L’Atelier de Recherche Encadrée consiste à concevoir, construire et tester des appareils de chimie-physique « classique » ; à appliquer des connaissances physique et chimique aux principes de fonctionnement des instruments. Il permet aux étudiants de découvrir certaines méthodes comme l’usinage numérique et l’électronique.

Notre projet est la réalisation d’un pH-Conductimètre (appareil mesurant le pH et la conductivité de solutions). Afin de fabriquer cet appareil, nous avons deux mois et un budget de 200 euros. Ce dossier permet de résumer la réalisation de ce projet : description du projet, comment nous avons procédé, les difficultés rencontrées, comment nous y avons remédié…

Dans un premier temps nous avons fait des recherches sur internet en lien avec notre projet (conductimètre, pH et température) ; mais aussi sur l’utilisation de certains programmes et outils encore inconnus (Arduino, OpenScad, wiki…).

Nous nous sommes par la suite concentrées sur le conductimètre où notre principal problème a été la compréhension de la lecture d’une tension entre deux bornes. Une fois cela compris, nous avons terminé le programme et le montage assez rapidement.

Puis, nous nous sommes attelées à la tâche du pH-mètre. La difficulté de cette tâche était l’étalonnage. Comme expliqué dans la première partie, il nous a fallu un programme utilisant deux boutons poussoirs : un pour le pH 4 et l’autre pout le pH 7. Il fut difficile de contrôler deux boutons pour deux informations différentes.

Parallèlement à la réalisation du pH-mètre et du conductimètre, deux membres du groupe ont travaillé sur la température. Malgré un montage réussi du thermocouple (outil permettant de mesurer la température), nous avons décidé d’abandonner cette idée, car nous n’avons pas reçu l’amplificateur nécessaire au montage à temps. Nous avons donc trouvé une meilleure solution : l’utilisation d’un simple capteur de température rendu imperméable pour aller dans l’eau.

Lorsque ces trois montages ont commencé à prendre forme nous nous sommes concentrées sur deux autres aspects de notre appareil :

• D’un bouton (commutateur) permettant d’allumer et éteindre l’ensemble du pH-Conductimètre. Nous avons en premier lieu réalisé un montage et programme permettant d’allumer et éteindre une LED grâce à un commutateur. Nous n’avons malheureusement pas réussi à faire de même pour l’ensemble de l’appareil.
• D’un écran LCD permettant d’afficher les trois valeurs suivantes : le pH, la conductivité et la température. On a facilement réussi à trouver un montage et un programme fonctionnels (beaucoup d’informations concernant les écrans LCD liés à Arduino se trouvaient sur internet).

Nous avons ensuite procédé à quelques tests au Fablab avec de l’eau du robinet pour la lecture des ces trois mesures. Nous avons pu également faire des tests au laboratoire de chimie (des solutions tampons pour le pH et des solutions références pour la conductivité étaient à notre disposition). Ces tests ont souvent été des échecs, nous avons donc dû régulièrement modifié certains programmes et montages pour remédier à cela.

Enfin, nous nous sommes occupées en tout dernier du boitier et d’un support permettant de tenir nos deux sondes pH qui étaient séparées.

Au début du projet, nous avons tous fait des recherches sur internet afin d’en savoir d’avantage sur le pH et la conductivité. Par la suite, suivant les compétences de chacune nous nous sommes réparties les tâches de la façon suivante :

• Sarika JOSHI et Laura RAJKOWSKI se sont occupées de toute la programmation et des montages électroniques.
• Mira GOURARI s’est occupée de tout ce qui concerne les recherches sur le fonctionnement de notre appareil.
• Priya VIAS a travaillé sur le wiki, sur le diagramme de GANTT, et sur les recherches d’informations.
• Laura CAURETTE a travaillé, en plus du wiki et des informations sur notre capteur de température.

Lors de la construction de notre projet, nous avons rencontré certaines difficultés telels que :

• Une mauvaise organisation au début de notre projet. En effet, à cause d’un manque d’organisation nous avancions très peu à chaque séance d’ARE, également lorsque l’on se rendait au Fablab en plus des séances. Nous avons donc dû travailler énormément vers la fin et changer d’organisation pour rattraper ce retard.

• L’utilisation et l’apprentissage d’un langage de programmation inconnu en très peu de temps a été également notre principale difficulté.

• La compréhension de certains principes nous a également posé problème :

Nous nous sommes rendues compte lorsque nous avons testé notre conductimètre dans un laboratoire de chimie que l’on mesurait la conductance alors que c’est la conductivité qui nous intéressait. Nous avons eu des problèmes concernant la programmation de l’étalonnage du pH, qui s’est avéré plus compliqué que ce que nous pensions. Nous remercions Alexandre Secret qui nous a éclairées pour cette partie.

Nous avons apprécié le fait que les membres du Fablab soient réellement disponibles et à notre écoute. Le fait que nous puissions nous soutenir et nous aider entre groupe était également agréable.

Malgré le fait que ce projet n’était pas notre premier choix, nous sommes réellement contentes que celui-ci nous soit attribué. En effet, ce fut intéressant de travailler sur cette construction, nous avons appris des choses très enrichissantes : comme une nouvelle base en électronique, la compréhension d’Arduino, le travail en équipe, la découverte de certains outils et matériels…

La réalisation de notre projet a été une très bonne expérience. Nous avons appris de nombreuses choses :

• Nouvelle base en électronique,
• Découverte de l’Arduino, de l’impression 3D et de la découpeuse laser,
• Utilisation de nouveaux programmes,
• Maintien d’une page internet…

De plus, malgré les nombreuses difficultés que nous avons rencontré et certains moments de désespoir, ce fut très gratifiant de pouvoir construire un appareil de mesure.

Enfin, nous remercions vivement toutes les personnes qui nous ont aidées : Alexandre SECRET, Andreas FERON, Emmanuel THIERY, Yanis MAZOUZ (membre du staff) et également les groupes qui ont fabriqué le titrimètre et le détecteur de gaz.