Potencjostat: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Potencjostat to urządzenie pozwalające kontrolować potencjał elektrochemiczny ogniwa przewodzącego. Przy prawidłowym kodzie potencjostaty mogą być również używane do pomiaru prądu w komórce i przewidywania stężenia roztworu. Potencjostaty mogą różnić się liczbą elektrod, ta instrukcja ma trzy elektrody. Powyżej pokazano schemat obwodu utworzonego przeze mnie potencjostatu. Schemat uzyskałem z Journal of Chemical Education z artykułu napisanego przez Gabriela N. Meloniego.

Krok 1: Zbierz materiały

-Płytka do krojenia chleba

-Arduino

-Generator funkcyjny

-Zasilacz

-Komputer

-Przewodząca komórka

-Elektrody (użyłem jednej cynkowej i dwóch miedzianych)

-Przewody i kable

-5 wzmacniaczy operacyjnych (użyłem LM741)

-Kondensatory:

~2 x 100nF

~470nF

-Rezystory

~200Ω

~510Ω

~1kΩ

~10kΩ

~12kΩ

~24kΩ

(Dioda Zenera z diodą LED i drugi rezystor 200kΩ są na zdjęciu, ale nie są potrzebne)

Krok 2: Budowa obwodu cz.1

Uważam, że najłatwiej jest dodać najpierw równomiernie wzmacniacze operacyjne. Następnie podłącz każdy pin 7 (będzie to twoje +6,5 V). Podłącz każdy pin 4 (będzie to twoje -6,5 V). Va i Vb będą reprezentować te napięcia (+) i (-), podczas gdy uziemienie będzie nadal uziemione.

Krok 3: Budowa obwodu cz. 2

Wypełnij pozostałe kondensatory, rezystory i przewody połączeniowe. Będziesz chciał, aby (+) czerwone rzędy płytki stykowej miały -5 V, a (-) niebieski wiersz uziemienia. Podłącz kable z generatora funkcji i zasilacza do tablicy.

Uwaga boczna: możesz zauważyć, że mam wiele rezystorów. Wynika to z tego, że nie mam dokładnych wartości wymaganych rezystorów. Dodałem szereg rezystorów, aby uzyskać pożądane rezystancje.

Krok 4: Prowadzenie komórki

Stwórz ogniwo przewodzące pożądanego rozwiązania. Umieść elektrody w roztworze, mierząc ich odległości od siebie i zawsze utrzymując stałe odległości

Krok 5: Arduino

Podłącz swój obwód do wejścia do pinu A0 Arduino. Podłącz również Arduino do uziemienia. Po podłączeniu do komputera możesz uruchomić kod Arduino. Zmiany w powyższym kodzie można wprowadzić w zależności od tego, ile terminów chciałbyś uśrednić razem.

Krok 6: Excel

Aby potencjostat podawał wartość stężenia roztworu, należy najpierw wygenerować krzywą kalibracyjną. Zrób wiele rozwiązań (im więcej, tym lepiej) i zapisz ich prądy z odczytu potencjostatu. Utwórz krzywą w Excelu. Krzywa będzie miała stężenie na osi x z prądem na osi y. Najprawdopodobniej linia trendu będzie logarytmiczna. Użyj tego równania w przedostatnim wierszu kodu. Potencjostat powinien teraz być w stanie określić stężenie dowolnego użytego roztworu. (Utrzymuj rodzaj roztworu na stałym poziomie. Potencjostat nie będzie działał, jeśli zdecydujesz się zmienić z NaCl na KCl.)