Fd \ $

Si la fuerza está en newtons y la distancia está en metros, entonces el trabajo será en julios, una unidad de energía. También puede considerar el máximo potencia mecánico requerido, que es el producto de la fuerza y la velocidad:

\ $ P = Fv \ $

Si la fuerza está en newtons y la velocidad está en metros por segundo, entonces la potencia está en vatios, al igual que los sistemas eléctricos. De nuevo, agregue un factor de fudge para la ineficiencia en el sistema eléctrico < - > conversión mecánica.

Puede obtener la potencia máxima que puede suministrar una batería multiplicando su voltaje nominal por su corriente nominal máxima:

\ $ P = IE \ $

Esto le da una idea aproximada de la corriente que debe suministrar su batería, lo que puede darle una idea de la química de la batería que necesita. También te dice que si disminuyes la fuerza o la velocidad de tus servos, necesitarás menos corriente de batería.

Determinar la energía extraíble de una batería es un poco más difícil ya que las pérdidas internas de la batería dependerán de la manera en que se extraiga la energía. Una suposición simplificada es que puede obtener la cantidad nominal de carga eléctrica (mAh) a la tensión nominal de la batería. Una batería de 1000 mAh idealmente podría suministrar 1A durante una hora a la tensión nominal. Tenemos corriente y voltaje para obtener energía, y tenemos tiempo (una hora) para obtener energía. Supongamos una tensión nominal de 12 V, por ejemplo:

\ $ 1000mAh \ cdot 12V \ dfrac {3660s} {1h} \ dfrac {1} {1000m} \ $

cancelar unidades:

\ $ 1000A \ cdot 12V \ dfrac {3660s} {1} \ dfrac {1} {1000} = 1000A \ cdot 12V \ cdot 3.660s \ $

Un amp-voltio es un vatio, y un vatio-segundo es un julio, por lo que podemos decir:

\ $ 1000A \ cdot 12V \ cdot 3.660s \ approx 44 kJ \ $

O más generalmente:

\ $ Q_ {mAh} \ cdot V_ {bat} \ cdot 3.66 = E \ $

Esto es cierto en la medida en que el voltaje de la batería es \ $ V_ {bat} \ $. Por supuesto, usted sabe que la tensión disminuye con la corriente alta y disminuye a medida que se descarga, y también a los fabricantes de baterías les gusta especificar la capacidad más allá del punto considerado "muerto" para la mayoría de las aplicaciones, así que introduzca un factor de fudge apropiado: tal vez la mitad de los mAh nominales a menos que Puede encontrar información más detallada en la hoja de datos de la batería.

Aunque tenemos muchos cálculos, parece que nadie mencionó qué tipo de batería usar realmente.

Mi solución "general" sería ir siempre por LiPo a menos que realmente tenga los NiMH disponibles o tenga miedo de que LiPo vaya a explotar o comience a arder. Además, los LiPos tienen una densidad de energía mucho mayor y serían mucho más fáciles de ajustar al límite de 250 g.

Hay 6 baterías de LiPo Ah disponibles para coches de juguete y helicópteros que pueden soportar altas corrientes de descarga. Sin embargo, veo dos problemas aquí: primero es el voltaje y segundo es la masa.

Para una operación de 6 V, probablemente querrá al menos "baterías 2S '. Tienen dos celdas conectadas en serie y su voltaje nominal, si recuerdo correctamente, es de 7,4 V. El voltaje máximo es de 8,4 V, pero caiga rápidamente. Esto puede requerir el uso de un regulador reductor para alimentar los servomotores. Realmente no veo una manera de usar una sola celda, ya que su voltaje total de 4.2 V sería demasiado pequeño.

El segundo problema es la masa. Por lo que puedo ver, la masa para baterías de capacidad cercana a 6 Ah está en el rango de 400 g a 600 g. Las baterías 2S parecen estar más cerca del margen de 400 g, mientras que las baterías 3 S suelen superar los 500 g. En torno a 3 Ah a 4 Ah, hay baterías disponibles con una masa de alrededor de 300 g, por lo que podrían ser un compromiso adecuado si la experimentación demuestra que el valor de 6 Ah es excesivo.

Para el final, una recomendación más: asegúrese de obtener la batería con un enchufe de "equilibrio". Dicho conector proporciona acceso individual a cada celda y hace posible la carga correcta y la fácil inspección de cada celda. Es posible que algunas baterías más baratas no tengan dicho conector, así que evítelas.