ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR จิ๋วทำงานบนแบตเตอรี่ผลไม้: 9 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:08

ผักและผลไม้บางชนิดที่เรากินเข้าไปสามารถนำมาผลิตกระแสไฟฟ้าได้ อิเล็กโทรไลต์ในผักและผลไม้หลายชนิด ร่วมกับอิเล็กโทรดที่ทำจากโลหะต่างๆ สามารถใช้ทำเซลล์ปฐมภูมิได้ หนึ่งในผักที่หาได้ง่ายที่สุด มะนาวที่แพร่หลายสามารถใช้ทำเซลล์ผลไม้ร่วมกับขั้วไฟฟ้าทองแดงและสังกะสีได้ แรงดันขั้วที่ผลิตโดยเซลล์ดังกล่าวคือประมาณ 0.9V ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ผลิตโดยเซลล์ดังกล่าวขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวของอิเล็กโทรดที่สัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์ ตลอดจนคุณภาพ/ประเภทของอิเล็กโทรไลต์

ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ชั้นนำที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งมีมาเกือบทศวรรษแล้ว เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีการเพิ่มอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำลงในตระกูล AVR ซึ่งเรียกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ PicoPower AVR ในคำแนะนำนี้ เราแสดงให้เห็นว่าแม้แต่อุปกรณ์ AVR ปกติก็สามารถตั้งค่าและตั้งโปรแกรมให้ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ผลไม้ได้อย่างไร

ขั้นตอนที่ 1: การเตรียมแบตเตอรี่ผลไม้

สำหรับแบตเตอรี่ เราต้องการมะนาวสองสามลูกสำหรับอิเล็กโทรไลต์และชิ้นส่วนของทองแดงและสังกะสีเพื่อสร้างอิเล็กโทรด สำหรับทองแดง เราแค่ใช้ PCB เปล่า และสำหรับสังกะสี มีสองสามตัวเลือก: ใช้ตะปูชุบสังกะสีหรือแถบสังกะสี เราเลือกใช้แถบสังกะสีที่สกัดจากแบตเตอรี่ 1.5V เริ่มต้นด้วยแผ่น PCB เปล่า ขนาดของ PCB ควรมีขนาดใหญ่พอที่จะสร้างเกาะได้ 3 หรือ 4 เกาะ แต่ละเกาะจะถูกนำมาใช้เพื่อวางมะนาวผ่าครึ่งบนนั้น

ขั้นตอนที่ 2: เตรียมสังกะสีอิเล็กโทรด

ถัดไป เปิดเซลล์ขนาด 1.5V AA สองสามเซลล์สำหรับแถบสังกะสี และทำความสะอาดด้วยกระดาษทรายและลวดบัดกรีในแต่ละแถบ

ขั้นตอนที่ 3: จัดเรียงอิเล็กโทรด

บน PCB ทองแดงเปลือย ให้ตัดเกาะด้วยตะไบหรือเลือยตัดโลหะ แล้วบัดกรีปลายอีกด้านของลวดจากแถบสังกะสีไปยังเกาะทองแดงแต่ละเกาะ สำหรับหนึ่งเซลล์ คุณต้องใช้มะนาวครึ่งลูก ทองแดงหนึ่งเกาะ และสังกะสีหนึ่งแถบ

ขั้นตอนที่ 4: เพิ่มมะนาวลงในอิเล็กโทรด

วางมะนาวไว้บนเกาะทองแดงแต่ละเกาะโดยคว่ำหน้าลงดังที่แสดงด้านล่าง ทำแผลในมะนาวเพื่อใส่แถบสังกะสี ภาพด้านล่างแสดงสามเซลล์ที่ใช้

ขั้นตอนที่ 5: ประกอบวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาดเล็กของ AVR

ต่อแผนภาพวงจรที่แสดงไว้บนกระดานขนมปัง การเลือก AVR ชนิด V เป็นสิ่งสำคัญ ตัวอย่างเช่น Tiny13V เหมาะสมมากสำหรับการทดลองดังกล่าว เนื่องจาก AVR ชนิด V ได้รับการจัดอันดับให้ทำงานที่แรงดันไฟ 1.8V ของแหล่งจ่ายไฟ

ขั้นตอนที่ 6: ตั้งโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR Tiny

AVR ได้รับการตั้งโปรแกรมโดยใช้ STK500 ในโหมด High Voltage Serial Programming (HVSP) การตั้งค่าฟิวส์เป็นไปตามที่แสดงไว้ที่นี่ รหัส C นั้นสั้นและน่าสนใจ:#includevolatile uint8_t i=0;int main(void){ DDRB=0b00001000; PORTB=0b00000000; ในขณะที่ (1) { PORTB=0b00000000; สำหรับ(i=0;i<254;i++); PORTB=0b00001000; สำหรับ(i=0;i<254;i++); } คืนค่า 0;}

ขั้นตอนที่ 7: ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

เพียงหนึ่งบิต (บิต PB3 บนพิน 2) กำลังถูกสลับ

ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่มะนาว (อุณหภูมิห้อง 30 องศาเซลเซียส) วัดได้ดังนี้: จำนวนเซลล์: 4 แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด: 3.2V กระแสไฟลัดวงจร: 1.2mA แรงดันไฟฟ้าพร้อม AVR TIny13V และโหลด LED: 2.5V แรงดันไฟฟ้าพร้อม AVR TIny13V และ LED โหลดหลังจากใช้งานต่อเนื่อง 3 ชั่วโมง: 1.9V จำนวนเซลล์: 3 แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด: 2.3V กระแสไฟลัดวงจร: 1.0mA แรงดันไฟฟ้าพร้อม AVR TIny13V และโหลด LED: 1.89V แรงดันไฟฟ้าพร้อม AVR TIny13V และโหลด LED หลังจากใช้งานต่อเนื่อง 3 ชั่วโมง: ไม่ได้วัด

ขั้นตอนที่ 8: Achtung

วิดีโอสั้น ๆ ของวงจรนี้ที่ใช้แบตเตอรี่มะนาวมีอยู่ใน YouTube ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR เป็นอุปกรณ์ที่ประหยัดมากและสามารถทำงานได้ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำถึง 1.8V ปริมาณการใช้กระแสไฟฟ้ายังน้อยมาก และสามารถจัดการวงจรทั้งหมดรวมถึงกระแสไฟ LED ได้ด้วยแบตเตอรี่ผลไม้ ระมัดระวังในการทิ้งวัสดุ โดยเฉพาะแถบสังกะสีอย่างระมัดระวังโดยไม่ทำให้สภาพแวดล้อมของคุณปนเปื้อน ห้ามนำมะนาวกลับมาใช้ใหม่เพื่อวัตถุประสงค์ใดๆ หลังการทดลอง โดยเฉพาะอย่ากินมะนาวที่ใช้แล้วหลังการทดลอง แม้ว่าการทดลองนี้จะไม่เป็นอันตรายและเด็กสามารถทำได้ แต่ควรทำภายใต้การดูแลของผู้ใหญ่ ผู้เขียนไม่สามารถรับผิดชอบต่อการบาดเจ็บที่เกิดจากการทดลองดังกล่าวได้

ขั้นตอนที่ 9: การอ้างอิง

Anurag Chugh ร่วมมือกับ Yours Truely สำหรับการทดลองและการตั้งค่านี้ ข้อมูลอ้างอิงต่อไปนี้มีประโยชน์ในการทำการทดลองนี้:1 พลังผลไม้2. เอกสารข้อมูล Atmel AVR Tiny13