Réalisation d'une burette automatique (Groupe D)

Réalisation d'une burette automatique par mesure d'intensitéde optiqueniveau de solution

Projet MUCI803 : Optimisation et contrôle des procédés (groupe D)

Membres du groupe : 

SelinAnis CENGIZBEKHOUKHE (selin.cengiz@etu.Anis_Rabah.Bekhoukhe@etu.sorbonne-universite.fr)

AnisSelin BEKHOUKHECENGIZ (Anis_Rabah.Bekhoukhe@etu.selin.cengiz@etu.sorbonne-universite.fr)

Thomas SU (Thomas.Su@etu.sorbonne-universite.fr)

Steeve VONGSOUPHY (steeve.vongsouphy@etu.sorbonne-universite.fr)

Formation : M2 ChimieChimie, parcours ingénierie chimique

Date : 21/10/2024 à Janvier 2025

Contexte

LesDans burettesle sont utilisées lorscadre de dosages, permettant de connaître la concentration d'une solution. Pour cela, on utilise un réactif (dont la concentration est connue et qui réagit avec l'espèce deprojet, concentrationnous inconnue)avons qu'on met dans la burette, avec en dessous, un bécher ou un erlenmeyer contenant un volume connu de l'espèce dont on cherche la concentration. Pour trouver cela, il faut d'abord trouver l'équivalence, c'est-à-dire le volume de l'espèce de concentration connue à laquelle la réaction commence à se produire, sa détermination dépend du type de dosage appliqué. Après détermination de l'équivalence, il faudra ensuite faire un bilan molaire pour déterminer la concentration.

Le dosage par colorimétrie est un type de dosage dans laquelle on ajoute, un indicateur coloré en plus dans le bécher, et cela avant de commencer le dosage. Le technicien doit ouvrir le robinet jusqu'à l'équivalence qui se manifeste par un changement de couleur important et soudain. Ce procédé nécessite d'être très précis afin de ne pas manquer l'équivalence, en effet un simple manque de réactivité peut avoir des répercussions sur le résultat de la concentration mais il nécessite aussi de faire attention au débit d'écoulement afin que le technicien ait le temps de l'observer et de fermer le robinet à temps.

L'objectif de notre projet sera de réaliserconçu une burette automatique équipée d’un capteur de niveau afin de pouvoirremplir éliminerun récipient jusqu’à un volume précis. L’objectif de ce projet est de réaliser un système capable de délivrer automatiquement un liquide, en ajustant le débit en fonction du niveau de remplissage mesuré. Pour ce faire, nous avons utilisé une carte Arduino et un breadboard pour assembler les incertitudescomposants reliéesnécessaires, tels qu’un capteur de niveau et un système de commande du débit. Ce projet répond à l'opérateur.un besoin fréquent dans les laboratoires de chimie, où la précision du dosage et la répétabilité des mesures sont primordiales. En réalisant ce dispositif, nous avons pu mettre en pratique mes connaissances en électronique, programmation et instrumentation, tout en prenant en compte les impératifs de sécurité et de fiabilité.

Matériel utilisé 

• Burette de 30 mL
• Servomoteur
• MesureCapteur d'intensitéde optiquedistance (radar)
• Carte Arduino
• Breadboard
• Fils de connexion
• Module MOS
• LED
• Colorants alimentaires
• Fond de bouteille en plastique coupé
• Résistance
• Pompe
  

MachinesAppareils utiliséess

• Imprimante 3D Prusa MK4S
• Découpeuse laser Trotec Speedy 100
• Perceuse 
• Scie 
• Pistolet à colle

Présentation de la burette automatique

Nous allons réaliser la burette automatique dans le cas d'unune dosagedilution par colorimétrie,automatisée, elle sera équipée d'un modèle 3D (à imprimer) à fixer au robinet : elle jouera le rôle de la main et sera connectée à un servomoteur.

Ce servomoteur sera relié à un système de régulation (comportant une carte Arduino, le module MOS) qui sera relié au capteur optique.de niveau. La burette sera remplie d'une solution de colorant bleu et le récipient se trouvant en dessous de la burette sera remplie de la même solution au fur et à mesure que le robinet de colorantla rougeburette etsera comporteraautomatiquement uneouverte. hélice imprimée permettant de mélanger les solutions.

Lorsque le changementniveau de couleursolution désiré sera détecté : le servomoteur sera activé et fermera donc la burette.

Journal de bord

21/10/24 : 

Nous avons tout d'abord commencé par récupérer le matériel qui nous sera utile lors de ce projet. Ensuite, nous nous sommes installés au FabLab afin de réfléchir au contexte, au but ainsi qu'à l'utilité de la burette automatique. Ensemble, nous avons imaginé quelles fonctions doit remplir la burette automatique, ce qui nous a permis de faire une liste des étapes que doit suivre notre dispositif. Nous avons également commencé à faire les branchements électroniques ainsi qu'à réfléchir aux codes à pour notre Arduino. Nous avons fait une liste du matériel qui nous manquait et transmis à notre tuteur.

25/11/24 :

Nous avons reçu le matériel que nous avions demandé, donc nous avons retrouvé notre tuteur pour le récupérer. Nous avons ensuite débuté les bons branchements électroniques au FabLab avec le bon matériel. Nous avons également modélisé une pièce mélangeur pour notre solution sur un logiciel 3D et avons réussi à l'imprimer. Nous avons aussi commencé la modélisation du dispositif qui permet la connexion entre le robinet de la burette et le servomoteur. Le code Arduino a également été entamé. 

20/12/24

Nous avons poursuivi nos travaux de câblage, nous avons collé l'hélice fabriquée sur le DC moteur, et nous avons aussi poursuivi la modélisation du dispositif permettant de manipuler la burette.

08/01/25

La modélisation du modèle permettant la connexion entre le servomoteur et le robinet de la burette a été réalisée. Cette pièce a été réalisée grâce au logiciel de Blender. Nous l'avons imprimé avec l'imprimante Raise3DPro, cependant les fentes sur la pièce 3d sont trop petites.

15/01/25

La modélisation de l'actionneur a été ajustée et la pièce a été réimprimée. Nous avons réussi à placer la nouvelle pièce sur la burette et le servomoteur. Nous avons commencé la conception de notre palette (placement des différentes pièces, plaquette comportant nos noms, QR code...), ainsi que la calibration du capteur de lumière. Nous avons décidé de changer de mode de fonctionnement de la burette en raisonnant sur l'intensité de la couleur rouge : la consigne sera une intensité, et la burette fermera lorsque cette intensité sera atteinte. 

24/01/25

Lorsque nous essayons de calibrer le capteur de lumière, Arduino IDE nous donne des valeurs aberrantes : La valeur que donne le capteur pour une certaine couleur (ici le rouge) normalement diminue en fonction de l'intensité de celle-ci, mais ceci est avéré sur une surface solide, en effet lorsque nous l'essayons dans de l'eau coloré en rouge, les valeurs ne donnent pas les valeurs espérées, nous avons donc conclu qu'il n'est pas fait pour des liquides transparent. Nous avons en parallèle poursuivi les branchements et la conception de la palette.

27/01/25

Pour régler ce problème de transparence, M. Lanis (notre tuteur) nous a conseillé d'opacifier le milieu avec du lait, cependant cela ne marche pas non plus, nous avons donc conclu que le capteur marche uniquement avec des surfaces solides. Nous avons ensuite essayé la burette avec le pH-mètre en utilisant du vinaigre, et fermer la burette dès qu'on a le pH voulu. La valeur du pH est censé diminuer avec l'ajout de vinaigre sauf que la valeur ne cesse d'osciller au lieu de diminuer linéairement. En voyant que le pH-mètre était défectueux nous avons décidé de faire une burette volumétrique : imposer un volume désiré et faire arrêter le burette dès que ce volume est atteint. En parallèle, nous avons commencé les premières installations sur la maquette.

29/01/25

Nous avons fait la découpe du support qui a permis de fixer la burette ainsi que le capteur de niveau et le servomoteur. En parallèle, tous les composants ont été rassemblés et tous les branchements ont été faits afin de tester le fonctionnement du code ainsi que du système. Tout fonctionnait bien, ce qui a confirmé notre volonté de faire une burette volumétrique.

30/01/25

Nous avons modélisé la plaquette contenant le nom du projet, nos noms ainsi qu'un QR code redirigeant les utilisateurs sur cette page. Ensuite, la découpeuse laser a été utilisée faire la gravure sur une chute de bois du type MDF 6mm. La maquette a été rassemblée entièrement et les essais du système ont été conduits. Nous avons détecté une erreur dans le code que nous avons vite réussi à corriger.

Code Arduino

Schéma des branchements

Photos de la maquette