Há uma coisa sobre pilotar um drone que é muito frustrante – tal como se está a entrar no balanço das coisas que tem de aterrar porque a sua bateria ficou sem energia. Não há dúvida de que a tecnologia da bateria tem dado saltos e limites nos últimos anos. Mas, ainda falta algo quando se trata de tecnologia de bateria, o que significa que o tempo médio de voo está algures entre três minutos e 30 minutos. Tudo isto depende do tipo de drone que se compra – quanto mais barato o drone, menos tempo de voo se pode esperar.
Os tempos de voo do drone são tão curtos porque é necessário haver um equilíbrio intrincado entre a potência e a relação de peso do drone. A tecnologia de baterias de polímero de lítio que mantém a maioria dos drones no ar é muito melhor do que as baterias de iões de lítio (uma vez que são muito mais leves), mas necessitam de cuidados e atenção especiais – e ainda só transportam uma certa quantidade de energia para alimentar o voo. Os zangões são dispositivos famintos de energia que necessitam de uma bateria com uma taxa de descarga rápida – e a tecnologia não conseguiu alcançar a forma como queremos utilizar os nossos zangões.
Neste artigo – vamos rever as razões pelas quais os tempos de voo são tão curtos e o que pode fazer para aumentar a quantidade de tempo de voo que obtém do seu drone. Ainda estamos à espera do próximo momento eureka para baterias de zangões, mas entretanto há algumas dicas e truques que pode empregar para manter o seu zangão a voar durante mais tempo.
Vamo-nos envolver nisso!
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Curto tempo de voo para zangões
Se estiver a experimentar tempos de voo significativamente curtos para o seu drone, isto pode significar que a sua bateria se está a degradar com o uso ou também pode ser uma indicação de que o seu estilo de voo é demasiado agressivo. Contudo, existem apenas algumas coisas que não pode controlar, tais como o peso do seu drone que ditará a forma de relação de potência que a sua bateria é capaz de fornecer. Se estiver a construir o seu próprio drone, pode trocar a bateria por uma bateria de maior capacidade, mas isto aumentará o peso. Se for o proprietário de um drone comercial, provavelmente não poderá trocar a bateria e terá de recorrer a outras técnicas para prolongar a vida útil da bateria.
Rácio de potência de peso
As baterias de polímero de lítio foram um avanço importante na tecnologia de baterias para zangões. Antes disso, limitávamo-nos às baterias de ferro de lítio – as mesmas que temos no nosso computador portátil – são muito mais pesadas e têm uma relação potência/peso muito inferior às baterias de polímero de lítio.
Estas baterias oferecem a melhor combinação de peso e densidade de energia. Cada bateria individual de polímero de lítio é composta por células individuais. A do seu zangão tem entre uma e oito delas. Cada uma das vendas é avaliada em 3,7 V e está totalmente carregada a 4,2 V.
As baterias de polímero de lítio requerem um tratamento muito especial e se deixar a bateria cair abaixo de 3,7 V, irá danificar permanentemente a bateria. Isto significa que muitos entusiastas de zangões danificam os seus zangões sem se aperceberem disso. Pode simplesmente esquecer-se de carregar o seu zangão durante alguns meses e a bateria pode ser uma reparabilidade danificada.
Componentes com fome de energia
Drones are very power hungry beasts.
Se pensar em toda a programação avançada de software, bem como no hardware que os drones estão a utilizar enquanto estão no ar, pode ser espantoso que eles descolem de todo.
Vemos que os zangões estão a executar componentes como:
- unidades de medida inercial
- motores
- bússolas electrónicas
- barómetros
- lâmpadas
- câmaras
- accelerómetros
- gimbals
- e muito e muito poder computacional para executar algoritmos de inteligência artificial.
unidades de GPS
Também, à medida que a electricidade flui através do drone há uma redução da eficiência energética devido à geração de calor, uma vez que o circuito conduz a electricidade rapidamente para os componentes que mais precisavam.
Descarga de baterias de smart durante o armazenamento
Outra razão pela qual os drones têm um tempo de voo curto deve-se à forma como os fabricantes estão a programar as suas baterias inteligentes.
Porque as baterias de polímero de lítio são muito temperamentais em termos de como devem ser armazenadas, os fabricantes permitem-lhes tomar algumas decisões sobre a sua descarga durante o armazenamento.
Uma bateria de polímero de lítio não deve ser armazenada a 100% de carga. Em vez disso, deve ser carregada a um nível entre 30% e 50% da sua carga máxima. Isto assegura que a bateria dure o máximo de tempo possível durante o armazenamento.
As baterias inteligentes descarregar-se-ão sozinhas até atingirem cerca de 30% da sua capacidade de armazenamento. Isto significa que se não tiver carregado recentemente a sua bateria antes de um voo de avião, a bateria terá descarregado um pouco a muito, dependendo do tempo decorrido desde a sua última carga. Isto significa que o seu drone pode não atingir o seu tempo de voo completo se as baterias tiverem descarregado automaticamente durante o transporte e armazenamento.
Uma forma fácil de contornar isto é certificar-se de que as baterias do seu drone são carregadas de fresco para cada voo. Pode até comprar carregadores de carro para garantir que não há um momento de atraso entre o carregamento e o voo. Isto irá aumentar o tempo de voo do drone.
Mal manutenção da bateria
Pode também estar a danificar inadvertidamente as suas baterias para que não durem tanto tempo. As baterias de polímero de lítio precisam de ser mantidas limpas e secas e deixadas arrefecer completamente antes de serem carregadas.
E a transferência dessa energia para o drone faz com que o drone e a bateria aqueçam significativamente. Deve sempre permitir que as suas baterias arrefeçam antes de recarregar para manter a sua eficiência máxima.
Há também alguma discussão sobre a bicicleta das suas baterias de polímero de lítio para a sua primeira utilização. Se tiver adquirido uma bateria nova, pode pedalar a bateria um par de vezes para ajudar a aumentar a longevidade da bateria. após um par inicial de ciclos, pode repetir isto de poucos em poucos meses. Isto é combater algo referido como “memória da bateria” onde a bateria se lembra até onde foi descarregada pela última vez e faz com que encolha artificialmente a sua capacidade.
Vôo agressivo
Por último, o seu zangão pode não durar tanto tempo no ar como deseja, devido ao seu estilo de voo. Estilos de voo agressivos significarão que o drone está a usar muita energia para ultrapassar o seu próprio impulso enquanto muda de direcção ou abranda.
Isso pode ser combinado usando um modo desportivo no seu drone que fará com que o drone se mova com a aceleração máxima ao movimento dos joysticks.
Se quiser saber porque é que a sua bateria de zangão morre tão depressa consulte o meu outro artigo onde passo por tudo o que precisa de saber sobre a sua bateria de polímero de lítio assim como um guia para voos mais longos – clique aqui para ser levado ao artigo.
Ainda, veja o meu vídeo no YouTube abaixo:
Qual é o tempo médio de voo de um zangão?
O tempo médio de voo de um zangão muito significativamente, bem como a capacidade da bateria. Na tabela, abaixo, enumerei alguns dos drones mais populares actualmente disponíveis e os tempos de voo de cada um dos drones. Note-se que estes tempos de voo são os indicados na folha de especificações pelo fabricante. Tipicamente, estes estão numa posição de flutuação sem vento para compensar.
Table of common drones and their flight times
O tempo médio de voo destes zangões é: 31 minutos.
Obviamente, este tempo médio de voo depende de uma variedade de variáveis que podem ter um impacto significativo no tempo de voo de um drone.
Qual é o tempo máximo de voo para um zangão?
Um dos tempos de voo mais longos jamais registados é de quatro horas e 40 minutos. Dado que o zangão médio só pode pairar durante apenas meia hora, isto é bastante impressionante. Este recorde é reclamado pelo fabricante espanhol de zangões Quaternium. O drone utiliza uma fonte de combustível híbrida que inclui um motor eléctrico e um motor de combustão. O motor de combustão mantém a bateria carregada durante todo o voo.
A missão da empresa é:
A missão do Quaternium é conceber os UAV multirotor mais avançados do mercado. Combinamos experiência e alta tecnologia para desenvolver um produto disruptivo que visa revolucionar o campo dos multicópteros. Com esta inovação final, a duração dos voos é aumentada 6 vezes em comparação com as alternativas existentes.
Isso é bastante impressionante e é algo que eles parecem ter sido capazes de alcançar. Um dos modelos actuais de drones envolve um motor de combustão a dois tempos que requer uma mistura de 95 octanas +4% de óleo. Também contém uma bateria de polímero de lítio. Pode transportar até 10 kg e com uma carga completa pode permanecer no ar durante aproximadamente duas horas. A velocidade de cruzeiro é de 50 km/h com uma velocidade máxima de 80 km/h.
É um drone bastante impressionante que tem uma carga de aplicações potenciais onde as baterias de polímero de lítio por si só não o cortam.
Como posso fazer o meu zangão voar mais tempo?
Se quiser que a sua secagem se prolongue por mais tempo, há uma série de coisas que pode fazer para prolongar o tempo de voo. Já abordámos algumas delas no primeiro vídeo, mas aqui estão os elementos que deve procurar para prolongar o tempo de voo.
Reduzir Peso
Dê uma olhadela no seu zangão e certifique-se de que não há excesso de peso. Mesmo que tenha decalques personalizados ou outros autocolantes no zangão pode estar a aumentar o peso ao ponto de o zangão ter de gastar um pouco mais de energia a permanecer no ar.
Talvez esteja a utilizar o seu zangão para a pesca ou outros fins de transporte – certificando-se de que minimiza a quantidade de peso que transporta irá prolongar significativamente a vida útil do zangão. Se quiser saber mais sobre os zangões que podem transportar coisas, consulte o meu outro artigo onde passo por todas as inovações e zangões especificamente concebidos para transportar itens – clique aqui para ser levado ao artigo.
Saúde e manutenção da bateria
Tomar bem cuidado com a sua bateria e certificar-se de que esta é armazenada da forma apropriada significará que quando chegar ao seu voo o seu drone estará nas melhores condições possíveis para prolongar os seus tempos de voo.
Aqui estão algumas dicas simples que pode usar para manter as suas baterias de zangão saudáveis:
- mantenha-as limpas e secas – guarde as suas baterias numa área limpa e seca que tenha agora humidade ou pó de acesso. Se a pilha entrar em contacto com a humidade, pode corroer os contactos eléctricos. Pode limpar alguma da corrosão com álcool isopropílico se encontrar alguma.
- Armazenar com 30 a 50% de carga – nunca deixe a bateria do seu drone completamente carregada se estiver a armazenar durante longos períodos de tempo. O armazenamento a curto prazo a sua bateria deve ser descarregada entre 60 a 80%. E para o armazenamento a longo prazo (mais de 10 dias) deve armazenar a bateria entre 40 e 60%. A bateria não deve ser deixada em carga durante mais de três meses, pois a sua vida útil será significativamente reduzida e poderá ser completamente danificada.
- Armazenar num local fresco – armazenar as suas baterias num local fresco significará que elas escaparão aos extremos de calor experimentados se as deixar num parapeito de janela et cetera. O composto de polímero de lítio no interior da bateria é fortemente afectado pelo calor e se viver num clima quente, certifique-se de que as armazena sensatamente longe de flutuações extremas de calor.
- Baterias com carga fresca – mesmo antes de estar prestes a voar, certifique-se de que as baterias do seu zangão estão carregadas de fresco para o seu voo. Esta é uma forma de garantir que as baterias do seu drone estão a transportar a quantidade máxima de carga para o seu voo.
Carregar mais baterias
É óbvio, mas ao transportar mais baterias para a sua missão de voo, poderá passar mais tempo no ar. É uma solução simples para um problema comum e só é preciso um pouco de orçamento para uma segunda, ou mais, bateria.
Carregar outra bateria significa também que pode estar a voar enquanto carrega uma das peças sobressalentes. Certifique-se apenas de deixar arrefecer completamente a bateria do drone antes de a recarregar.
Voe em dias calmos
outra forma de garantir que os seus tempos de voo são aumentados é escolher dias em que não haja uma quantidade significativa de vento ou outros factores ambientais contra os quais o seu zangão tenha de lutar. Se tiver uma missão de voo em que esteja contra o relógio à espera de um dia para o Inverno morrer pode ser a melhor maneira de ter a certeza de que a sua missão de voo decorrerá como planeado.
Gosto de aterrar com pelo menos 15% de bateria restante, o que significa que se houver problemas de última hora posso regressar em segurança ao meu local de aterragem e não aterrar curto. Por vezes a direcção do vento pode mudar, o que significa que o seu zangão tem de trabalhar mais contra o vento para voltar ao local de aterragem. A bateria extra de 15% significa que tem uma barra de erro para o salvar.
Planeje os seus voos
Por último, certifique-se de que planeia bem os seus voos. Muito tempo de voo é utilizado para cobrir distâncias que não é necessário. Além disso, se não tiver executado o drone recentemente, deve ligar o drone em casa para que possa verificar quaisquer actualizações que possam ocupar precioso tempo de bateria antes do seu voo.
Certifique-se de que o seu plano de voo faz o uso mais eficiente da sua bateria, o que também significa que fará mais durante a preciosa vida útil da sua bateria.
Bateria de investigação – futuros zangões
Como é o futuro das baterias de zangões? dados os recentes avanços na tecnologia das baterias de polímero de lítio é difícil imaginar como será a próxima fase. Talvez seja uma inovação de bateria ou, poderia ser outra coisa qualquer. Por exemplo, poderíamos ver uma célula de combustível mista dominar o mercado, como no vídeo deste artigo.
Na literatura científica, neste momento, estamos a ver muita conversa sobre estações de carregamento de drones sem fios. Isto significa que a tecnologia da bateria não muda, mas sim a forma como o drone é carregado durante o seu voo muda dramaticamente.
Estações de carregamento de zangões sem fios
Um estudo publicado em 2016 dá-nos uma ideia do aspecto que esta tecnologia pode ter. A equipa fabricou uma estação de carregamento sem fios Quadro para drone. A estação detecta o drone com sensores ultra-sónicos e, consequentemente, digitaliza-o com um par de lasers para determinar a sua coordenada central.
Durante o carregamento sem fios a corrente eléctrica fornecida pelo receptor foi de 30 mA com uma tensão de 5 V que é aproximadamente 65% daquela que se pode obter através do carregamento com um fio. O tempo médio de carregamento foi de 75 minutos, em contraste com os 50 minutos necessários para o carregamento com fio.
Esta tecnologia necessitará de investigação e investimento significativos antes de se tornar uma alternativa comercialmente viável para carregar as suas baterias através de um fio, mas tem havido conversas sobre a utilização de transferência de energia sem fios para carregar drones enquanto estes estão no ar.
Temos de esperar para ver o que o futuro nos reserva…
A palavra final
Os vôos de avião são tão curtos devido às limitações da bateria de polímero de lítio, bem como à relação potência/peso que estas baterias são capazes de atingir. O nível médio de consumo do drone voa durante aproximadamente 30 minutos, o que é significativamente melhor do que era há cerca de cinco anos atrás.
Pode também aumentar os seus tempos de voo reduzindo a agressividade da sua pilotagem, tendo em conta o seu plano de voo e o peso do drone.
Não há dúvida de que existe alguma tecnologia excitante no futuro – só temos de esperar para descobrir como é que isso se parece.