Quale batteria per il robot?

[gyppe]

Però dai, una batteria d'auto è davvero esagerata, come pensavi di usarla?!?

Potresti usare anche quelle al piombo comunque, ovviamente una piccola, tipo 2-3A 6V dovrebbe reggerla il panettone, ho anche visto qualcuno che le ha usate anni fa, comunque molto meglio le ni-mh AA, si trovano facilmente e a poco prezzo, come caricabatterie c'è una scelta vastissima da 10-15 euro fino a diverse centinaia di euro.

Il regolatore di tensione ovvio ci vuole, sopratutto per la parte elettronica, i motori se si sceglie una tensione bassa gli puoi pilotare direttamente. La cosa più difficile nella progettazione non è tanto il tipo di batteria utilizzata quanto la scelta del numero di celle.

Esempio le ni-mh hanno una tensione sotto carico di 1.2V a piena carica, che sale anche oltre gli 1,5V appena caricate, completamente scariche scendono a 0,7V.
Questo porta che se scegli esempio 6 celle, arrivi a 7,2V quando cariche, tensione che va bene per motori da 6V se non gli si sforza troppo, però per l'elettronica che solitamente va a 5V hai poco margine per il regolatore che di solito vogliono almeno 2V in più della tensione che vuoi regolare, i comuni 78xx ne richiedono anche di più, mi pare 3-4V se usi quello a 5V.
Comunque diciamo che potrebbe andare se usi un regolatore low dropout che si trovano anche da circa 300mV, il problema è che a batterie completamente scariche la tensione scende a 4,2V quindi troppo bassa sia per i 5V perchè il regolatore smetterebbe di funzionare e anche per i motori che fornirebbero molto meno potenza o neppure si muoverebbero dipende dal tipo, in pratica non riusciresti a sfruttare tutta l'energia disponibile negli accumulatori.
Usando 8 celle la situazione migliora, quando scariche forniranno 5,6V sufficienti a un regolatore lowdropout per mantenere i 5V, ma a pieno carico forniscono 9,6V che salgono molto di più appena caricate, quindi rischieresti di fondere i motori se vanno 6V, se invece vanno a 12 è troppo bassa.

Il casino è tutto qui, tutti gli accumulatori hanno questo problema, con le litio la tensione varia da 3,7 nominali mi pare 4,2 appena cariche e 2,6 scariche, le piombo da 13,8 per quelle a 12V e mi pare 10,5, le li-fe cambiano un pochino dalle litio, le alcaline spaziano da 1,5 a 0,9 mi pare.
Poi tutte le curve di scarica cambiano parecchio dai diversi tipi, esempio le alcaline diminuiscono la tensione abbastanza linearmente per tutta la scarica, cioè si parte da 1,5 e ci si trova a circa 11-12 volt a metà carica, questo si può sfruttare per stabilire con precisione la carica restante. Con le ni-mh invece il discorso è diverso mantengono per buona parte della carica la tensione costante che poi crolla di colpo, ecco perchè i controllori di carica studiati per le alcaline vengono ingannati se usati con le ni, oltre che per la tensione diversa.
Il tutto poi è molto più complicato di così perchè le curve in realtà sono più complicate e dipende anche dal carico applicato, dalla temperatura, dal grado di usura degli accumulatori etc, etc, etc.

Si può risolvere usando survultori o stepdown, oppure pilotando i motori in pwm con controllo della corrente assorbita, a quel punto almeno che non si tratti di tensione enormente più alta di quella nominale non dovrebbero esserci problemi. Oppure ancora usare due batterie una per elettronica e una per i motori.

Per sfruttare al meglio le batterie bisogna tenere in considerazione tutti questi fattori, oltre a chissà quanti che ho dimenticato o che neppure conosco.

[greybear]

Orginalmente inviato da sergio_camici

Ma a parte questo...
Che senso ha un robot vincolato con il filo?

Serve a non farlo scappare. Tu non immagini nemmeno cosa riesce a fare il mio bottino senza fili

[astrobeed]

Orginalmente inviato da gyppe

Esempio le ni-mh hanno una tensione sotto carico di 1.2V a piena carica, che sale anche oltre gli 1,5V appena caricate, completamente scariche scendono a 0,7V.

Le batterie NiCD e NiMh hanno una tensione nominale di 1.2 Volt, a piena carica arrivano 1.48 Volt, durante la carica, o appena scollegate dal caricatore, arrivano anche a 1.7 Volt.
Quando la tensione scende a 1.2 Volt la batteria sta circa al 50% della carica nominale, quando scende sotto 1.0 Volt è praticamente scarica, se la fai arrivare a 0.7 Volt la puoi buttare via.
La curva di scarica non è lineare, la tensione cala rapidamente a 1.25 Volt già all'80% di carica residua, poi scende lentamente, quasi lineare, fino a 1.1 Volt con il 30% di carica residua, scende rapidamente verso 1.0 Volt, a questo punto rimangono pochi punti percentuali di carica e crolla drasticamente in pochi secondi a 0.8 Volt quando arrivi a fine carica, se non viene interrotto subito il flusso di corrente la cella si danneggia irreparabilmente.

Il casino è tutto qui, tutti gli accumulatori hanno questo problema, con le litio la tensione varia da 3,7 nominali mi pare 4,2 appena cariche e 2,6 scariche

Idem come sopra, se fai scendere le LiPo a 2.6 volt le butti, NON devono, per nessun motivo, scendere sotto i 3.0 Volt, già a 3.1 sono completamente scariche, la tensione di piena carica è di 4.1 Volt e NON deve essere superata per nessun motivo, se lo si fa il rischio di esplosione è molto reale.

[gyppe]

Mai sentita questa cosa astro, sotto carico è difficile che tengano oltre gli 1,2V per molto tempo (Ni) e anche le litio oltre i 3,6-7. Io ho sempre visto tagliare la tensione a 0,7 Ni e 2,6 Li, ad esempio anche i regolatori per modellismo hanno tutti cutoff settati su questi valori, forse qualche decimo di volt in più per sicurezza, ma ad esempio 1V per le Ni mai visto, mi sembra esageratamente troppo.

Forse se si utilizzano elevatissimi assorbimenti di corrente può essere vero, è ovvio che a 0,7 un Ni non può più fornire la stessa corrente che forniva a piena carica, quindi forse per questo parli di 1V?

[astrobeed]

Orginalmente inviato da gyppe

Mai sentita questa cosa astro, sotto carico è difficile che tengano oltre gli 1,2V per molto tempo (Ni) e anche le litio oltre i 3,6-7. Io ho sempre visto tagliare la tensione a 0,7 Ni e 2,6 Li,

No so che regolatori usi ma i cut off per le NiMh sono sempre settati per 1.0, max 0.9, Volt, e per le LiPo è tassitivo che non devono scendere sotto i 3.0 Volt.
Queste regole le sanciscono le caratteristiche fisiche delle celle, tutti i costruttori dicono le stesse cose e il testo sacro è il Battery Book di Cadex, tutto il resto sono solo chiacchere.
Poi che i modellisti sui campi si inventano le loro regole è un altro paio di maniche, tanto sono loro a buttare centinaia di Euro in pacchi batterie rovinati anzi tempo e in modelli distrutti perchè le batterie li hanno mollati.

[astrobeed]

Questa è la curva di scarica di una cella LiPo sottposta a una corrente pari a 7C, il valore nominale di capacità deella cella è 1400 mAh, come puoi vedere già a 3.25 Volt sono stati erogati 1100 mAh, a 3.0 Volt la cella è scarica e la tensione crolla rapidamente dopo la soglia dei 3.2 Volt.
Il grafico è tratto dal battery book di Cadex, non posso mettere online l'intero testo perchè non è free, ed è diviso in due zone, la prima è quella dove la batteria ti garantisce tutto il ciclo vitale, e come puio vedere il cut off va fatto attorno ai 3.25 Volt, la seconda zona, denominata la tentazione, è quella dove riduci la vita della batteria.
Questo è il caso di scarica con correnti "elevate", con correnti pari a 1/2 C le cose vanno meglio e la zona per la massima vita arriva fino a 3.1 Volt, rimane sempre il limite di 3.0 Volt per la batteria scarica.
La tensione minima in assoluto per le celle LiPo sono 2.85 Volt, tieni presente che la capacità residua tra 3.0 e 2.85 è meno dell'1%, se la cella va sotto questa tensione subisce un danno irreparabile, ecco perchè è meglio staccare a 3.0 Volt, che è già un limite basso.
Per inciso le celle LiPo di ultima generazione ad alte prestazioni, quelle usate per il volo elettrico, garantiscono l'erogazione del 98% della capacità con una tensione minima di 3.3 Volt, con queste il cutoff lo devi impostare ancora più alto.

[gyppe]

Per modellismo le ho poco usate, al massimo per il walkera di più no. Ci ho studiato su parecchio per l'alimentazione di torce elettriche, e ad esempio nel caso di una sola pila ni/mh o alcalina AA, cercavo di fare il possibile per far funzionare i survultori fino a 0,7 per non sprecare energia.
Per curiosità ho rivisto il datasheet di una pila al li-ion 18650 (LIC 18650-22 C), quelle che di solito si usano sui portatili, i dati sono: tensione di carica 4,2V, tensione nominale 3,7V, cut-off 2,75. Interrompere il circuito a 3 invece che a 2,75 mi sembra troppo, perderei 0,25V e visto che si fa di tutto per sfruttare al massimo la carica mi sembra eccessivo.

[gyppe]

Ah ecco ora ho capito, io ho sempre fatto i calcoli per assorbimenti modesti per quello dicevo.

[astrobeed]

Orginalmente inviato da gyppe

Ah ecco ora ho capito, io ho sempre fatto i calcoli per assorbimenti modesti per quello dicevo.

Non cambia nulla, la soglia rimane la stessa, si spostano quelle intermedie leggermente più in basso, a 3.0 Volt, non importa se scarichi a 10C o a 0.1C, la cella è scarica, il residuo è quantificabile in meno del 3% se fai una scarica lenta e in meno dell'1% se fai una scarica veloce.
Sopratutto non varia la zona che ti permette di utilizzare tutto il ciclo vitale della cella.
Che senso ha recuperare 4-5% di uso in più se poi anzichè ricaricare la cella 500 volte la puoi ricaricare solo 100 volte perchè è degenerata ?
Come ti ho già detto è tutto scritto e documentato nelle application note dei costruttori, quelli veri non quelli che rivendono i pacchi già fatti e raccontano un sacco di cavolate per vendere di più, per non parlare delle megacavolate che si trovano scritte nei forum di modellismo.

[gyppe]

Ah ok ho capito, proprio non lo conoscevo questo aspetto vedrò di aggiornarmi come si deve. Mi torna parecchio utile comunque, dovrò ridimensionare un pochino tutti i valori ma è meglio, visto che a tensione più alta è tutto più semplice.