Potenciostat: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Potenciostat je zařízení, které umožňuje ovládat elektrochemický potenciál vodivého článku. Se správným kódem lze potenciostaty také použít k měření proudu napříč buňkou a předpovědět koncentraci roztoku. Potenciostaty se mohou lišit v počtu elektrod, ten, který je podle tohoto návodu, má tři elektrody. Nahoře je schéma zapojení potenciostatu, který jsem vytvořil. Schéma jsem získal z časopisu Journal of Chemical Education z článku, který napsal Gabriel N. Meloni.

Krok 1: Shromážděte materiály

-prkénko

-Arduino

-Generátor funkcí

-Zdroj stejnosměrného proudu

-Počítač

-Vedení cely

-Elektrody (použil jsem jeden zinek a dvě mědi)

-Dráty a kabely

-5 operačních zesilovačů (použil jsem LM741)

-Kondenzátory:

~ 2 x 100 nF

~ 470 nF

-Rezistory

~ 200Ω

~ 510Ω

~ 1 kΩ

~ 10 kΩ

~ 12 kΩ

~ 24 kΩ

(Zenerova dioda s LED a druhým odporem 200 kΩ jsou na obrázku, ale nejsou nutné)

Krok 2: Konstrukce obvodu Pt.1

Považuji za nejjednodušší nejprve přidat rovnoměrný prostor operačního zesilovače. Dále připojte každý pin 7 (toto bude vaše +6,5 V). Připojte každý pin 4 (toto bude vaše -6,5V). Va a Vb budou reprezentovat tato (+) a (-) napětí, zatímco zem bude stále uzemněna.

Krok 3: Konstrukce obvodu Pt. 2

Vyplňte zbývající kondenzátory, odpory a propojovací vodiče. Budete chtít vytvořit (+) červené řady prkénka -5V a (-) modrý řádek uzemnit. Připojte kabely od generátoru funkcí a napájecího zdroje k desce.

Boční poznámka: Můžete si všimnout, že mám mnoho rezistorů. To je způsobeno tím, že nemám přesné hodnoty požadovaných odporů. Přidal jsem několik odporů do série, abych vytvořil požadované odpory.

Krok 4: Vedení buňky

Vytvořte vodivou buňku požadovaného řešení. Umístěte elektrody do roztoku, měřte jejich vzdálenosti od sebe a vždy udržujte vzdálenosti konzistentní

Krok 5: Arduino

Připojte svůj obvod ke vstupu na pin A0 Arduina. Připojte také Arduino k zemi. Po připojení k počítači můžete spustit kód Arduino. Změny výše uvedeného kódu lze provést v závislosti na tom, kolik výrazů chcete průměrovat společně.

Krok 6: Excel

Aby mohl potenciostat hlásit hodnotu koncentrace roztoku, musíte nejprve vygenerovat kalibrační křivku. Vytvořte více řešení (čím více, tím lépe) a zaznamenejte jejich proudy z odečtu potenciostatu. Vytvořte křivku v aplikaci Excel. Křivka bude mít koncentraci na ose x s proudem na ose y. Trendová linie bude s největší pravděpodobností logaritmická. Tuto rovnici použijte v druhém až posledním řádku kódu. Potenciostat by nyní měl být schopen určit koncentraci jakéhokoli použitého roztoku. (Typ řešení udržujte konstantní. Potenciostat nebude fungovat, pokud se rozhodnete změnit z NaCl na KCl.)