FablabSU

10/06/14: Recherche documentation quant à l'élaboration du potentiostat.

11/06/14: Familiarisation avec le circuit imprimé Arduino; quelques exemples vu tel que comment faire clignoter une LED par le biais d'un programme.

12/06/14: Par rapport à la figure n°5 du document An Inexpensive Field Portable Programmable Potentiostat - Ashwini Vittal Gopinath and Dale Russell, Chem. Educator2005,10,1-6.

On note que l'on peut remplacer le MAX 5354 par un PWM.

Super simple 10 bit DAC for the Arduino

Pour pouvoir utiliser cette méthode, il faut:

• Télécharger et installer la bibliothèque “TimerOne” mentionnée dans le lien
• Décompresser le fichier zip dans MesDocuments/Arduino/Libraries/TimerOneCpp
• Décompresser le fichier zip dans MesDocuments/Arduino/Libraries/TimerOneH
• Vérifier que les nouvelles bibliothèques apparaîssent dans le logiciel Arduino en allant dans Croquis/ImporterBibliothèque/TimerOne

Dans mon cas, le logiciel Arduino trouve des erreurs concernant la bibilothèque TimerOneH, ce dernier ne reconnaît pas la bibliothèque en question.

13/06/14: On recopie le programme précédant dans le logiciel Arduino que l'on enregistre. Un fichier est donc crée sur le bureau de l'ordinateur. On transfère les fichiers TimerOne.H et TimerOne.Cpp dans ce document, ceci nous permet de changer la première ligne du programme soit les <> sont remplacés par des “”. Le signal observé sur l'oscilloscope est un signal continue.

J'ai ensuite effectué des recherches sur les différents types d'amplificateurs opérationnels (AOP) existant afin de les identifiés par rapport au circuit de la figure 5 représentée précédemment. On note cinq grands types d'AOP:

• Montage suiveur
• Montage comparateur
• Montage sommateur
• Montage multiplicateur
• Montage intégrateur

16/06/14: On identifie les différents montages d'AOP présents sur le schéma de la figure 5.

• AOP1: multiplicateur non inverseur
• AOP2: comparateur
• AOP3: suiveur
• AOP4: comparateur inverseur
• AOP5: amplificateur différentiel (inverseur)

On peut remplacer les quatres AOP LM148 par un quad AOP LM348.

Dans un premier temps on effectue le montage du premier AOP en prenant des résistances identiques les unes aux autres et égales à 1kOhm et un potentiomètre réglable.

                                            Montage ampli op n°1

Voir les différentes branches du quad AOP

17/06/14: On effectue le montage des AOP2, 3 et 4.

                                            Montage ampli op n°2

                                            Montage ampli op n°3

                                            Montage ampli op n°4

18/06/14: On effectue le montage de l'AOP5 qui est un amplificateur différentiel

                                            Montage ampli op n°5

Or on remarque que si toutes les résistances sont égales il n'y aura pas d'amplification car la formule se simplifie

Voir formule amplificateur différentiel

19/06/14: Nous avons décidé de nous pencher sur un deuxième article: Réalisation d'un potentiostat; tracé de courbes intensité/potentiel - Michel DELUZARCHE et Etienne ZIMMERLIN.

On compare le montage ci-dessus au montage du premier article et on note de nombreuses similitudes entre les deux montages. On choisit, pour un aspect pratique, de reproduire le schéma ci-dessus, que l'on divise en 2 parties:

• Les 3 AOP reliés aux éléctrodes d'une part (AOP A, B et C)
• Le montage permettant d'obtenir un signal entre 0 et +5V afin d'alimenter l'arduino (se situant sur la même breadbord que les AOP précédant dans les photos suivantes)
• Enfin, le montage simulant la présence des électrodes d'autre part

20/06/14: On essaie donc de “changer” l'AOP D du montage précédant par un AOP suiveur avec offset et avec des résistances égales à 1kΩ afin de récupérer un signal oscillant entre 0 et +5V en sortie. Or avec le schéma suivant:

On obtient seulement un signal continu et ayant une tension égale à +2.5V en sortie, ce qui n'est pas ce que nous cherchons à obtenir.

24/06/14: On essaie maintenant d'effectuer un autre montage dans le but d'arriver à nos fins. Il en vient donc le montage suivant:

Avec: * Vcc = U2

• Sa = U1
• R = 1kΩ
• R1 = 2.4kΩ
• R2 = 2kΩ

Car on sait que:

 Us = -R ((U1/R1) + (U2/R2))
 Et Us = Sa x (2.5/6) + (Vcc/2)
 Donc par identification, on a:
 -(2.5/6) x Sa = U1 x (R/R1)
 Soit R1 = (6/2.5) x R
 
 -(R/R2) = 1/2
 Soit R2 = 2R
 

On effectue donc ce montage afin de remplacer l'AOP D du schéma précédant. Sur le schéma du deuxième article, l'AOP D est entouré de deux résistances égales à 100kΩ chacune, dans notre cas, nous allons nous servir du schéma ci-dessus et de résistances égales à 10kΩ chacune. On obtient une sinusoïde comprise entre -5V et 0V avec U(générateur) = 12V et Vpp(oscillo) = 12V; c'est pourquoi nous avons introduit un AOP D' de gain -1 qui nous permet donc d'obtenir notre sinusoïde oscillant entre 0 et +5V avec D et D' deux AOP TL081.

25/06/14: On assemble les 3 montages ensembles à savoir:

• les 3 AOP reliés aux électrodes (AOP A, B et C)
• le montage permettant d'obtenir un signal entre 0 et +5V pour que l'arduino puisse recevoir ce signal (sur la même breadbord à savoir les AOP D et D')
• le montage schématisant les trois électrodes

26/06/14: Lorsque l'on combine les 3 montages on obtient bien en sortie de l'AOP D' une tension sinusoïdale comprise entre 0 et +5V. A la sortie de l'AOP B on obtient une tension sinusoïdale variante entre -2V et +2V; idem pour l'AOP A. Enfin, à la sortie de l'AOP C on a une tension sinusoïdale comprise entre -1.5 et +1.5V et l'intensité relevée est égale à 4μA.

                                            Montage des différents AOP                                       

27/06/14: On essaie désormais de remplacer le montages schématisant les trois électrodes par les électrodes elles-mêmes avec:

• E(ref) = électrode au calomel saturé
• E(work) = électrode de platine
• E(aux) = carbone graphite

Dans un premier temps on reconnecte le montage des 3 électrodes au circuit afin de mesurer:

• la ddp entre ER et ET
• le courant au borne de l'AOP C
• le courant entre ET et EC

et pour comparer ces résultats avec le montage comprenant les vrais électrodes.

Pour ce qui est du circuit comprenant le montage schématisant les 3 électrodes on obtient une ddp entre ER et ET oscillant entre -12 et +12V tandis que la ddp entre CE et ET varie entre -2 et +2V

Pour ce qui est du circuit comprenant les électrodes elles-mêmes, on obtient une ddp entre ER et ET égale à 0V et une ddp entre CE et ET égale à 0V. Ce qui ne correspond pas aux résultats trouvé précédemment; ceci est dû au fait que les électrodes ne plongeaient pas dans la solution d'où les ddp nulles.

Lorsque l'on remplace le circuit par les trois électrodes dans la solution on obtient une ddp entre ER et ET oscillant entre -10 et +12V ainsi qu'une ddp entre CE et ET oscillant entre -1 et +2V ce qui correspond aux résultats trouvé avec l'autre montage.

30/06/14: Maintenant que le montage a été réalisé, on essaie de relever manuellement les valeurs de ddp et d'intensité lorsque l'on fait varier la résistance afin d'obtenir notre courbe intensité/potentiel. Pour ce faire, on utilise un potentiomètre à 2 pattes allant jusqu'à 22k les valeurs que l'on obtient sont les suivantes:

On note que les valeurs sont toutes quasi-identiques car l'alimentation +15;-15V aux bornes des résistances n'était pas présente. On effectue donc une nouvelle expérience avec cette fois-ci un potentiomètre à 3 pattes et avec une alimentation de +15;-15V aux bornes des résistances.

01/07/14: On effectue une nouvelle expérience afin de confirmé les résultats trouvé précédemment. On obtient les valeurs suivantes en ayant branché l'ampèremètre en série aux bornes de l'AOP C et le voltmètre en dérivation aux bornes de l'ER et de l'ET :

On note que l'ordre de grandeur n'est pas le même. Ces divergences de valeurs résultent certainement du branchement de l’ampèremètre et du voltmètre.

02/07/14: Désormais on réitère l'opération précédente mais cette fois-ci avec le graphite comme ET et donc platine comme CE et avec -1V = 1mA

04/07/14: On remplace maintenant le potentiomètre de 22kΩ par un potentiomètre de 1kΩ et les deux résistances du pont diviseur sont également remplacées par des résistances de 1kΩ chacune. On obtient le graphe suivant :

07/07/14: Même manip que précédemment sauf que l'on remplace les résistances du pont diviseur par des résistances de 22kΩ et on remet donc le potentiomètre de 22kΩ afin de voir si on obtiendra sur notre courbe la vague ainsi que le plateau. On observe que même lorsque l'on change les résistance, l'allure du graphique reste la même soit on n’observe toujours pas de vague. On replace donc les résistances ainsi que le potentiomètre de 1kΩ dans notre montage puis on passe à l'acquisition sur l'arduino. On branche la borne A3 (analogue IN) sur la sortie de l'AOP D' et on relie GND à la masse. On vérifie que le programme suivant ne contient pas d’erreur: On ouvre enfin la fenêtre moniteur série; des valeurs apparaissent donc toutes les 5 sec. Pour les obtenir en volt on les multiplie par 5 et on les divise par 1023 en ayant au préalable vérifier que le signal de sortie de l'AOP C soit bien compris entre 0 et +5V.

08/07/14: