کاربرد آردوینو در شیمی

هدایت سنج دست ساز

شهریور 11, 1400

رابطه میان شیمی و الکترونیک

آبان 7, 1400

منتشر شده بوسیله کیان کیانی در شهریور 29, 1400

دسته ها

تگ ها

کاربرد آردوینو در شیمی

خلاصه:
در این مقاله برخی از قابلیت های پلتفرم آردوینو را برای محیط کلاس درس و آزمایشگاه شیمی را بیان می کنیم.
این برد میکروپروسسور برای ساخت ابزارهای اندازه گیری ارزان قیمت برای ارائه درس و انجام آزمایش توسط دانش آموز یا دانشجو می تواند استفاده شود.

مقدمه:
در هنگام تدریس شیمی از دو روش استفاده می کنیم: ارائه استاد و یا انجام آزمایش توسط دانشجو در حالت اول استاد می تواند از ابزار اندازه گیری استفاده کند و در این حالت به ابزاری نیاز داریم که به کامپیوتر وصل شود تا نتایج و دیاگرام ها و غیره را به دانشجویان از طریق دیتا پرژکتور نمایش دهد و یا بدون کامپیوتر، که در این حالت به یک نمایشگر بزرگ احتیاج داریم تا نتایج به دانشجویان نشان داده شود. برای مثال دما سنج یا پی اچ متر

در این مقاله می خواهیم فناوری را معرفی کنیم که دستگاهی را معرفی می کند که به راحتی برای نمایش فشار یا دما یا پی اچ در مقیاس بزرک به کار می رود.

آردوینو

آردوینو یک بر میکروکنترلر پر کاربرد بر اساس میکروپروسسور ATmega328 با رابط های مختلف می باشد. پردازنده می تواند بایک زبان برنامه نویسی بسیار آسان به نام Wiring برنامه نویسی شود.
قیمت این برد بسیار پایین است و به راحتی می تواند در مدارس استفاده شود. و همچنین خروجی ها و ورودی های مختلفی دارد.
ورودی آنالوگ این برد می تواند سیگنال های سنسورها را که به صورت ولتاژ حاصل از سنسور دما یا فشار است را پردازش کند. تعدادی سنسورهای دیجیتال( تقویت کننده ترموکوپل با خروجی دیجیتال، پی اچ متر و غیره) برای اندازه گیری کمیت های فیزیکی مختلف در دسترس است. می توانید بردهای ارزان قیمتی را که در اندازه های کوچک شامل سنسور های مختلف(تقویت کننده سیگنال و مبدل AD) خریداری نمایید. بردهای یاد شده به راحتی به آردوینو متصل می شوند و جریان از طریق وان وایر یا باس 12C وصل می شود. خروجی های دیجیتال مانند کارت ها می توانند برای اهداف نمایشی استفاده شوند. نمایشگرهای LED در اندازه بزرگ(ماتریس نقطه ای) می توانند به خروجی های دیجیتال برد متصل شوند. همچنین برای آزمایشات دانش آموزی/دانشجویی یک نمایشگر LCD می تواند استفاده شود. داده های اندازه گیری شده می تواند در یک کارت SD ذخیره شود یا از طریق پورت USB به کامپیوتر ارسال شود.
قابلیت این سخت افزار و نرم افزار بازمتن کاملآ نا محدود است. به تازگی مقالاتی منتشر شده که چگونگی استفاده از آردوینو را در اتوماسیون آزمایشگاه برای کنترل حرارتی PCR و ساخت بورت الکترونیک ارزان قیمت شرح می دهد.

کمدوینو
در واژه کمدوینو (مخفف شیمی و آردوینو) در حقیقت به کاربردن سخت افزار و نرم افزار آردوینو در بهبود آموزش و فراگیری شیمی می باشد.

ما در مقالات بعدی سخت افزارهای لازم برای ساخت ابزارهای مختلف (دما سنج در محدوده ۸۰- تا ۱۲۰ درجه سانتی گراد و ۲۰۰- تا ۱۴۰۰ درجه سانتی گراد، فشار سنج و پی اچ متر و همچنین کدهای لازم برای برنامه نویسی آردوینو را شرح خواهیم داد.
برای ساخت یک ابزار اندازه گیری با قابلیت نمایش، به یک برد آردوینو (که گران ترین آن ده دلار است) و یک حسگر پی اچ متر که از هر جا قابل تهیه است لازم داریم. برای مثال مقدار پی اچ در تغییرات رنگی، رنگ آنتوسیانین( یک شناساگر پی اچ شناخته شده که به راحتی از کلم قرمز قابل استخراج است و از پی اچ ۲ تا ۱۲ را نشان می دهد) یا در چای( مادربزرگ ها می گفتند چای سیاه با لیمو کم زیان تر است زیرا رنگ آن روشن تر می شود، اگرچه در مقابل کمی جوش شیرین رنگ آن دوباره بر می گردد.)
این پی اچ متر می تواند در آزمایشگاه مثلآ تعیین غلظت فسفریک اسید در نوشابه سیاه به کار برده شود.

پایان
همه ی ابزارهایی که در بالا اشاره شد می توانند به راحتی ساخته بشوند. در شکل سیم کشی ترموکوپل و پی اچ متر نشان داده شده است. حتی دانش آموزان در مدرسه یا هنرستان به راحتی می توانند این ابزارها را بسازند. برای مثال یک نمایشگر که معلم در جلسه بعد نیاز داشته باشد، دانش آموز می تواند با قیمتی بسیار ارزان بسازد و به موقع آماده کند. سخت افزارهای لازم و کدهای برنامه نویسی و دستور کار برای ساخت انواع ابزارهای شیمی در لینک های زیر در دسترس است.