Ordenador a fuego abierto: sin enchufes ni baterías, solo llamas y un motor del siglo XIX

Un entusiasta de Reddit con el seudónimo PickentCode ensambló un ordenador sin enchufe, batería ni panel solar. La máquina en miniatura obtiene electricidad de un motor Stirling, que debe calentarse con llama abierta. Con apenas 150 mW de potencia, el sistema ejecuta juegos, corre programas y permite escribir código directamente en el teclado integrado.

El motor Stirling funciona aprovechando la diferencia de temperatura. El inventor escocés Robert Stirling patentó el diseño en 1816. Se calienta un extremo de un cilindro hermético, y el gas en su interior se expande y contrae según cambia la temperatura. La presión mueve el pistón, el pistón pone en movimiento el volante, y un pequeño generador convierte la rotación en corriente eléctrica. A diferencia de un motor de combustión interna, el combustible no arde dentro del cilindro de trabajo.

PickentCode dedicó alrededor de un mes al diseño, montaje y programación. Primero preparó la disposición tridimensional en Blender para ubicar el motor, la pantalla, el teclado y los controles, luego ensambló una carcasa de madera. Decoró las placas laterales con un grabador láser casero: en la madera aparecieron el retrato de Robert Stirling y el esquema de la patente de 1816. Las cubiertas de la electrónica, las piezas pequeñas y las capuchas de las teclas se fabricaron en impresora 3D. Las tuberías decorativas las hizo con viejas mangueras de ducha y las cubrió con pintura dorada.

La parte informática se construyó sobre el microcontrolador ESP32-C3. A la placa conectaron una pantalla OLED monocroma de 2,42 pulgadas con resolución de 128 × 64 píxeles y un teclado de 16 botones. El generador entrega un voltaje inestable, por lo que añadieron pequeños condensadores al circuito que suavizan sus fluctuaciones.

Se puede controlar el voltaje mediante un voltímetro analógico en el panel frontal. El instrumento está conectado en paralelo al circuito. Junto a él hay dos interruptores de palanca: uno enciende la electrónica principal y el otro suministra energía al voltímetro. Mientras la llama calienta el motor, el usuario ve simultáneamente la rotación del volante y la lectura del voltaje.

La limitación más severa del proyecto la impone el generador. El motor genera solo 150 mW, o 0,15 W. Esa potencia no es suficiente ni siquiera para muchos dispositivos de baja potencia habituales, por lo que PickentCode redujo el consumo de energía en literalmente todos los puntos posibles. El Wi-Fi y el Bluetooth están completamente desactivados, la luminosidad de la pantalla OLED se redujo y la frecuencia del procesador varía según la carga.

Al actualizar la imagen y procesar comandos, el ESP32-C3 funciona a hasta 80 MHz. Cuando el programa está en el ciclo principal y casi no hace nada, la frecuencia se reduce hasta 10 MHz. Ese modo ayuda a no gastar la limitada energía del generador durante los periodos de inactividad.

La parte de software se basó en CHIP-8. Históricamente, CHIP-8 se considera un lenguaje interpretado sencillo cuyos programas se ejecutan dentro de una máquina virtual. La arquitectura apareció en la década de 1970 y requiere muy pocos recursos de cómputo, por lo que es adecuada para microcontroladores con restricciones severas de alimentación. En el proyecto de PickentCode funciona su propia máquina virtual CHIP-8.

Cargaron previamente en la memoria Tetris, Snake y Pong. El ESP32-C3 procesa simultáneamente las pulsaciones del teclado de 16 botones, ejecuta las instrucciones del programa y muestra gráficos monocromos en la pantalla. La energía que el pequeño generador obtiene del volante giratorio es suficiente para el funcionamiento de todo el sistema.

El autor añadió también un editor de código integrado. Mediante el teclado se pueden introducir manualmente los códigos de operación CHIP-8 y luego ejecutar el programa escrito directamente en el dispositivo. Por eso el proyecto no se limita a los juegos precargados: el usuario puede crear sus propios pequeños programas sin conectar otro ordenador.

Los motores Stirling ya se habían utilizado en experimentos informáticos, pero anteriormente el sentido de la conversión de energía era distinto. En uno de los proyectos, un pequeño motor recibía calor de un sistema con AMD Ryzen Threadripper 3970X. La diferencia de temperatura hacía girar el mecanismo, que, según el autor del experimento, alcanzaba aproximadamente 200 revoluciones por minuto con una temperatura ambiente de alrededor de 20 °C. La construcción no fue un reemplazo completo de la refrigeración convencional.

PickentCode utilizó el motor Stirling como fuente de alimentación. Mientras se mantenga la diferencia de temperatura, el volante mueve el generador y el microcontrolador recibe los 150 mW necesarios y continúa ejecutando código.