การประมาณเวลาการบินของเครื่องบินที่ใช้ Battery (Flight time estimation with battery)
สำหรับนักบินเครื่องบินไฟฟ้าแล้ว เมื่อทำการบินก็ต้องคอยจับเวลาอยู่เสมอ หรือสังเกตอาการของเครื่องบินตลอดเวลา ว่าแบตเตอรี่ของเครื่องบินใกล้หมดแล้วหรือยัง เพื่อป้องกันความสูญเสียที่จะเกิดขึ้นกับเครื่องบิน หากแบตเตอรี่หมดกลางอากาศ ดังนั้น การประมาณเวลาการบิน เป็นสิ่งสำคัญที่นักบินพึงศึกษาไว้และรู้จักการประมาณเบื้องต้น เพื่อออกแบบหรือเลือกแบตเตอรี่กับอุปกรณ์ต่างๆได้อย่างเหมาะสม
การประมาณเวลาการบิน (Flight Time Estimation) ของเครื่องบินที่ใช้แบตเตอรี่สามารถหาได้จากสมการ :
ความหมายของตัวแปรต่างๆเป็นดังนี้
Battery Capacity คือ ความจุของแบตเตอรี่ มีหน่วยเป็น แอมป์ – ชั่วโมง (Amps – hour) สามารถดูได้จากฉลากของแบตเตอรี่ โดยที่ฉลากมักจะบอกเป็นหน่วย มิลลิแอมป์-อาว ดังนั้นเมื่อนำเข้าสู่สมการ เพื่อความง่ายเราต้องแปลงหน่วยเป็น Ah ก่อน โดย Ah = mAh/1000 นั่นเอง
Effective Factor คือ ตัวแปรที่นำไปคูณเข้ากับความจุของแบตเตอรี่ว่าเราสามารถใช้แบตเตอรี่จริงๆได้เท่่าไรจากความจุของมัน เพราะว่าโดยปกติแล้ว Battery Li-Po จะไม่สามารถใช้จนหมดได้ เพราะจะทำให้ชาร์จไม่เข้าหรือชาร์จได้ช้า เป็นต้น เพราะฉะนั้นเวลาเราทำการบินกันก็มักจะเหลือ Battery ไว้ในระดับหนึ่ง ไม่ใช้จนเหลือ 0 นั่นเอง โดยค่า factor ตัวนี้มักจะอยู่ที่ประมาณ 0.75 – 0.85 ครับผม (ค่ามากสุดคือ 1 หมายความว่าแบตเตอรี่ใช้งานได้ 100%)
Average Amp Used คือ ค่ากระแสที่มีการใช้จากมอเตอร์หรืออุปกรณ์อื่นๆแบบเฉลี่ย โดยปกติแล้วในช่วงต่างๆของการบินเราจะมีการเร่งเครื่อวผ่อนเครื่องในเวลาที่แตกต่างกันไป ดังนั้น เพื่อให้ง่ายในการคิดเราจะใช้ค่าเฉลี่ยของกระแสในการคิดระยะเวลาของการบิน ค่ากระแสที่มอเตอร์ใช้อาจหาได้โดยใช้ข้อมูลจากผู้ผลิตหรือทำการทดสอบเองครับ
เรามาดูตัวอย่างกันนะครับ หากเครื่องบินใช้แบตเตอรี่ขนาด 2600 mAh ใบพัด APC9060 และมอเตอร์เบอร์ 2216 1400 KV ซึ่งเป็นมอเตอร์ขนาดที่ใช้บ่อยในเครื่องบิน RC ทั่วไป จะบินได้นานเท่าไร โดยข้อมูลของมอเตอร์สำหรับการคำนวณผมจะขออ้างอิงจากผลการทดสอบของ motor sunnysky นะครับ (ยี่ห้ออื่นก็สามารถนำมาเปรียบเทียบกับรุ่นที่ใกล้เคียงของ sunnysky ได้นะครับ หรือหากทำการทดสอบกระแสไฟฟ้าที่ใช้ของมอเตอร์เองก็สามารถทำได้ครับ) ข้อมูลของมอเตอร์ที่ผมหยิบมาเป็นดังตารางนี้
ขั้นตอนการคำนวณ
1. แปลงหน่วย mAh เป็น Ah จะได้ว่า Battery Capacity = 2600/1000 = 2.6 Ah
2. คูณ Effective Factor เข้าไปจะได้ว่า 0.8 * 2.6 = 2.08 Ah
3. หากดูจากตารางจะพบว่ากระแสสูงสุด (เร่ง Motor เต็ม 100) เป็น 28 A กระแสที่ใช้เมื่อเร่ง Motor ประมาณ 50% เป็นประมาณ 10 A ผมก็จะตีว่ากระแสเฉลี่ยที่ใช้ตลอดการบินเป็นประมาณ (28+10)/2 = 19 Amps ครับ
4. จากสมการจะได้ว่า Flight Time = 2.08/19 = 0.1095 ชั่วโมง
5. แปลงชั่วโมงเป็นนาทีจะได้ว่า 0.1095*60 = 6.57 นาที
ดังนั้นเครื่องบินลำนี้ก็จะบินได้ประมาณ 6.57 นาทีครับเมื่อใช้สเปคของมอเตอร์และแบตดังกล่่าว ซึ่งในการบินจริงอาจจะบินได้ด้วยเวลาที่มากหรือน้อยกว่านี้เล็กน้อยครับ ขึ้นอยู่กับความเร็วของเครื่องบินของเราด้วยครับ การประมาณค่าจะยิ่งใกล้เคียงมากยิ่งขึ้นเมื่อเรามีข้อมูลที่แม่นยำขึ้น เช่น มีเซนเซอร์สำหรับวัดกระแสแบบ realt time หรือมีบันทึกการบิน (log) ของเซนเซอร์ในบอร์ดควบคุมการบินเป็นต้น
นอกจากนี้หากเราต้องการหาขนาดความจุของแบตเตอรี่ที่เราจะใช้สำหรับเครื่องบิน ให้บินได้เวลาตามที่เราต้องการ ก็เพียงทำย้อนกลับโดยใช้หลักการเดียวกันเท่านั้นครับผม และหลักการนี้ไม่เพียงใช้กับเครื่องบินได้เท่านั้นนะครับ อุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ หรือหุ่นยนต์ก็สามารถใช้ได้เช่นเดียวกันครับผม
ปล. หากสนใจเรื่องการเลือกมอเตอร์ด้วยสามารถอ่านได้เลยที่นี่
