C’è una cosa sul volo di un drone che è molto frustrante – proprio quando stai entrando nello swing delle cose devi atterrare perché la tua batteria si è esaurita. Non c’è dubbio che la tecnologia delle batterie ha fatto passi da gigante negli ultimi anni. Ma, c’è ancora qualcosa che manca quando si tratta di tecnologia della batteria, il che significa che il tempo medio di volo è da qualche parte tra tre minuti e 30 minuti. Tutto dipende dal tipo di drone che stai comprando – più economico è il drone, meno tempo di volo ti puoi aspettare.
I tempi di volo dei droni sono così brevi perché c’è bisogno di un intricato equilibrio tra il rapporto potenza e peso del drone. La tecnologia delle batterie ai polimeri di litio che tiene in aria la maggior parte dei droni è molto meglio delle batterie agli ioni di litio (perché sono molto più leggere), ma hanno bisogno di cure e attenzioni speciali – e comunque trasportano solo una certa quantità di energia per alimentare il volo. I droni sono dispositivi affamati di energia che hanno bisogno di una batteria con un tasso di scaricamento rapido – e la tecnologia non è ancora al passo con il modo in cui vogliamo usare i nostri droni.
In questo articolo – andremo oltre le ragioni per cui i tempi dei droni sono così brevi e cosa si può fare per aumentare la quantità di tempo di volo che si ottiene dal vostro drone. Stiamo ancora aspettando il prossimo momento eureka per le batterie dei droni, ma nel frattempo ci sono alcuni suggerimenti e trucchi che puoi impiegare per far volare il tuo drone più a lungo.
Entriamo nel merito!
Indice dei contenuti
Tempi di volo brevi per i droni
Se stai sperimentando tempi di volo significativamente brevi per il tuo drone questo potrebbe significare che la tua batteria si sta degradando con l’uso o potrebbe anche essere un’indicazione che il tuo stile di volo è troppo aggressivo. Tuttavia, ci sono solo alcune cose che non puoi controllare come il peso del tuo drone che detterà il modo di rapporto di potenza che la batteria è in grado di fornire. Se stai costruendo il tuo drone puoi sostituire la batteria con una di maggiore capacità, ma questo aumenterà il peso. Se sei il proprietario di un drone commerciale probabilmente non puoi sostituire la batteria e dovrai affidarti ad altre tecniche per prolungare la durata della batteria.
Rapporto peso-potenza
Le batterie ai polimeri di litio sono state un importante progresso nella tecnologia delle batterie per i droni. Prima di questo eravamo limitati alle batterie al litio-ferro – le stesse che hai nel tuo computer portatile – queste sono molto più pesanti e hanno un rapporto potenza-peso molto più basso delle batterie ai polimeri di litio.
Queste batterie offrono la migliore combinazione di peso e densità di energia. Ogni singola batteria ai polimeri di litio è composta da singole celle. Quella del tuo drone ne ha da una a otto. Ognuna di esse è valutata a 3,7 V e si carica completamente a 4,2 V.
Le batterie ai polimeri di litio richiedono un trattamento molto speciale e se si lascia che la batteria scenda sotto i 3,7 V si danneggia permanentemente. Questo significa che molti appassionati di droni danneggiano i loro droni senza rendersene conto. Puoi semplicemente dimenticare di caricare il tuo drone per qualche mese e la batteria può essere una riparazione danneggiata.
Componenti affamati di energia
I droni sono bestie molto affamate di energia.
Se si pensa a tutta la programmazione avanzata del software e all’hardware che i droni eseguono mentre sono in aria, può essere sorprendente che decollino del tutto.
Vedete che i droni eseguono componenti come:
- unità di misurazione inerziale
- motori
- unità GPS
- bussole elettroniche
- barometri
- fari
- telecamere
- accelerometri
- gimbal
- e tanta, tanta potenza di calcolo per eseguire algoritmi di intelligenza artificiale.
Inoltre, mentre l’elettricità scorre attraverso il drone c’è una riduzione dell’efficienza energetica dovuta alla generazione di calore poiché il circuito conduce rapidamente l’elettricità ai componenti che ne hanno più bisogno.
Le batterie intelligenti si scaricano durante lo stoccaggio
Un’altra ragione per cui i droni hanno un breve tempo di volo è dovuta al modo in cui i produttori programmano le loro batterie intelligenti.
Perché le batterie ai polimeri di litio sono molto capricciose in termini di come devono essere conservate, i produttori permettono loro di prendere alcune decisioni sulla loro scarica durante lo stoccaggio.
Una batteria ai polimeri di litio non dovrebbe essere conservata al 100% di carica. Invece, dovrebbe essere caricata da qualche parte tra il 30% e il 50% della sua carica massima. Questo assicura che la batteria duri il più a lungo possibile durante lo stoccaggio.
Le batterie intelligenti si scaricano da sole fino a raggiungere circa il 30% della loro capacità di stoccaggio. Questo significa che se non hai ricaricato la tua batteria prima di un volo con il drone, la batteria si sarà scaricata da poco a molto, a seconda di quanto tempo è passato dalla sua ultima carica. Questo significa che il tuo drone potrebbe non raggiungere il suo tempo di volo completo se le batterie si sono autoscaricate durante il trasporto e lo stoccaggio.
Un modo semplice per aggirare questo problema è quello di assicurarsi che le batterie del tuo drone siano caricate di fresco per ogni volo. Puoi anche comprare dei caricabatterie da auto per assicurarti che non ci sia un momento di ritardo tra la carica e il volo. Questo aumenterà il tempo di volo del drone.
Mancata manutenzione della batteria
Potresti anche danneggiare inavvertitamente le tue batterie in modo che non durino a lungo. Le batterie ai polimeri di litio devono essere tenute pulite e asciutte e devono essere lasciate raffreddare completamente prima della ricarica.
E il trasferimento di energia nel drone fa sì che il drone e la batteria si riscaldino notevolmente. Dovresti sempre permettere alle tue batterie di raffreddarsi prima di ricaricarle per mantenere la loro massima efficienza.
C’è anche qualche discussione sul ciclaggio delle batterie ai polimeri di litio per il loro primo utilizzo. Se avete acquistato una nuova batteria, è possibile ciclare la batteria un paio di volte per contribuire ad aumentare la longevità della batteria. dopo un paio di cicli iniziali, è possibile ripetere questo ogni pochi mesi. Questo è il combattimento qualcosa indicato come “memoria della batteria” dove la batteria ricorda quanto è stato scaricato l’ultima volta e provoca a ridurre artificialmente la sua capacità.
Volo aggressivo
Infine, il tuo drone potrebbe non durare così a lungo in aria come vorresti a causa del tuo stile di volo. Uno stile di volo aggressivo significa che il drone sta usando molta energia per superare il suo stesso slancio mentre cambia direzione o rallenta.
Questo può essere aggravato dall’uso di una modalità sportiva sul tuo drone che farà muovere il drone alla massima accelerazione al movimento dei joysticks.
Se vuoi sapere perché la batteria del tuo drone muore così in fretta dai un’occhiata al mio altro articolo in cui esamino tutto ciò che devi sapere sulla tua batteria ai polimeri di litio e una guida per voli più lunghi – clicca qui per essere portato all’articolo.
Inoltre, guarda il mio video su YouTube qui sotto:
Qual è il tempo medio di volo di un drone?
Il tempo medio di volo di un drone è molto significativo così come la capacità della batteria. Nella tabella, qui sotto, ho elencato alcuni dei droni più popolari attualmente disponibili e i tempi di volo di ciascuno dei droni. Si noti che questi tempi di volo sono quelli indicati nel foglio delle specifiche dal produttore. In genere, questi sono in una posizione di hovering senza vento per compensare.
Tabella dei droni comuni e dei loro tempi di volo
Il tempo medio di volo di questi droni è: 31 minuti.
Ovviamente, questo tempo medio di volo dipende da una serie di variabili che possono influenzare significativamente il tempo di volo di un drone.
Qual è il tempo massimo di volo di un drone?
Uno dei più lunghi tempi di volo di un drone mai registrati è di quattro ore e 40 minuti. Dato che il drone medio può librarsi solo per mezz’ora, questo è piuttosto impressionante. Questo record è rivendicato dal produttore spagnolo di droni Quaternium. Il drone utilizza una fonte di carburante ibrido che comprende un motore elettrico e un motore a combustione. Il motore a combustione mantiene la batteria carica durante tutto il volo.
La missione dell’azienda è:
La missione di Quaternium è di progettare i più avanzati UAV multirotore sul mercato. Combiniamo esperienza e alta tecnologia per sviluppare un prodotto dirompente che mira a rivoluzionare il campo dei multicotteri. Con questa ultima innovazione, la durata del volo è aumentata di 6 volte rispetto alle alternative esistenti.
Questo è piuttosto impressionante ed è qualcosa che sembrano essere stati in grado di raggiungere. Uno degli attuali modelli di droni prevede un motore a combustione a due tempi che richiede una miscela di 95 ottani +4% di olio. Contiene anche una batteria ai polimeri di litio. Può trasportare fino a 10 kg e a pieno carico può rimanere in aria per circa due ore. La velocità di crociera è di 50 km/h con una velocità massima di 80 km/h.
Questo è un drone piuttosto impressionante che ha un sacco di applicazioni potenziali in cui le batterie ai polimeri di litio da sole non lo taglieranno.
Come posso far volare il mio drone più a lungo?
Se vuoi che il tuo essiccatore voli più a lungo ci sono diverse cose che puoi fare per estendere il tempo di volo. Abbiamo già trattato alcuni di essi nel primo video, ma ecco gli elementi che dovresti esaminare per prolungare il tempo di volo.
Ridurre il peso
Dai un’occhiata al tuo drone e assicurati che non ci sia peso in eccesso. Anche se hai decalcomanie personalizzate o altri adesivi sul drone, potresti aumentare il peso al punto che il drone deve spendere un po’ più di energia per rimanere in aria.
Forse stai usando il tuo drone per la pesca o altri scopi di trasporto – assicurandoti di ridurre al minimo la quantità di peso che stai trasportando estenderà la vita del drone in modo significativo. Se vuoi saperne di più sui droni che possono trasportare cose controlla il mio altro articolo dove vado attraverso tutte le innovazioni e i droni che sono specificamente progettati per trasportare oggetti – clicca qui per essere portato all’articolo.
Salute e manutenzione della batteria
Prendersi cura della propria batteria e assicurarsi che sia conservata nel modo appropriato significherà che quando arriverai al tuo volo il tuo drone sarà nelle migliori condizioni possibili per prolungare i tuoi tempi di volo.
Ecco alcuni semplici consigli che puoi usare per mantenere in salute le batterie del tuo drone:
- mantenerle pulite e asciutte – conservare le batterie in una zona pulita e asciutta che non abbia umidità o polvere d’accesso. Se la batteria entra in contatto con l’umidità può corrodere i contatti elettrici. Puoi pulire parte della corrosione con alcool isopropilico se ne trovi un po’.
- conserva al 30-50% di carica – non lasciare mai la batteria del tuo drone completamente carica se stai conservando per lunghi periodi di tempo. La conservazione a breve termine la batteria dovrebbe essere scaricata tra il 60 e l’80%. E per lo stoccaggio a lungo termine (più di 10 giorni) si dovrebbe conservare la batteria tra il 40 e il 60%. La batteria non dovrebbe essere lasciata in carica per più di tre mesi perché la sua durata sarà significativamente ridotta e potrebbe essere completamente danneggiata.
- Magazzinare in un luogo fresco – immagazzinare le batterie in un luogo fresco significa che sfuggiranno agli estremi del calore sperimentato se si dovesse lasciarle su un davanzale ecc. Il composito di polimeri di litio all’interno della batteria è pesantemente influenzato dal calore e se vivi in un clima caldo assicurati di conservarle sensibilmente lontano da fluttuazioni estreme di calore.
- Batterie appena caricate – appena prima che tu stia per volare assicurati che le batterie del tuo drone siano appena caricate per il tuo volo. Questo è un modo per assicurarti che le batterie del tuo drone abbiano la massima quantità di carica per il tuo volo.
Porta più batterie
È un’ovvietà, ma portando più batterie per la tua missione di volo sarai in grado di trascorrere più tempo in aria. È una soluzione semplice ad un problema comune e tutto ciò che serve è un po’ di budget per una seconda, o più, batteria.
Portare un’altra batteria significa anche che puoi volare mentre ricarichi una delle batterie di ricambio. Basta essere sicuri di lasciare raffreddare completamente la batteria del drone prima di ricaricarla.
Vola nei giorni di calma
Un altro modo per assicurarsi che i tuoi tempi di volo aumentino è quello di scegliere giorni in cui non ci sia una quantità significativa di vento o altri fattori ambientali contro cui il tuo drone deve combattere. Se avete una missione di volo in cui siete contro il tempo, aspettare un giorno che l’inverno si plachi può essere il modo migliore per essere sicuri che la vostra missione di volo vada come previsto.
Mi piace atterrare con almeno il 15% di batteria residua, il che significa che se ci sono problemi dell’ultimo minuto posso tranquillamente tornare al mio punto di atterraggio e non atterrare corto. A volte la direzione del vento può cambiare, il che significa che il tuo drone deve lavorare di più contro il vento per tornare al punto di atterraggio. Il 15% in più di batteria significa che hai una barra di errore per salvarti.
Pianifica i tuoi voli
Infine, assicurati di pianificare bene i tuoi voli. Si consuma molto tempo di volo coprendo distanze di cui non c’è bisogno. Inoltre, se non hai fatto funzionare il drone di recente, dovresti accenderlo a casa in modo da poter controllare eventuali aggiornamenti che possono occupare il tempo prezioso della batteria prima del tuo volo.
Assicurarsi che il proprio piano di volo faccia l’uso più efficiente della batteria significa anche che si ottiene di più nel prezioso periodo di vita della batteria.
Ricerca sulle batterie – il futuro dei droni
Come sarà il futuro delle batterie per droni? Dati i recenti progressi nella tecnologia delle batterie ai polimeri di litio, è difficile immaginare quale sarà la prossima fase. Forse sarà un’innovazione della batteria o, potrebbe essere qualcos’altro. Per esempio, potremmo vedere una cella a combustibile mista dominare il mercato come nel video in questo articolo.
Nella letteratura scientifica al momento si parla molto di stazioni di ricarica wireless per droni. Questo significa che la tecnologia della batteria non cambia, ma piuttosto il modo in cui il drone viene caricato durante il suo volo cambia drasticamente.
Stazioni di ricarica wireless per droni
Uno studio pubblicato nel 2016 ci dà un’idea di come potrebbe essere questa tecnologia. Il team ha prodotto una stazione di ricarica wireless da Quadro a drone. La stazione rileva il drone con sensori a ultrasuoni e di conseguenza lo scansiona con un paio di laser per determinarne le coordinate centrali.
Durante la ricarica senza fili la corrente elettrica fornita dal ricevitore è stata di 30 mA con una tensione di 5 V che è circa il 65% di quella che si può ottenere attraverso la ricarica con un filo. Il tempo medio di ricarica è stato di 75 minuti in contrasto con i 50 minuti richiesti per la ricarica con il filo.
Questa tecnologia avrà bisogno di ricerche e investimenti significativi prima che diventi un’alternativa commercialmente praticabile alla ricarica delle batterie tramite un filo, ma si è parlato di utilizzare il trasferimento di energia senza fili per caricare i droni mentre sono in volo.
Dovremo aspettare di vedere cosa ci riserva il futuro…
L’ultima parola
I voli dei droni sono così brevi a causa delle limitazioni della batteria ai polimeri di litio e del rapporto potenza-peso che queste batterie sono in grado di raggiungere. Il drone medio di livello consumer vola per circa 30 minuti, che è significativamente meglio di quanto non fosse circa cinque anni fa.
È anche possibile aumentare i tempi di volo riducendo l’aggressività del tuo pilotaggio, tenendo conto anche del tuo piano di volo e del peso del drone.
Non c’è dubbio che c’è qualche tecnologia eccitante nel futuro – dobbiamo solo aspettare di scoprire come sarà.