Makerlab, introduzione.

02/19/17 1Prof Daniele Pauletto, Luigi Ganzer

Pile Sono passati 213 anni da

quando Alessandro Volta ha regalato al mondo la prima pila, era ben lontana dalle batterie Li-Po a cui oggi i modellisti sono abituati ed i Makers le utilizzano per i propri Robot.

Dal 1799 le pile o batterie si sono evolute …

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Ni /Cd nichel cadmio ( ogni cella ha una tensione 1,2 V, effetto memoria)

Ni/MH nichel-metallo idruro (ogni cella ha una tensione 2 V, senza effetto memoria, velocità di ricarica e alla discreta densità di energia )

Li-ion ioni di litio (ogni cella ha una tensione 3,6 - 4 V, senza effetto memoria,maggior corrente erogata )

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“Le batterie in polimero litio-ione sono apparse nel commercio destinato all’elettronica di consumo soltanto nel 1996. In precedenza erano una invenzione sovietica sotto segreto militare, ma in possesso anche del complesso militare industriale statunitense. La tecnologia venne messa a disposizione dell’industria di consumo soltanto qualche anno dopo la caduta del Muro di Berlino.” – Wikipedia

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Batterie Smartphone

Nelle batterie ai polimeri di litio il solvente liquido è sostituito da un composto polimerico solido, che rende gli accumulatori maggiormente modellabili e adattabili alle situazioni più disparate.

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Batterie Li-Po Rispetto ad altri tipi di batterie

ricaricabili (accumulatori) tipo Pb, Li-ion, Ni-Cd, Ni-Mh, ecc.., le batterie Li-Po presentano caratteristiche interessanti sul peso: sono molto leggere;

sul contenitore: possono essere assemblate senza necessità di involucri rigidi, ed hanno dimensioni molto contenute a parità di corrente elettrica erogata (mAh), rispetto alle Li-ion, oltre a tutti gli altri tipi di accumulatori.

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La lettera C indica la capacità di scarica temporanea.

Su diverse Li-Po sono indicate due capacità di scarica, la prima quella costante (temporanea …) e la seconda quella di picco ( pochissimi istanti).

Per questa la 1^ capacità vale 35C, la seconda 55C, con una capacità in corrente di 2200 mAh e 11.1 V nominali.

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Capacità di scarica, erogazione di corrente elettrica.

Quella costante è la capacità di scarica per un breve tempo, un paio di minuti max, che la batteria può reggere, garantire, alla tensione nominale.

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Scarica costante 35C

Capacità di scarica, erogazione di corrente elettrica..

Quella di picco, in genere, riguarda un brevissimo tempo, 5÷10 secondi max.

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Quella di picco 55C

2200x35= 77 ALa capacità di scarica costante per un breve tempo, che la

batteria può reggere, è legata a questo: un motore elettrico al power-on, assorbe una corrente 8÷14

volte quella a regime, corrente allo spunto, dopo brevissimo tempo si porta a regime ed assorbe la sua nominale corrente legata al valore della sua potenza elettrica dichiarata.

In questo frangente di tempo la batteria viene “stressata”.2200x35= 77 A, la somma delle correnti allo spunto

deve essere inferiore.

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2200x55=121 AQuella di picco, in genere, riguarda un

brevissimo tempo, 5÷10 secondi max.Condizione anomala da evitare. Tecnicamente si

presenta una condizione di corto-circuito tra i poli, che può avvenire per diverse ragioni, soprattutto a fine collegamenti elettrici non corretti.

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Curve di scarica batteria da 2800 mAh 10C.

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Scarica 1C blu

Riepilogando…

Per comprendere la capacità di scarica di una batteria moltiplicate il valore di “ xxC” per la corrente nominale di erogazione espressa in mAh. Dividete per 1000 se volete averla espressa in ampere (A). Se è presente solo questo dato questa è da ritenersi “corrente temporanea in erogazione”.

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Seguono alcuni esempi.

1000 mAh 45C = 1000x45 = 45000 mAh/1000 = 45A2200 mAh 40C = 2200x40 = 88000 mAh/1000 = 88A10000 mAh 15C = 10000x15 = 150000 mAh/1000 = 150A

Se possiedo un multirotore che richiede un massimo di 60 A(spunto), devo assicurarmi di scegliere una batteria

adatta alla sua richiesta.Non va confusa la capacità in mAh della batteria con la sua capacità di scarica(temporanea e di picco) espressa dai valori di “xxC”, vedi curve di scarica.

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Valore della tensione elettrica di una cella base Li-Po.

La cella base di una batteria Li-Po, parlando di elemento minimo che puoi comprare in un negozio di elettronica o di modellismo è standard, vale 3,7 V, collegando in serie più elementi puoi ottenere una “batteria composita” con valore della tensione elettrica tra il terminale positivo e quello negativo di:

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Collegamenti elettrici di più celle in serie.

1S = 3.7 V = 1 cella x 3.7 volt2S = 7.4 V = 2 celle x 3.7 volt3S = 11.1 V = 3 celle x 3.7 volt4S = 14.8 V = 4 celle x 3.7 volt5S = 18.5 V = 5 celle x 3.7 volt6S = 22.2 V = 6 celle x 3.7 volt

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Tipologia e qualità del caricabatteria per Li-Po.

Un carica batterie in grado di controllare singolarmente le celle in carica ,di cui la batteria Li-Po è composta, è essenziale per l’affidabilità della qualità dei cicli di carica.

I carica batterie più evoluti ti consentono di selezionare il tipo e numero di celle di cui la batteria Li-Po è composta.

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02/19/17 19Cittadella venerdì 10 febbraio 2017

Securityo Le Li-Po sono delle batterie potenzialmente

pericolose “trattate male”.o Le principali situazioni di pericolo :o Una Li-Po il cui involucro esterno viene forato è a

rischio esplosione. Non forate mai l’involucro di una Li-Po.

o Una Li-Po gonfia è a rischio esplosione, trattatela con cautela e non usatela in nessun caso per volare.

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Security

Un processo di carica/scarica errato può arrecare danni alla Li-Po. Non lasciate mai incustodite le vostre Li-Po durante la fase di carica/scarica. Per una maggiore sicurezza potete dotarvi di sacche o contenitori autoestinguenti ( ignifughi…).

02/19/17 21Cittadella venerdì 10 febbraio 2017

Valore della corrente di carica.

La maggior parte delle batterie Li-Po non vanno caricate con un

valore di corrente superiore a 1C. Esempio: una batteria da 2200 mAh

(2.2 Ah), e voglio caricarla ad 1C, significa che sul mio caricabatterie devo impostare una corrente di carica di valore 2.2 A ( 2200 mA).

Qualcuno carica anche a 0.5C(a favore della durata n° cicli)

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Il valore della tensione (volt).Le batterie Li-Po non devono superare un

determinato valore di tensione per cella , e non devono scendere sotto al valore minimo per cella.

Tensione max per cella 4.2 V (completamente carica).

Tensione min per cella 3.2 V (Completamente scarica).

NON eccedere mai a 4.2 V per cella quando carichiamo le nostre Li-Po.

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Avviso…

Ed è bene non scendere mai sotto a 3.2 V quando utilizziamo (scarichiamo) le nostre Li-Po, questo per evitare di danneggiarla o diminuirne le performance( affidabilità e cicli completi di carica-scarica).

Il valore della tensione da garantire in storage (non utilizzo), comunemente consigliato è di 3,80÷3,85 V per cella.

Esistono caricabatterie con funzione di mantenimento di carica(viene contrastata l’autoscarica, seppur contenuta).

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Temperatura di utilizzo.

In giornate particolarmente fredde è possibile notare che le proprie Li-Po performeranno in maniera più “scarsa”; questo sui multicotteri è spesso tradotto in un tempo di volo ridotto.

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La scheda tecnica della batteria(indicazioni dei costruttore).

Le batterie Li-Po che si surriscaldano eccessivamente durante l’uso possono essere a rischio(motivo: capacità di erogare corrente Non adatta al carico elettrico alimentato), da questo deriva:Li-Po con una capacità (mAh) e di xxC troppo bassa, potrebbero “scaldarsi” eccessivamente.

Con temperature superiori a 40° C, è sconsigliabile operare/conservare.

Il consiglio è quello di affidarsi ai dati rilasciati dal produttore.

02/19/17 26Cittadella venerdì 10 febbraio 2017

Aspetti elettrotecnici applicabili alle batterie.

Misurare il valore della tensione (V) tra i terminali positivo + e negativo –(a vuoto cioè in assenza di carico).

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Positivo, rosso

4 celle, 14.8 V, nominali, corrente scarica temporanea 160 A, di picco 280 A.

14.80 volt

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Misura di corrente erogata ed assorbita in DC (Corrente continua, tensione continua)

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Valore corrente assorbita dalla lampada

Carico elettrico

Amperometro

Valore

tensio

ne a ca

rico

Corrente

Corrente erogata

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Makerlab

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