Il piccolo microcontrollore AVR funziona con una batteria alla frutta: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

Parte della frutta e della verdura che mangiamo può essere utilizzata per produrre elettricità. Gli elettroliti in molti prodotti ortofrutticoli, insieme agli elettrodi fatti di vari metalli, possono essere utilizzati per realizzare celle primarie. Uno degli ortaggi più facilmente reperibili, l'onnipresente limone può essere utilizzato per realizzare una cellula di frutta insieme a elettrodi di rame e zinco. La tensione terminale prodotta da tale cella è di circa 0,9V. La quantità di corrente prodotta da tale cella dipende dalla superficie degli elettrodi a contatto con l'elettrolita nonché dalla qualità/tipo di elettrolita.

Il microcontrollore AVR è uno dei principali microcontrollori a bassa potenza che esiste da quasi un decennio. Recentemente, alla famiglia AVR sono stati aggiunti nuovi dispositivi a bassa potenza, chiamati microcontrollori PicoPower AVR. In questo tutorial, mostriamo come anche i normali dispositivi AVR possono essere configurati e programmati per funzionare con una batteria alla frutta.

Passaggio 1: preparare la batteria della frutta

Per la batteria, abbiamo bisogno di alcuni limoni per l'elettrolita e pezzi di rame e zinco per formare gli elettrodi. Per il rame, usiamo solo un PCB nudo e per lo zinco ci sono alcune opzioni: usa chiodi zincati o strisce di zinco. Abbiamo scelto di utilizzare strisce di zinco estratte da una batteria da 1,5V. Inizia con un pezzo di PCB nudo. La dimensione del PCB dovrebbe essere abbastanza grande da poter creare 3 o 4 isole su di esso. Ogni isola servirà per metterci sopra un mezzo limone tagliato.

Passaggio 2: preparare l'elettrodo di zinco

Quindi, apri alcune celle di dimensioni AA da 1,5 V per le strisce di zinco e pulisci con carta vetrata e filo di saldatura su ciascuna striscia.

Passaggio 3: disporre gli elettrodi

Sul PCB in rame nudo, tagliare le isole con una lima o un seghetto e saldare l'altra estremità del filo dalla striscia di zinco a ciascuna isola di rame. Per una cella, hai bisogno di mezzo limone e un'isola di rame e una striscia di zinco.

Passaggio 4: aggiungere i limoni agli elettrodi

Metti i limoni su ogni isola di rame con il taglio rivolto verso il basso come mostrato di seguito. Praticare delle incisioni nei limoni per inserire le strisce di zinco. La foto sotto mostra tre celle in uso.

Passaggio 5: assemblare il circuito del microcontrollore AVR Tiny

Collegare lo schema elettrico mostrato qui su una breadboard. La scelta del tipo V di AVR è importante. Ad esempio, Tiny13V è molto appropriato per un tale esperimento, poiché il tipo V di AVR è valutato per funzionare fino a una tensione di alimentazione di 1,8 V.

Passaggio 6: programmare il microcontrollore AVR Tiny

L'AVR è programmato utilizzando STK500 in modalità di programmazione seriale ad alta tensione (HVSP). Le impostazioni dei fusibili sono come mostrato qui. Il codice C è breve e dolce:#includevolatile uint8_t i=0;int main(void){ DDRB=0b00001000; PORTAB=0b00000000; while(1) { PORTB=0b00000000; per(i=0;i<254;i++); PORTAB=0b00001000; per(i=0;i<254;i++); } restituisce 0;}

Passaggio 7: prestazioni della batteria

Viene commutato solo un bit (bit PB3 sul Pin 2).

Le prestazioni della batteria al limone (temperatura ambiente 30 gradi Celsius) sono state misurate come segue: Numero di celle: 4 Tensione a circuito aperto: 3,2 V Corrente di cortocircuito: 1,2 mA Tensione con AVR TIny13V e carico LED: 2,5 V Tensione con AVR TIny13V e LED carico dopo 3 ore di funzionamento continuo: 1,9 V Numero di celle: 3 Tensione a circuito aperto: 2,3 V Corrente di cortocircuito: 1,0 mA Tensione con AVR TIny13V e carico LED: 1,89 V Tensione con AVR TIny13V e carico LED dopo 3 ore di funzionamento continuo: Non misurato

Passaggio 8: Achtung

Un breve video di questo circuito azionato con la batteria al limone è disponibile su YouTube. I microcontrollori AVR sono dispositivi molto frugali e possono funzionare a una tensione fino a 1,8 V. Anche il consumo di corrente è molto ridotto e l'intero circuito, compresa la corrente del LED, può essere gestito con una batteria alla frutta. Abbi cura di smaltire i materiali, in particolare le strisce di zinco, senza contaminare l'ambiente circostante. Non riutilizzare i limoni per nessuno scopo dopo l'esperimento. In particolare, non mangiare i limoni usati dopo l'esperimento. Sebbene questo esperimento sia innocuo e possa essere eseguito dai bambini, è meglio farlo sotto la supervisione di un adulto. Gli autori non possono essere ritenuti responsabili per eventuali lesioni derivanti da tale esperimento.

Passaggio 9: riferimenti

Anurag Chugh ha collaborato con Yours Truely per questo esperimento e configurazione. I seguenti riferimenti sono stati utili per eseguire questo esperimento:1. Potere della frutta2. Scheda tecnica Atmel AVR Tiny13