В управлении дроном есть одна вещь, которая очень расстраивает — как только вы входите в курс дела, вам приходится приземляться, потому что у вас разрядилась батарея. Несомненно, за последние несколько лет аккумуляторные технологии шагнули далеко вперед. Но в аккумуляторных технологиях все еще чего-то не хватает, поэтому среднее время полета составляет от трех минут до 30 минут. Все зависит от типа дрона, который вы покупаете — чем дешевле дрон, тем меньше время полета.
Время полета дрона такое короткое, потому что необходимо обеспечить сложный баланс между соотношением мощности и веса дрона. Технология литий-полимерных батарей, благодаря которой большинство дронов держатся в воздухе, намного лучше, чем литий-ионные батареи (поскольку они намного легче), но они требуют особого ухода и внимания — и все равно несут только определенное количество энергии для обеспечения полета. Дроны — это энергоемкие устройства, которым требуется батарея с быстрой скоростью разряда, а технология еще не догнала то, как мы хотим использовать наши дроны.
В этой статье мы рассмотрим причины, по которым время полета дронов так мало, и что вы можете сделать, чтобы увеличить время полета вашего дрона. Мы все еще ждем момента эврики для батарей дронов, а пока есть несколько советов и трюков, которые можно использовать, чтобы ваш дрон летал дольше.
Давайте разбираться!
Содержание
Короткое время полета дронов
Если вы столкнулись со значительно коротким временем полета вашего дрона, это может означать, что ваш аккумулятор деградирует в процессе эксплуатации, или же это может быть признаком слишком агрессивного стиля полета. Однако есть вещи, которые вы не можете контролировать, например, вес вашего дрона, который будет диктовать соотношение пути и мощности, которую может обеспечить ваш аккумулятор. Если вы собираете свой собственный дрон, вы можете поменять батарею на более емкую, но это приведет к увеличению веса. Если вы являетесь владельцем коммерческого дрона, вы, вероятно, не сможете заменить батарею, и вам придется прибегнуть к другим методам продления срока службы батареи.
Соотношение веса и мощности
Литий-полимерные батареи стали важным достижением в технологии батарей для дронов. До этого мы были ограничены литий-железными батареями — такими же, как в вашем ноутбуке — они намного тяжелее и имеют гораздо меньшее соотношение мощности и веса, чем литий-полимерные батареи.
Как и литий-полимерные батареи, литий-железные батареи имеют более низкий вес.
Эти батареи предлагают наилучшее сочетание веса и плотности энергии. Каждая отдельная литий-полимерная батарея состоит из отдельных элементов. В вашем дроне их от одного до восьми. Каждый из них рассчитан на напряжение 3,7 В, а полностью заряжается при напряжении 4,2 В.
Литий-полимерные батареи требуют очень специального обращения, и если вы позволите напряжению батареи упасть ниже 3,7 В, вы навсегда повредите батарею. Это означает, что многие любители дронов повреждают свои дроны, не подозревая об этом. Вы можете просто забыть зарядить свой дрон на несколько месяцев, и батарея может быть повреждена в результате ремонта.
Энергоемкие компоненты
Дроны — очень энергоемкие звери.
Если вспомнить все передовые программные и аппаратные средства, с которыми беспилотники работают в воздухе, можно удивиться, что они вообще взлетают.
Вы видите, что в беспилотниках используются такие компоненты, как:
- инерциальные измерительные блоки
- моторы
- GPS-устройства
- электронные компасы
- барометры
- фары
- камеры
- акселерометры
- гимбалы
- и много-много вычислительной мощности для работы алгоритмов искусственного интеллекта.
Кроме того, по мере прохождения электричества через дрон происходит снижение энергоэффективности из-за выделения тепла, так как схема быстро проводит электричество к компонентам, которые больше всего в нем нуждаются.
Умные батареи разряжаются во время хранения
Еще одна причина, по которой беспилотники имеют короткое время полета, связана с тем, как производители программируют свои умные батареи.
Поскольку литий-полимерные батареи очень темпераментны в плане того, как их следует хранить, производители позволяют им принимать некоторые решения о разряде во время хранения.
Литий-полимерный аккумулятор не следует хранить при 100% заряде. Вместо этого ее следует заряжать на уровне от 30% до 50% от максимального заряда. Это гарантирует, что батарея прослужит как можно дольше во время хранения.
Умные батареи будут разряжаться сами, пока не достигнут примерно 30% своей емкости. Это означает, что если вы не зарядили батарею перед полетом дрона, она разрядится от небольшого до значительного количества раз в зависимости от того, сколько времени прошло с момента последней зарядки. Это означает, что ваш дрон может не доработать до полной продолжительности полета, если батареи саморазрядились во время транспортировки и хранения.
>
Простой способ обойти эту проблему — следить за тем, чтобы батареи дрона заряжались свежим зарядом перед каждым полетом. Вы даже можете приобрести автомобильные зарядные устройства, чтобы не было ни секунды задержки между зарядкой и полетом. Это увеличит продолжительность полета дрона.
Неправильное обслуживание батареи
Вы также можете нечаянно повредить свои батареи, чтобы они прослужили не так долго. Литий-полимерные батареи необходимо содержать в чистоте и сухости, а перед зарядкой дать им полностью остыть.
Как только литий-полимерные батареи будут заряжены, они будут полностью остывать.
Передача энергии в дрон приводит к значительному нагреву дрона и батареи. Вы всегда должны давать батареям остыть перед зарядкой, чтобы сохранить их максимальную эффективность.
Кроме того, в статье говорится о том, что батареи должны быть полностью остывшими.
Также обсуждается вопрос о циклической зарядке литий-полимерных батарей при их первом использовании. Если вы приобрели новую батарею, вы можете провести пару циклов, чтобы увеличить срок службы батареи. После первоначальной пары циклов вы можете повторять это каждые несколько месяцев. Это борьба с так называемой «памятью батареи», когда батарея запоминает, насколько она была разряжена в последний раз, и заставляет ее искусственно уменьшать свою емкость.
Агрессивный полет
И наконец, ваш дрон может проработать в воздухе не так долго, как вам хотелось бы, из-за вашего стиля полета. Агрессивный стиль полета означает, что дрон тратит много энергии на преодоление собственного импульса при изменении направления или замедлении.
Это может быть усугублено использованием спортивного режима на вашем дроне, который заставит дрон двигаться с максимальным ускорением при перемещении джойстиков.
Если вы хотите узнать, почему аккумулятор вашего дрона умирает так быстро, прочитайте мою статью, в которой я рассказываю обо всем, что вам нужно знать о литий-полимерном аккумуляторе, а также о руководстве по более длительным полетам — нажмите здесь, чтобы перейти к статье.
Также посмотрите мою статью.
Также посмотрите мое видео на YouTube ниже:
Какова средняя продолжительность полета дрона?
Среднее время полета дрона очень сильно зависит от емкости аккумулятора. В таблице ниже я перечислил некоторые из самых популярных дронов, доступных в настоящее время, и время полета каждого из них. Обратите внимание, что время полета указано в спецификации производителя. Как правило, это время полета в парящем положении без ветра, который необходимо компенсировать.
Таблица распространенных дронов и их время полета
Среднее время полета этих дронов составляет: 31 минута.
Очевидно, что это среднее время полета зависит от множества переменных, которые могут существенно повлиять на время полета дрона.
Как определить время полета дрона?
Какова максимальная продолжительность полета дрона?
Один из самых продолжительных полетов дрона, когда-либо зарегистрированных, составляет 4 часа 40 минут. Учитывая, что средний беспилотник может парить всего полчаса, это довольно впечатляюще. На этот рекорд претендует испанский производитель беспилотников Quaternium. Дрон использует гибридный источник топлива, который включает в себя электрический двигатель и двигатель внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания поддерживает заряд аккумулятора на протяжении всего полета.
Миссия компании заключается в следующем:
Миссия компании Quaternium заключается в разработке самых передовых мультироторных БПЛА на рынке. Мы объединяем опыт и высокие технологии для разработки революционного продукта, который призван произвести революцию в области мультикоптеров. Благодаря этой совершенной инновации продолжительность полета увеличивается в 6 раз по сравнению с существующими альтернативами.
Это довольно впечатляюще, и это то, чего они, похоже, смогли достичь. Одна из современных моделей беспилотников оснащена двухтактным двигателем внутреннего сгорания, для работы которого требуется 95-октановая смесь +4% масла. Он также содержит литий-полимерную батарею. Он может перевозить до 10 кг и при полной загрузке может находиться в воздухе около двух часов. Крейсерская скорость составляет 50 км/ч, а максимальная — 80 км/ч.
Это довольно впечатляющий дрон, который имеет множество потенциальных применений, где одними литий-полимерными батареями не обойтись.
Как сделать так, чтобы дрон летал дольше?
Если вы хотите, чтобы ваша сушка летала дольше, вы можете сделать несколько вещей, чтобы продлить время полета. Некоторые из них мы уже рассмотрели в первом видео, но вот элементы, на которые вам стоит обратить внимание, чтобы продлить время полета.
Уменьшение веса
Осмотрите свой дрон и убедитесь, что на нем нет лишнего веса. Даже если вы наклеили на дрон наклейки или другие стикеры, вы можете увеличить вес до такой степени, что дрону придется тратить немного больше энергии на то, чтобы оставаться в воздухе.
Возможно, вы хотите уменьшить вес дрона.
Возможно, вы используете свой дрон для рыбалки или других целей — убедитесь, что вы минимизируете количество веса, который вы несете, это значительно продлит срок службы дрона. Если вы хотите узнать больше о дронах, которые могут переносить предметы, прочитайте мою статью, в которой я рассказываю обо всех инновациях и дронах, специально разработанных для переноски предметов — нажмите здесь, чтобы перейти к статье.
Здоровье и обслуживание аккумулятора
Тщательный уход за батареей и ее правильное хранение означает, что когда вы придете на полет, ваш дрон будет в наилучшем состоянии для продления времени полетов.
Здесь приведены несколько простых советов, которые вы можете использовать для поддержания здоровья батарей вашего дрона:
- сохраняйте их чистыми и сухими — храните батареи в чистом и сухом месте, где нет влаги или пыли. Если батарея вступает в контакт с влагой, это может привести к коррозии электрических контактов. При обнаружении коррозии можно очистить ее изопропиловым спиртом.
- Храните при заряде от 30 до 50% — никогда не оставляйте батарею дрона полностью заряженной, если вы храните ее в течение длительного периода времени. При краткосрочном хранении батарея должна быть разряжена до 60-80%. А при длительном хранении (более 10 дней) следует хранить батарею в диапазоне от 40 до 60%. Не следует оставлять батарею в заряженном состоянии более чем на три месяца, так как срок службы батареи значительно сократится и она может быть полностью повреждена.
- Хранить в прохладном месте — хранение батарей в прохладном месте означает, что они будут защищены от экстремальных температур, если вы оставите их на подоконнике и т.п. Литий-полимерный композит внутри батареи сильно подвержен влиянию тепла, поэтому, если вы живете в жарком климате, храните их вдали от сильных перепадов температуры.
- Свежезаряженные батареи — непосредственно перед полетом убедитесь, что батареи вашего дрона заряжены для полета. Это один из способов убедиться, что батареи вашего дрона несут максимальный заряд для полета.
Возите больше батарей
Это очевидно, но, взяв с собой больше батарей для полета, вы сможете провести больше времени в воздухе. Это простое решение распространенной проблемы, и все, что для этого нужно, — это немного бюджетных средств на второй или несколько аккумуляторов.
Наличие еще одного аккумулятора означает, что вы можете летать, одновременно заряжая один из запасных. Только не забудьте дать батарее дрона полностью остыть, прежде чем заряжать ее.
Летайте в спокойные дни
Еще один способ увеличить время полета — выбирать дни, когда нет сильного ветра или других факторов окружающей среды, с которыми приходится бороться дрону. Если у вас есть полетное задание, где вы работаете наперегонки со временем, подождать день, пока зима утихнет, может быть лучшим способом быть уверенным, что ваше полетное задание пройдет, как запланировано.
Я люблю приземляться с остатком батареи не менее 15%, что означает, что если в последнюю минуту возникнут какие-либо проблемы, я смогу безопасно вернуться на место посадки и не совершить короткую посадку. Иногда направление ветра может измениться, что означает, что вашему дрону придется работать против ветра, чтобы вернуться к месту посадки. Дополнительные 15% батареи означают, что у вас есть панель ошибок, которая вас спасет.
Планируйте свои полеты
И наконец, убедитесь, что вы хорошо планируете свои полеты. Много времени в полете тратится на преодоление расстояния, которое вам не нужно. Кроме того, если вы недавно не запускали дрон, включите его дома, чтобы проверить наличие обновлений, которые могут отнять драгоценное время аккумулятора перед полетом.
Убедитесь, что ваш план полета позволяет наиболее эффективно использовать батарею, это также означает, что вы успеете сделать больше за драгоценный срок службы батареи.
Исследование аккумуляторов — будущее дронов
Каким видится будущее батарей для беспилотников? Учитывая последние достижения в технологии литий-полимерных батарей, трудно представить, каким будет следующий этап. Может быть, это будет инновация в области батарей, а может быть, что-то другое. Например, мы можем увидеть, как смешанные топливные элементы будут доминировать на рынке, как на видео в этой статье.
В настоящее время в научной литературе мы видим много разговоров о беспроводных зарядных станциях для дронов. Это означает, что технология батареи не меняется, но способ зарядки дрона во время полета существенно меняется.
В научной литературе сейчас много говорят о беспроводных зарядных станциях.
Беспроводные станции для зарядки дронов
Исследование, опубликованное в 2016 году, дает нам представление о том, как может выглядеть эта технология. Команда изготовила беспроводную зарядную станцию для дронов Quadro. Станция обнаруживает дрон с помощью ультразвуковых датчиков и затем сканирует его с помощью пары лазеров, чтобы определить его центральную координату.
Во время беспроводной зарядки дрон находится в центре города.
Во время беспроводной зарядки электрический ток, обеспечиваемый приемником, составлял 30 мА при напряжении 5 В, что составляет примерно 65% от того, что можно получить при зарядке с помощью провода. Среднее время зарядки составило 75 минут по сравнению с 50 минутами, необходимыми для зарядки проводом.
Среднее время зарядки составило 75 минут.
Для того, чтобы эта технология стала коммерчески жизнеспособной альтернативой зарядке батарей через провод, потребуются значительные исследования и инвестиции, но уже ведутся разговоры об использовании беспроводной передачи энергии для зарядки дронов в воздухе.
Мы должны подождать, чтобы увидеть, что ждет нас в будущем…
Последнее слово
Полеты дронов настолько коротки из-за ограничений литий-полимерной батареи, а также из-за соотношения мощности и веса, которого способны достичь эти батареи. Средний беспилотник потребительского уровня летает примерно 30 минут, что значительно лучше, чем примерно пять лет назад.
Вы также можете использовать беспилотные летательные аппараты с литий-полимерными батареями.
Вы также можете увеличить время полета, уменьшив агрессивность пилотирования и приняв во внимание план полета и вес дрона.
Несомненно, в будущем нас ждут интересные технологии — нам остается только ждать, чтобы узнать, на что они похожи.