Winziger AVR-Mikrocontroller läuft auf einer Fruchtbatterie - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Ein Teil des Obsts und Gemüses, das wir essen, kann zur Stromerzeugung verwendet werden. Die Elektrolyte in vielen Obst- und Gemüsesorten können zusammen mit Elektroden aus verschiedenen Metallen zur Herstellung von Primärzellen verwendet werden. Als eines der am leichtesten erhältlichen Gemüse kann die allgegenwärtige Zitrone zusammen mit Kupfer- und Zinkelektroden verwendet werden, um eine Fruchtzelle herzustellen. Die von einer solchen Zelle erzeugte Klemmenspannung beträgt etwa 0,9 V. Die von einer solchen Zelle erzeugte Strommenge hängt von der Oberfläche der Elektroden in Kontakt mit dem Elektrolyten sowie von der Qualität/Art des Elektrolyten ab.

Der AVR-Mikrocontroller ist ein führender Low-Power-Mikrocontroller, der seit fast einem Jahrzehnt auf dem Markt ist. Vor kurzem wurden der AVR-Familie neue Geräte mit geringerer Leistung hinzugefügt, die als PicoPower AVR-Mikrocontroller bezeichnet werden. In diesem anweisbaren zeigen wir, wie sogar die regulären AVR-Geräte eingerichtet und programmiert werden können, um eine Fruchtbatterie zu entladen.

Schritt 1: Vorbereiten der Fruchtbatterie

Für die Batterie brauchen wir ein paar Zitronen für den Elektrolyten und Kupfer- und Zinkstücke, um die Elektroden zu bilden. Für das Kupfer verwenden wir nur eine blanke Leiterplatte und für das Zink gibt es einige Möglichkeiten: Verwenden Sie verzinkte Nägel oder Zinkstreifen. Wir haben uns für Zinkstreifen entschieden, die aus einer 1,5-V-Batterie extrahiert wurden. Beginnen Sie mit einem Stück blanker Leiterplatte. Die Größe der Leiterplatte sollte groß genug sein, damit Sie 3 oder 4 Inseln darauf erstellen können. Auf jede Insel wird eine halbgeschnittene Zitrone gelegt.

Schritt 2: Bereiten Sie die Zinkelektrode vor

Als nächstes öffnen Sie einige 1,5-V-AA-Zellen für die Zinkstreifen und reinigen Sie sie mit Sandpapier und Lötdraht an jedem Streifen.

Schritt 3: Ordnen Sie die Elektroden an

Schneiden Sie auf der blanken Kupferplatine Inseln mit einer Feile oder Bügelsäge und löten Sie das andere Ende des Drahtes vom Zinkstreifen an jede Kupferinsel. Für eine Zelle benötigen Sie eine halbe Zitrone und eine Insel aus Kupfer und einen Zinkstreifen.

Schritt 4: Zitronen zu den Elektroden hinzufügen

Legen Sie die Zitronen mit der Schnittfläche nach unten auf jede Kupferinsel, wie unten gezeigt. Machen Sie Einschnitte in die Zitronen, um die Zinkstreifen einzuführen. Das Foto unten zeigt drei verwendete Zellen.

Schritt 5: Bauen Sie die AVR Tiny Microcontroller-Schaltung zusammen

Verdrahten Sie den hier gezeigten Schaltplan auf einem Steckbrett. Die Wahl des V-Typs des AVR ist wichtig. Tiny13V ist beispielsweise für ein solches Experiment sehr geeignet, da der AVR-Typ V so ausgelegt ist, dass er bis auf eine Versorgungsspannung von 1,8 V herunterarbeitet.

Schritt 6: Programmieren Sie den AVR Tiny Microcontroller

Der AVR wird mit STK500 im High Voltage Serial Programming (HVSP)-Modus programmiert. Die Sicherungseinstellungen sind wie hier gezeigt. Der C-Code ist kurz und bündig:#includevolatile uint8_t i=0;int main(void){ DDRB=0b00001000; PORTB=0b00000000; while(1) {PORTB=0b00000000; for(i=0;i<254;i++); PORTB=0b00001000; for(i=0;i<254;i++); } 0 zurückgeben;}

Schritt 7: Batterieleistung

Es wird nur ein Bit (Bit PB3 an Pin 2) umgeschaltet.

Die Leistung der Zitronenbatterie (Umgebungstemperatur 30 Grad Celsius) wurde wie folgt gemessen: Anzahl der Zellen: 4 Leerlaufspannung: 3,2 V Kurzschlussstrom: 1,2 mA Spannung mit AVR TIny13V und LED-Last: 2,5 V Spannung mit AVR TIny13V und LED Last nach 3 Stunden Dauerbetrieb: 1,9 V Zellenanzahl: 3 Leerlaufspannung: 2,3 V Kurzschlussstrom: 1,0 mA Spannung mit AVR TIny13V und LED-Last: 1,89 V Spannung mit AVR TIny13V und LED-Last nach 3 Stunden Dauerbetrieb: Nicht gemessen

Schritt 8: Achtung

Ein kurzes Video dieser Schaltung, die mit der Zitronenbatterie betrieben wird, ist auf YouTube verfügbar. AVR-Mikrocontroller sind sehr sparsame Geräte und können mit einer Spannung von bis zu 1,8 V betrieben werden. Auch die Stromaufnahme ist sehr gering und der gesamte Stromkreis inklusive LED-Strom kann mit einer Fruchtbatterie bewältigt werden. Achten Sie darauf, die Materialien, insbesondere die Zinkstreifen, sorgfältig zu entsorgen, ohne Ihre Umgebung zu verschmutzen. Verwenden Sie die Zitronen nach dem Experiment für keinen Zweck wieder. Essen Sie insbesondere die verbrauchten Zitronen nach dem Experiment nicht. Obwohl dieses Experiment harmlos ist und von Kindern durchgeführt werden kann, wird es am besten unter Aufsicht von Erwachsenen durchgeführt. Die Autoren können nicht für Schäden verantwortlich gemacht werden, die aus einem solchen Experiment resultieren.

Schritt 9: Referenzen

Anurag Chugh hat bei diesem Experiment und Aufbau mit Yours Truely zusammengearbeitet. Die folgenden Referenzen waren bei der Durchführung dieses Experiments nützlich: 1. Fruchtkraft2. Atmel AVR Tiny13 Datenblatt