StepDown для индикатора заряда батарей

Не люблю я летать по таймеру. Понятно, что при разных нагрузках будет разное время полета. У меня на T-Rex 500 на батарейках 2650mAh время полета может варьироваться от 5 до 7 с половиной минут. Приходится ставить самое маленькое время, чтобы гарантировано не убить батарейку и не оказаться в неприятной ситуации, когда начинает срабатывать отсечка в инверте. Соответственно, если летаешь спокойно, то не используется куча заряда. Как-то это неправильно - хочется использовать все, что есть в батарейке. При этом конечно не хочется ее загубить.

Раньше летал по индикатору. Нашел отличный индикатор с ярким диодом с усреднением показаний по времени, чтобы не подпрыгивать каждый раз при провале напряжения на силовых маневрах. Всем хорош индикатор и, в общем, неплохо работал на “старых” батарейках предыдущего поколения. У индикаторов порог красной зоны устанавливается из расчета 3.3V на банку. Для батареи 6S получается 19.8V. Поскольку у батареек предыдущего поколения внутренне сопротивление было относительно большим и график разряда достаточно пологим в конце разряда, индикаторы с границей в 3.3V на банку задачу свою выполняли совсем неплохо. На рисунке показан график разряда для каждой банки и общего напряжения на паке.

Видно, что в момент срабатывания индикатора (отмечено перекрестьем на графике) ни одна из банок не зашла в зону ниже 3V, осталось еще куча времени что бы посадить спокойно вертолет.

Все бы было хорошо, если бы не появились батарейки нового поколения. 😁 Что произойдет с батарейкой нового поколения в 30С-45С если летать по индикатору? В общем, ничего хорошего. Поскольку график разряда батарей нового поколения в конце разряда срывается резко вниз, а банки в паке имеют всегда немного разную емкость (особенно у китайских изделий), при границе разряда в 3.3V в среднем на банку, одна/две из банок на пак в конце разряда уходя за безопасную границу в 3V. Вот пример графика разряда по банкам китайской батарейки с завершением полета по индикатору:

Видно, что в конце разряда одна из банок разрядилась до 2.3V. Понятно, что это будет если такая ситуация будет происходить каждый раз, со временем эта банка будет чувствовать себя все хуже и хуже, внутренне сопротивление всего пака буде повышаться, а емкость падать. В итоге через 20-30 полетов мы получим калеку вместо нормального пака, который надо будет либо разобрать за запасные части либо выкинуть. Собственно именно из-за этой особенности возникло известное правило разряда до 80% от номинальной емкости, которое гарантирует, что ни одна из банок не разрядиться сверх безопасного предела.

Что делать? Можно использовать индикатор, который мониторит каждую банку в паке. Подключаются такие индикаторы через балансировочный разъем. Отличное решение, но это лишние проблемы с подключением, у паков часто бывают разъемы разных стандартов и длинны. Мне лично, такое решение не очень нравится. Я пошел другим путем.

А что если изменить порог срабатывания индикатора? Например, с 3.3V до 3.5V. Причем, вместо того что бы разбирать индикатор и пытаться его “исправить”, можно просто понизить для него входное напряжение. Если нам нужно изменить порог срабатывания на 0.2V на банку, то для пака в 6S в итоге нужно понизить входное напряжение в 1.2V. Для этих целей можно использовать тот же прием, который часто мы используем для понижения напряжения питания хвостовых сервоприводов (Step Down). Т.е. нужно всего-то напаять два диода в разрыв питания индикатора. Схема примитивная:

Вот вставка из диодов в сборе.

Диод можно использовать любой из тех, что используется для Step Down’ов. Вот вставка, установлена на вертолет:

А вот результаты испытаний:

Видно, что одна из банок существенно “оторвалась” от остальных и уже ушла вниз, но до границы в 3V так и не дошла. То, что нужно. Опять можно летать по индикатору. Единственная проблема - старые батарейки, если еще остались, с этой схемой не будут работать оптимально, будет оставаться еще запас заряда. Но их осталось не так много.