Ο μικροσκοπικός μικροελεγκτής AVR λειτουργεί με μπαταρία φρούτων: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Μερικά από τα φρούτα και λαχανικά που τρώμε μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι ηλεκτρολύτες σε πολλά φρούτα και λαχανικά, μαζί με ηλεκτρόδια από διάφορα μέταλλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή πρωτογενών κυττάρων. Ένα από τα πιο εύκολα διαθέσιμα λαχανικά, το πανταχού παρόν λεμόνι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να φτιάξει ένα κύτταρο φρούτων μαζί με ηλεκτρόδια χαλκού και ψευδαργύρου. Η τελική τάση που παράγεται από μια τέτοια κυψέλη είναι περίπου 0,9V. Η ποσότητα ρεύματος που παράγεται από μια τέτοια κυψέλη εξαρτάται από την επιφάνεια των ηλεκτροδίων που έρχονται σε επαφή με τον ηλεκτρολύτη καθώς και από την ποιότητα/τύπο ηλεκτρολύτη.

Ο μικροελεγκτής AVR είναι ένας κορυφαίος μικροελεγκτής χαμηλής ισχύος που υπάρχει εδώ και σχεδόν μια δεκαετία τώρα. Πρόσφατα, νέες συσκευές χαμηλότερης ισχύος προστέθηκαν στην οικογένεια AVR, που ονομάζονται μικροελεγκτές PicoPower AVR. Σε αυτό το διδακτικό, δείχνουμε πώς μπορούν ακόμη και οι κανονικές συσκευές AVR να ρυθμιστούν και να προγραμματιστούν για να εξαντληθεί μια μπαταρία φρούτων.

Βήμα 1: Προετοιμασία της μπαταρίας φρούτων

Για την μπαταρία, χρειαζόμαστε λίγα λεμόνια για τον ηλεκτρολύτη και κομμάτια χαλκού και ψευδαργύρου για να σχηματίσουν τα ηλεκτρόδια. Για τον χαλκό, χρησιμοποιούμε απλώς ένα γυμνό PCB και για τον ψευδάργυρο, υπάρχουν μερικές επιλογές: χρησιμοποιήστε γαλβανισμένα καρφιά ή λωρίδες ψευδαργύρου. Επιλέξαμε να χρησιμοποιούμε ταινίες ψευδαργύρου που εξάγονται από μπαταρία 1.5V. Ξεκινήστε με ένα κομμάτι γυμνού PCB. Το μέγεθος του PCB πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο ώστε να μπορείτε να δημιουργήσετε 3 ή 4 νησιά σε αυτό. Κάθε νησί θα χρησιμοποιηθεί για να τοποθετήσει ένα μισό κομμένο λεμόνι πάνω του.

Βήμα 2: Προετοιμάστε το ηλεκτρόδιο ψευδάργυρου

Στη συνέχεια, ανοίξτε μερικές κυψέλες μεγέθους ΑΑ 1,5V για τις ταινίες ψευδαργύρου και καθαρίστε τις με χαρτί άμμου και σύρμα συγκόλλησης σε κάθε λωρίδα.

Βήμα 3: Τακτοποιήστε τα ηλεκτρόδια

Στο γυμνό χαλκό PCB, κόψτε νησιά με λίμα ή πριόνι και κολλήστε το άλλο άκρο του σύρματος από την ταινία ψευδαργύρου σε κάθε νησί χαλκού. Για ένα κελί, χρειάζεστε μισό λεμόνι και ένα νησί χαλκού και μία λωρίδα ψευδαργύρου.

Βήμα 4: Προσθέστε λεμόνια στα ηλεκτρόδια

Τοποθετήστε τα λεμόνια σε κάθε νησί χαλκού με το κομμένο πρόσωπο προς τα κάτω όπως φαίνεται παρακάτω. Κάντε τομές στα λεμόνια για να εισάγετε τις λωρίδες ψευδαργύρου. Η παρακάτω φωτογραφία δείχνει τρία κύτταρα που χρησιμοποιούνται.

Βήμα 5: Συναρμολογήστε το κύκλωμα AVR Tiny MIcrocontroller Circuit

Συνδέστε το διάγραμμα κυκλώματος που φαίνεται εδώ σε μια σανίδα ψωμιού. Η επιλογή του τύπου V του AVR είναι σημαντική. Για παράδειγμα, το Tiny13V είναι πολύ κατάλληλο για ένα τέτοιο πείραμα, δεδομένου ότι ο τύπος VR του AVR θεωρείται ότι λειτουργεί κάτω από τάση τροφοδοσίας 1,8V.

Βήμα 6: Προγραμματίστε τον μικροελεγκτή AVR Tiny

Το AVR προγραμματίζεται χρησιμοποιώντας STK500 σε λειτουργία σειριακού προγραμματισμού υψηλής τάσης (HVSP). Οι ρυθμίσεις της ασφάλειας είναι όπως φαίνονται εδώ. Ο κωδικός C είναι σύντομος και γλυκός: #includevoileile uint8_t i = 0; int main (void) {DDRB = 0b00001000; PORTB = 0b00000000; ενώ (1) {PORTB = 0b00000000; για (i = 0; i <254; i ++); PORTB = 0b00001000; για (i = 0; i <254; i ++); } επιστροφή 0;}

Βήμα 7: Απόδοση μπαταρίας

Μόνο ένα bit (bit PB3 στο Pin 2) αλλάζει.

Η απόδοση της μπαταρίας λεμονιού (θερμοκρασία περιβάλλοντος 30 βαθμοί Κελσίου) μετρήθηκε ως εξής: Αριθμός κυψελών: 4 Τάση ανοιχτού κυκλώματος: 3.2V Ρεύμα βραχυκυκλώματος: 1.2mA Τάση με AVR TIny13V και φορτίο LED: 2.5V Τάση με AVR TIny13V και LED φορτίο μετά από 3 ώρες συνεχούς λειτουργίας: 1.9V Αριθμός κυψελών: 3 Τάση ανοιχτού κυκλώματος: 2.3V Ρεύμα βραχυκυκλώματος: 1.0mA Τάση με AVR TIny13V και φορτίο LED: 1.89V Τάση με AVR TIny13V και φορτίο LED μετά από 3 ώρες συνεχούς λειτουργίας: Δεν μετρήθηκε

Βήμα 8: Achtung

Ένα σύντομο βίντεο αυτού του κυκλώματος που λειτουργεί με την μπαταρία λεμονιού είναι διαθέσιμο στο YouTube. Οι μικροελεγκτές AVR είναι πολύ λιτές συσκευές και μπορούν να λειτουργούν σε τάση έως 1,8V. Η τρέχουσα κατανάλωση είναι επίσης πολύ μικρή και ολόκληρο το κύκλωμα συμπεριλαμβανομένου του ρεύματος LED μπορεί να διαχειριστεί με μια μπαταρία φρούτων. Φροντίστε να απορρίψετε τα υλικά, ειδικά τις ταινίες ψευδαργύρου προσεκτικά χωρίς να μολύνετε το περιβάλλον σας. Μην επαναχρησιμοποιείτε τα λεμόνια για οποιονδήποτε σκοπό μετά το πείραμα. Συγκεκριμένα, μην τρώτε τα χρησιμοποιημένα λεμόνια μετά το πείραμα. Αν και αυτό το πείραμα είναι ακίνδυνο και μπορεί να πραγματοποιηθεί από παιδιά, είναι καλύτερο να γίνεται υπό την επίβλεψη ενηλίκων. Οι συγγραφείς δεν μπορούν να θεωρηθούν υπεύθυνοι για τυχόν τραυματισμούς που προκύπτουν από ένα τέτοιο πείραμα.

Βήμα 9: Αναφορές

Ο Anurag Chugh συνεργάστηκε με το Yours Truely για αυτό το πείραμα και ρύθμιση. Οι ακόλουθες αναφορές ήταν χρήσιμες για την εκτέλεση αυτού του πειράματος: 1. Fruit Power2. Φύλλο δεδομένων Atmel AVR Tiny13