Потенциостат: 6 ступеней

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Потенциостат - это устройство, позволяющее контролировать электрохимический потенциал проводящей ячейки. При правильном коде потенциостаты также можно использовать для измерения тока в ячейке и прогнозирования концентрации раствора. Потенциостаты могут различаться по количеству электродов, один из них имеет три электрода. Выше показана принципиальная схема созданного мной потенциостата. Я получил схему из журнала химического образования из статьи, написанной Габриэлем Н. Мелони.

Шаг 1. Соберите материалы

- макетная плата

-Ардуино

-Генератор функций

-Источник постоянного тока

-Компьютер

-Проводящая ячейка

-Электроды (я использовал один цинковый и два медных)

-Провода и кабели

-5 операционных усилителей (я использовал LM741)

-Конденсаторы:

~ 2 х 100 нФ

~ 470 нФ

-Резисторы

~ 200 Ом

~ 510 Ом

~ 1кОм

~ 10кОм

~ 12кОм

~ 24кОм

(Стабилитрон со светодиодом и вторым резистором 200 кОм показаны, но не обязательны)

Шаг 2: Построение схемы, часть 1

Я считаю, что проще всего сначала равномерно разместить операционные усилители. Затем подключите каждый вывод 7 (это будет ваш + 6.5V). Подключите каждый контакт 4 (это будет ваш -6,5 В). Va и Vb будут представлять эти (+) и (-) напряжения, в то время как земля все еще будет заземлена.

Шаг 3: Построение схемы Pt. 2

Залейте оставшиеся конденсаторы, резисторы и перемычки. Вы захотите сделать (+) красные ряды макета -5V и (-) синий ряд земли. Подсоедините кабели от функционального генератора и источника питания к плате.

Боковое примечание: вы можете заметить, что у меня много резисторов. Это связано с тем, что у меня нет точных значений требуемых резисторов. Я добавил несколько резисторов последовательно, чтобы получить желаемое сопротивление.

Шаг 4: проводящая ячейка

Создайте проводящую ячейку желаемого раствора. Поместите электроды в раствор, измеряя их расстояния друг от друга и всегда соблюдая расстояния.

Шаг 5: Arduino

Подключите вашу схему к входу A0 Arduino. Также подключите ваш Arduino к земле. После подключения к компьютеру вы можете запустить код Arduino. В приведенный выше код можно внести изменения в зависимости от того, сколько терминов вы хотите усреднить вместе.

Шаг 6: Excel

Чтобы потенциостат сообщал значение концентрации раствора, вы должны сначала построить калибровочную кривую. Примите несколько растворов (чем больше, тем лучше) и запишите их токи по показаниям потенциостата. Сделайте кривую в Excel. Кривая будет иметь концентрацию по оси абсцисс, а ток - по оси ординат. Скорее всего, линия тренда будет логарифмической. Используйте это уравнение в предпоследней строке кода. Теперь потенциостат должен определять концентрацию используемого раствора. (Сохраняйте тип раствора постоянным. Потенциостат не будет работать, если вы решите перейти с NaCl на KCl.)