Potenciostat: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Potenciostat je zariadenie, ktoré umožňuje ovládať elektrochemický potenciál vodivého článku. So správnym kódom je možné potenciostaty použiť aj na meranie prúdu v bunke a predpovedať koncentráciu roztoku. Potenciostaty sa môžu líšiť v počte elektród. Jeden z týchto návodov má tri elektródy. Vyššie je znázornená schéma zapojenia potenciostatu, ktorý som vytvoril. Schému som získal z časopisu Journal of Chemical Education z článku, ktorý napísal Gabriel N. Meloni.

Krok 1: Zhromaždite materiály

-Breadboard

-Arduino

-Generátor funkcií

-Napájanie jednosmerným prúdom

-počítač

-Vodivá bunka

-Elektródy (použil som jeden zinok a dve medi)

-Drôty a káble

-5 operačných zosilňovačov (používal som LM741)

-Kondenzátory:

~ 2 x 100 nF

~ 470 nF

-Rezistory

~ 200Ω

~ 510Ω

~ 1 kΩ

~ 10 kΩ

~ 12 kΩ

~ 24 kΩ

(Zenerova dióda s LED a druhým odporom 200 kΩ sú na obrázku, ale nie sú potrebné)

Krok 2: Konštrukcia obvodu Pt.1

Považujem za najľahšie najskôr pridať rovnomerný priestor operačných zosilňovačov. Ďalej pripojte každý kolík 7 (to bude vašich +6,5 V). Pripojte každý kolík 4 (to bude vašich -6,5V). Va a Vb budú reprezentovať tieto (+) a (-) napätia, zatiaľ čo zem bude stále uzemnená.

Krok 3: Konštrukcia obvodu Pt. 2

Doplňte zostávajúce kondenzátory, odpory a prepojovacie vodiče. Budete chcieť (+) červené riadky na doske -5V a (-) modrý rad uzemniť. Pripojte k doske káble z generátora funkcií a napájania.

Bočná poznámka: Môžete si všimnúť, že mám veľa odporov. Je to kvôli tomu, že nemám presné hodnoty požadovaných odporov. Pridal som niekoľko odporov do série, aby som dosiahol požadované odpory.

Krok 4: Vedenie bunky

Vytvorte vodivú bunku požadovaného riešenia. Vložte elektródy do roztoku, pričom odmerajte ich vzdialenosti od seba a vždy ich udržiavajte konzistentné

Krok 5: Arduino

Pripojte svoj obvod k vstupu na pin A0 Arduina. Pripojte svoje Arduino aj k zemi. Po zapojení do počítača môžete spustiť kód Arduino. Zmeny vyššie uvedeného kódu je možné vykonať v závislosti od toho, koľko výrazov by ste chceli spolu priemerovať.

Krok 6: Excel

Aby mohol potenciostat hlásiť hodnotu koncentrácie roztoku, musíte najskôr vygenerovať kalibračnú krivku. Vytvorte viacero riešení (čím viac, tým lepšie) a zaznamenajte ich prúdy z hodnoty potenciostatu. Vytvorte krivku v programe Excel. Krivka bude mať koncentráciu na osi x s prúdom na osi y. Trendová čiara bude s najväčšou pravdepodobnosťou logaritmická. Túto rovnicu použite v predposlednom riadku kódu. Potenciostat by teraz mal byť schopný určiť koncentráciu akéhokoľvek použitého roztoku. (Typ roztoku udržiavajte konštantný. Potenciostat nebude fungovať, ak sa rozhodnete zmeniť z NaCl na KCl.)