Li-Po Battery EP.01 ความเข้าใจเกี่ยวกับแบตเตอรี่

ช่วงนี้ มีคำถามเข้ามาเกี่ยวกับการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธี่ยม-โพลิเมอร์ (Lithium Polymer : Li-Po) กับหุ่นยนต์รุ่นต่างๆ ของ inex โดยเฉพาะรุ่น POP-BOT XT  หรือ IPST-SE ตอนนี้เรามาหาความกระจ่างกันครับ

ข้อดีของแบตเตอรี่แบบ Li-Po เมื่อนำมาใช้กับหุ่นยนต์

1. มีน้ำหนักเบาในเมื่อเทียบกับความจุ (mAh)
2. สามารถจ่ายกระแสได้ปริมาณมากกว่าความจุ ทำให้หุ่นยนต์มีความเร็วเพิ่มขึ้นชัดเจน
3. แรงดันคงที่ หุ่นยนต์ทำงานนิ่งตลอด จนหมดความจุ
4. มีหลายรูปแบบขนาด ทำให้ยึดติดตั้งได้ง่าย
5. คายประจุด้วยตัวเอง(Self Discharge) น้อย

ข้อเสียของแบตเตอรี่แบบ Li-Po เมื่อนำมาใช้กับหุ่นยนต์

1. มีราคาแพงเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ชนิดอื่นๆ
2. ต้องใช้เครื่องชาร์จที่มีความเฉพาะ ซึ่งบางแบบก็มีราคาแพง
3. ต้องให้การดูแลเป็นพิเศษ ถ้าเกิดการลัดวงจรจะเกิดความเสียหายใหญ่หลวง
4. ต้องคอยดูแลเรื่องปริมาณความจุ ถ้าแบตเตอรี่ใหล้หมด จะเกิดการสูญเสียแรงดันและแบตเตอรี่เกิดความเสียหาย จึงต้องมีการตรวจวัดความจุของแบตเตอรี่อยู่เสมอเมื่อใช้งาน

 

แรงดันของแบตเตอรี่ Li-Po

ปกติเราใช้งานถ่านอัลคาไลน์ แรงดันต่อถ่าน 1 ก้อนหรือ 1 เซลคือ 1.5V หรือถ้าเป็นถ่านชาร์จ (Ni-MH) 1 เซลเท่ากับ 1.2V  แต่เมื่อเป็นแบตเตอรี่ Li-Po 1 เซลมีความจุ 3.7V เมื่อนำมาต่ออนุกรมกัน 2 ก้อนจะกลายเป็น 7.4V อนกรม 3 ก้อนจะกลายเป็น 11.1V

แรงดันที่เหมาะสมสำหรับหุ่นยนต์

สำหรับหุ่นยนต์รุ่น POPBOT-XT, Robo-Creator และ IPST-SE เหมาะ กับการใช้ขนาด 2 เซลหรือ 7.4 V เนื่องจากสามารถใช้ได้ทั้งมอเตอร์ไฟตรง และเซอร์โวมอเตอร์  ไม่ควรใช้งานแบตเตอรี่ที่แรงดันมากกว่านี้ เนื่องจากถ้าจ่ายไฟไปยังวงจรขับมอเตอร์เป็นเวลานาน วงจรขับมอเตอร์จะเสียหายได้

ความจุของแบตเตอรี่

ความจุมีหน่วยเป็น mAh หรือ มิลลิแอมป์ชั่วโมงเป็น ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่จ่ายได้ภายในเวลา 1 ชั่วโมง ค่ายิ่งมากก็จะใช้งานได้นานขึ้น เช่นเดียวกับตัวเลขที่ระบุในสมาร์ทโฟนที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ถ้าต้องการให้หุ่นยนต์ใช้งานได้นานๆ ก็ต้องหาความจุที่มาก แต่เมื่อความจุมากขนาดก็ใหญ่ขึ้นไปด้วย จึงต้องคำนวณกระแสที่หุ่นยนต์ใช้งาน เทียบกับเวลาที่ใช้งาน ก็จะได้ปริมาณที่ต้องการ โดยปกติหุ่นยนต์ POP-BOT XT เมื่อขับมอเตอร์ไฟตรงที่แรงดัน 7.4 โวลต์จะใช้กระแสประมาณ 500 mA ดังนั้น ถ้าเราใช้แบต Li-Po ขนาด 1000 mAh ก็จะใช้งานต่อเนื่องได้ประมาณ 2 ชั่งโมง (อาจน้อยกว่านี้เนื่องจากผู้ผลิตบอกค่ามาเกินจริงไปบ้าง)

ข้อควรระวัง

แบตเตอรี่ Li-Po ไม่สามารถใช้งานจนหมดความจุ เมื่อแรงดันลดต่ำลง ต่ำกว่า 3.0V จะต้องหยุดใช้งานแล้วนำไปชาร์จประจุใหม่ มิเช่นนั้น แบตเตอรี่จะไม่สามารถนำกลับมาใช้งานได้อีก 

เครืองวัดแบตเตอรี่/เครื่องแจ้งเตือน

อุปกรณ์สำคัญสำหรับผู้ที่ใช้แบต Li-Po ถ้าเป็นโทรศัพท์มือถือ ถ้าเราใช้แบตเตอรี่จนค่าแรงดันต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ โทรศัพท์มือถือจะแจ้งเตือนให้เราชาร์จ เพื่อใช้งานต่อ แต่ถ้าเป็นแบต Li-Po ก็จะต้องมีอุปกรณ์ประเภทนี้ไว้ใช้งาน แบ่งออกเป็น 3 ชนิด

1. แบบมีตัวเลขแสดงแรงดัน ผู้ใช้งานต้องคอยสังเกตว่า แรงดันต่ำกว่า 3.0V ต่อเซลหรือยัง ข้อดีคือเราคาดการณ์ได้ว่าจะใช้แบตเตอรี่ได้อีกนานแค่ไหน ข้อเสียคือไม่มีการแจ้งเตือน

2. แบบมี LED แสดงสถานะของแบตเตอรี่แต่ละเซล และมีลำโพงขนาดเล็กคอยแจ้งเตือนเมื่อแบตหมด ข้อดีคือไม่ต้องคอยนั่งสังเกตว่าแบตจะหมดหรือยัง ข้อเสียคือไม่รู้ปริมาณที่แท้จริงว่าใช้ได้นานอีกเท่าไหร่

3. แบบมีทั้งตัวเลขแสดงแรงดันพร้อมทั้งแจ้งเตือน ก็จะสามารถรับรู้แรงดันของเซลล์พร้อมทั้งมีการแจ้งเตือนด้วย นอกจากนี้บางรุ่นยังสามารถตั้งค่าแรงดันในการแจ้งเตือนได้ด้วย

การใช้งานเครื่องวัดแบตเตอรี่ ก็แค่เสียบเครื่องวัดเข้าที่ขั้วต่อบาลานซ์  โดยถ้าแบตเตอรี่เป็นแบบ 2 เซล แต่เครื่องวัดวัดได้หลายๆ เซลก็ให้หันขั้วที่เป็นขั้วลบ (COM) ชิดด้านล่างต่อเข้ากับสายสีดำ และปล่อยขาที่เหลือลอยไว้

ความสามารถในการจ่ายกระแส

ข้อความด้านข้างของแบตเตอรี่จะแสดงค่าตัวเลข 15C 20C 30C  เป็นค่าเพื่อแสดงความสามารถในการจ่ายกระแสเป็นจำนวนเท่าของความจุ หมายถึงในช่วงขณะเวลาหนึ่งสามารถจ่ายกระแสออกมาได้สูงสุดเป็นปริมาณเท่าใด ยกตัวอย่างเช่นแบต Li-Po 3000mAh มีค่า 20C จะสามารถจ่ายกระแสได้ชั่วขณะถึง 60,000 mA หรือ 60A ซึ่งเป็นค่าที่มหาศาลมาก มีทั้งข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี เมื่อ ใช้งานกับหุ่นยนต์ หุ่นยนต์สามารถต่อกับมอเตอร์และเซอร์โวมอเตอร์ได้หลายๆ ตัว โดยไม่ทำให้แรงดันตก หุ่นยนต์สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพต่อเนื่อง
ข้อเสีย ถ้าเกิดการลัดวงจรหรือต่อไฟกลับขั้ว กระแส 60A  สามารถทำลายทุกอย่างได้ ตั้งแต่วงจรขับมอเตอร์ แผ่นวงจรพิมพ์ และอุปกรณ์ต่อพ่วงโดยรอบ (การลัดวงจรนี้รวมไปถึงการทำให้ขั้วมอเตอร์ชอร์ตถึงกันในขณะที่สั่งงานมอเตอร์ให้ทำงานด้วย) การใช้งานต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษ