Come scegliere la giusta fonte di alimentazione per il tuo robot

Nel seguente articolo vorrei condividere alcuni consigli pratici su come fornire energia ai robot mobili. Andiamo subito al sodo.

Esistono molti tipi diversi di batterie disponibili sul mercato, ma per semplificare le cose le divideremo in due gruppi.

Ci sono batterie che sono ottime per i robot...

…e batterie non eccezionali (ovvero, non usarle):

Ce ne sono un paio di altri tipi, tuttavia non parleremo di nulla di costoso, difficile da acquistare o difficile da caricare.

La tabella seguente fornisce una panoramica generale dei tipi di batterie sopra menzionati (quelle adatte ai robot). Esistono molte moderne celle Li-Ion, che permettono di scaricarle con corrente fino a 90°C, ma la tabella sarebbe 10 volte più ampia se volessi descriverle tutte.

In effetti, le batterie ai polimeri di litio sono il sottogruppo delle batterie agli ioni di litio. Possiamo dire che sono una versione speciale delle normali batterie agli ioni di litio. Perché sono speciali? La differenza è che durante la produzione, le celle agli ioni di litio devono essere pressate in un contenitore metallico (solitamente cilindrico) in modo che rimangano in un unico pezzo. Le celle Li-Poly, introdotte successivamente, hanno una struttura diversa e possono reggersi senza il supporto del cilindro esterno.

Tuttavia, i parametri elettrici delle batterie Li-Ion e Li-Poly sono quasi identici.

Le batterie NiMH sono popolari grazie alla bassa resistenza interna e al buon rapporto peso/potenza. Sono anche molto più sicure delle celle a base di litio. Le esplosioni di tali batterie sono davvero rare (tuttavia non consiglierei di gettarle nel fuoco ;)). L'energia specifica (rapporto energia/peso) delle NiMH è molto peggiore di quella delle celle al litio.

[bctt tweet="Scegliere la giusta dimensione, versione, capacità di corrente elevata, capacità ecc. della batteria è molto più importante che scegliere tra NiMH o Li-Ion." nomeutente="iotforall"]

La forma più popolare di qualsiasi batteria è una lattina cilindrica. Utilizzato per celle Li-Ion, NiMH e molto raramente per celle Li-Poly (non necessitano di una lattina come menzionato prima). Le celle nella foto sopra hanno un diametro di 18 mm e sono lunghe 65 mm. Questo è il motivo per cui vengono chiamate celle "18650". Quindi, se trovi una cella 18650, puoi essere quasi certo che si tratti di una cella agli ioni di litio.

Puoi vedere che quello giallo ha un terminale piatto "+" - è preparato per saldare le celle in un gruppo per formare pacchi batteria (come quello mostrato sotto). La cella blu "consumer" ha un terminale "+" rialzato, quindi può essere facilmente inserita e rimossa da un portabatterie con una molla sul lato del terminale "-". Le celle consumer spesso hanno circuiti di protezione integrati e quindi sono circa 2–4 ​​mm più lunghe delle normali celle 18650.

Altre dimensioni popolari per le celle agli ioni di litio e NiMH sono 14500 (14x50 mm) ampiamente conosciute come AA. Puoi trovare anche 18500, 26650, 16650, AAA, C, D e molti altri tipi.

Questa forma viene utilizzata quando la costruzione della batteria richiede una lattina di metallo. Le celle prismatiche agli ioni di litio erano comunemente utilizzate nei dispositivi portatili (come i telefoni cellulari) quando le batterie ai polimeri di litio non erano ancora popolari. Curiosità: il Nokia 3310 utilizzava una batteria NiMH di forma prismatica.

Come accennato in precedenza, le batterie Li-Poly non necessitano di un involucro metallico. Sono prodotti sotto forma di fette sottili ed elastiche, che vengono impilate e inserite nelle buste invece di essere arrotolate nella lattina. La mancanza dell'involucro metallico è la ragione principale per cui il "Li-Poly" pesa meno del "Li-Ion", fornendo la stessa potenza.

Le celle a sacchetto sono economiche e di solito sono molto sottili, quindi sono perfette quando si tratta di fornire energia a smartphone, tablet e netbook.

Talvolta le buste possono avere circuiti di protezione:

Possono anche essere impilati in blocchi:

Questi blocchi vengono spesso utilizzati nei droni, nelle auto RC e in altri giocattoli ad alta potenza. Le batterie ai polimeri di litio per gli hobbisti RC non hanno circuiti di protezione. Questa è una situazione piuttosto unica se si prende in considerazione il mercato dei consumatori.

È importante ricordare di non confondere i Li-Poly per smartphone e i Li-Poly per quadricotteri! I primi sono solitamente del tipo ad alta energia, hanno una resistenza interna piuttosto grande e una corrente di scarica massima bassa (circa 1C). D'altro canto, le batterie per gli hobbisti RC sono predisposte per la scarica con corrente elevata, fino a 30–90°C! Quindi... sono entrambi Li-Poly... ma completamente diversi.