Mały mikrokontroler AVR działa na baterii owocowej: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

Niektóre owoce i warzywa, które spożywamy, można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej. Elektrolity zawarte w wielu owocach i warzywach wraz z elektrodami wykonanymi z różnych metali można wykorzystać do wytwarzania ogniw pierwotnych. Jedno z najłatwiej dostępnych warzyw, wszechobecna cytryna, może być wykorzystana do wykonania komórki owocowej wraz z elektrodami miedzianymi i cynkowymi. Napięcie końcowe wytwarzane przez takie ogniwo wynosi około 0,9V. Ilość prądu wytwarzanego przez takie ogniwo zależy od pola powierzchni elektrod w kontakcie z elektrolitem oraz od jakości/rodzaju elektrolitu.

Mikrokontroler AVR to wiodący mikrokontroler małej mocy, który istnieje już od prawie dekady. Ostatnio do rodziny AVR zostały dodane nowe urządzenia o niższej mocy, zwane mikrokontrolerami PicoPower AVR. W tej instrukcji pokazujemy, jak nawet zwykłe urządzenia AVR można skonfigurować i zaprogramować do uruchamiania baterii owocowej.

Krok 1: Przygotowanie baterii owocowej

Do baterii potrzebujemy kilku cytryn na elektrolit oraz kawałków miedzi i cynku do utworzenia elektrod. W przypadku miedzi używamy po prostu gołej płytki drukowanej, a w przypadku cynku jest kilka opcji: użyj ocynkowanych gwoździ lub taśm cynkowych. Zdecydowaliśmy się na użycie taśm cynkowych wydobytych z baterii 1,5V. Zacznij od kawałka gołej płytki drukowanej. Rozmiar PCB powinien być na tyle duży, aby można było na nim utworzyć 3 lub 4 wyspy. Na każdej wyspie położymy na pół pokrojoną cytrynę.

Krok 2: Przygotuj elektrodę cynkową

Następnie otwórz kilka ogniw o rozmiarze 1,5 V AA na paski cynkowe i wyczyść je papierem ściernym i drutem lutowniczym do każdego paska.

Krok 3: Ułóż elektrody

Na gołej miedzianej płytce drukowanej wytnij wyspy pilnikiem lub piłą do metalu i przylutuj drugi koniec drutu z taśmy cynkowej do każdej miedzianej wyspy. Na jedną komórkę potrzebujesz pół cytryny, jednej wyspy miedzi i jednego paska cynkowego.

Krok 4: Dodaj cytryny do elektrod

Umieść cytryny na każdej miedzianej wyspie z nacięciem do dołu, jak pokazano poniżej. Zrób nacięcia w cytrynach, aby włożyć paski cynkowe. Poniższa fotografia pokazuje trzy używane ogniwa.

Krok 5: Złóż obwód mikrokontrolera AVR Tiny

Podłącz schemat obwodu pokazany tutaj na płytce do krojenia chleba. Wybór AVR typu V jest ważny. Na przykład Tiny13V jest bardzo odpowiedni do takiego eksperymentu, ponieważ AVR typu V jest przystosowany do pracy przy napięciu zasilania 1,8V.

Krok 6: Zaprogramuj mikrokontroler AVR Tiny

AVR jest programowany przy użyciu STK500 w trybie programowania szeregowego wysokiego napięcia (HVSP). Poniżej przedstawiono ustawienia bezpieczników. Kod C jest krótki i słodki:#includevolatile uint8_t i=0;int main(void){ DDRB=0b00001000; PORTB=0b00000000; while(1) { PORTB=0b00000000; dla(i=0;i<254;i++); PORTB=0b00001000; dla(i=0;i<254;i++); } zwróć 0;}

Krok 7: Wydajność baterii

Tylko jeden bit (bit PB3 na pinie 2) jest przełączany.

Wydajność baterii cytrynowej (temperatura otoczenia 30 stopni Celsjusza) została zmierzona w następujący sposób: Liczba ogniw: 4 Napięcie w obwodzie otwartym: 3,2 V Prąd zwarcia: 1,2 mA Napięcie z AVR TIny13V i obciążeniem LED: 2,5 V Napięcie z AVR TIny13V i LED obciążenie po 3 godzinach ciągłej pracy: 1,9 V Liczba ogniw: 3 Napięcie otwartego obwodu: 2,3 V Prąd zwarcia: 1,0 mA Napięcie z AVR TIny13V i obciążenie LED: 1,89 V Napięcie z AVR TIny13V i obciążenie LED po 3 godzinach ciągłej pracy: Niezmierzony

Krok 8: Achtung

Krótki film przedstawiający ten obwód zasilany baterią cytrynową jest dostępny na YouTube. Mikrokontrolery AVR są bardzo oszczędnymi urządzeniami i mogą pracować przy napięciu do 1,8V. Pobór prądu jest również bardzo mały, a cały obwód, w tym prąd LED, można zarządzać za pomocą akumulatora owocowego. Uważaj, aby pozbyć się materiałów, zwłaszcza taśm cynkowych, bez zanieczyszczenia otoczenia. Nie używaj ponownie cytryn w żadnym celu po eksperymencie. W szczególności nie jedz wykorzystanych cytryn po eksperymencie. Chociaż ten eksperyment jest nieszkodliwy i może być wykonywany przez dzieci, najlepiej jest przeprowadzać go pod nadzorem osoby dorosłej. Autorzy nie ponoszą odpowiedzialności za jakiekolwiek szkody powstałe w wyniku takiego eksperymentu.

Krok 9: Referencje

Anurag Chugh współpracował z Yours Truely przy tym eksperymencie i konfiguracji. W przeprowadzeniu tego eksperymentu przydatne były następujące odnośniki:1. Owocowa moc2. Karta katalogowa Atmel AVR Tiny13