Крошечный микроконтроллер AVR работает от фруктовой батареи: 9 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Некоторые фрукты и овощи, которые мы едим, можно использовать для производства электроэнергии. Электролиты во многих фруктах и овощах вместе с электродами из различных металлов могут использоваться для изготовления первичных элементов. Вездесущий лимон, один из самых доступных овощей, можно использовать для изготовления фруктовой клетки вместе с медными и цинковыми электродами. Напряжение на клеммах, создаваемое таким элементом, составляет около 0,9 В. Величина тока, производимого такой ячейкой, зависит от площади поверхности электродов, контактирующих с электролитом, а также от качества / типа электролита.

Микроконтроллер AVR - это ведущий микроконтроллер с низким энергопотреблением, который существует уже почти десять лет. Недавно к семейству AVR были добавлены новые устройства с низким энергопотреблением, которые называются микроконтроллерами PicoPower AVR. В этом руководстве мы покажем, как можно настроить и запрограммировать даже обычные устройства AVR для работы от фруктовой батареи.

Шаг 1. Подготовка фруктовой батареи

Что касается батареи, нам нужно несколько лимонов для электролита и кусочки меди и цинка для формирования электродов. Для меди мы просто используем голую печатную плату, а для цинка есть несколько вариантов: использовать оцинкованные гвозди или цинковые полосы. Мы решили использовать цинковые полоски, извлеченные из батареи 1,5 В. Начнем с голой печатной платы. Размер платы должен быть достаточно большим, чтобы на ней можно было создать 3 или 4 острова. На каждый остров положите половину лимона.

Шаг 2: Подготовьте цинковый электрод

Затем откройте несколько ячеек размера AA 1,5 В для цинковых полосок и очистите их наждачной бумагой и припаяйте проволоку к каждой полосе.

Шаг 3: расположите электроды

На голой медной печатной плате разрежьте островки напильником или ножовкой и припаяйте другой конец провода от цинковой полосы к каждому медному островку. На одну ячейку вам понадобится половина лимона, один островок меди и одна полоска цинка.

Шаг 4: Добавьте лимоны к электродам

Поместите лимоны на каждый медный остров разрезом вниз, как показано ниже. Сделайте надрезы в лимонах, чтобы вставить полоски цинка. На фотографии ниже показано использование трех ячеек.

Шаг 5: Соберите схему миниатюрного микроконтроллера AVR

Подключите схему, показанную здесь, на макетной плате. Выбор АРН V-типа важен. Например, Tiny13V очень подходит для такого эксперимента, поскольку AVR типа V рассчитан на работу при напряжении источника питания до 1,8 В.

Шаг 6. Запрограммируйте крошечный микроконтроллер AVR

АРН программируется с помощью STK500 в режиме последовательного программирования высокого напряжения (HVSP). Настройки предохранителя показаны здесь. Код на C короткий и приятный: #includevolatile uint8_t i = 0; int main (void) {DDRB = 0b00001000; PORTB = 0b00000000; в то время как (1) {PORTB = 0b00000000; для (я = 0; я <254; я ++); ПОРТБ = 0b00001000; для (я = 0; я <254; я ++); } return 0;}

Шаг 7. Производительность батареи

Только один бит (бит PB3 на выводе 2) переключается.

Производительность лимонной батареи (температура окружающей среды 30 градусов Цельсия) была измерена следующим образом: Количество ячеек: 4 Напряжение холостого хода: 3,2 В Ток короткого замыкания: 1,2 мА Напряжение с AVR TIny13V и светодиодной нагрузкой: 2,5 В Напряжение с AVR TIny13V и LED нагрузка после 3 часов непрерывной работы: 1,9 В Количество ячеек: 3 Напряжение холостого хода: 2,3 В Ток короткого замыкания: 1,0 мА Напряжение с AVR TIny13V и светодиодной нагрузкой: 1,89 В Напряжение с AVR TIny13V и светодиодной нагрузкой после 3 часов непрерывной работы: Не измеряется

Шаг 8: Ахтунг

Короткое видео этой схемы, работающей от лимонной батареи, доступно на YouTube. Микроконтроллеры AVR - очень экономные устройства и могут работать при напряжении до 1,8 В. Потребление тока также очень мало, и всей цепью, включая ток светодиода, можно управлять с помощью фруктовой батареи. Утилизируйте материалы, особенно цинковые полоски, осторожно, не загрязняя окружающую среду. Не используйте лимоны повторно после эксперимента. В частности, не ешьте использованные лимоны после эксперимента. Хотя этот эксперимент безвреден и его могут проводить дети, его лучше проводить под наблюдением взрослых. Авторы не несут ответственности за травмы, причиненные в результате такого эксперимента.

Шаг 9: ссылки

Анураг Чу сотрудничал с Yours Truely в этом эксперименте и настройке. Следующие ссылки были полезны при проведении этого эксперимента: 1. Сила фруктов 2. Atmel AVR Tiny13 Лист данных