Colorimetre Vernier et le NXT

Tutoriel pour utiliser le colorimètre de la compagnie Vernier avec le NXT.

Un adaptateur est nécessaire pour utiliser les sondes Vernier avec le Lego NXT. Il permet d’utiliser 36 sondes différentes de la compagnie Vernier.

Vous devrez aussi installer le bloc vernier dans le logiciel Lego Mindstorms NXT

Nous utilisons le  colorimètre afin de vérifier la précision du travail de laboratoire des élèves lors des laboratoires de dissolution et de dilution en 3ième et 4ième secondaire.

Pour l’utiliser, vous devez premièrement préparer une série de solutions de différentes concentrations afin de tracer une courbe d’étalonnage. Utilisez préférablement de l’eau distillée. L’eau du robinet, dépendamment du temps de séjour dans la tuyauterie, peut contenir des minéraux en suspension qui peuvent altérer les résultats.

Voici deux différents programmes que vous pouvez utiliser pour faire l’acquisition de données. Le premier utilise la fonction moyenne du NXT-G, le deuxième utilise une moyenne programmée par l’utilisateur. La moyenne de NXT-G arrondie à l’unité, la moyenne programmée arrondie au millième.

Programme #1              Programme #2

Le blocs MEAN que vous devez installer dans NXT-G avec l’outil: assistant d’importation et d’exportation de blocs.

Dans notre exemple nous avons utilisé du NaCl coloré avec du colorant alimentaire bleu à raison de 4ml par 100g de NaCl. Des concentrations de 1, 5 ,7.5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75 g/L ont été préparées afin d’étalonner cette courbe.

Le colorimètre est conçu pour être précis dans une plage de données allant de 20% à 60 % de transmittance. Ce qui, sur notre courbe, équivaut à des concentrations de 6,5 g/L à 30 g/L. Vous devrez donc tronquer des données pour ne conserver que celles qui sont pertinentes. Ce qui vous donnera la courbe suivante. Celle-ci devrait être une fonction logarithmique.

Vous pouvez vous servir de la courbe directement pour évaluer la concentration d’une solution en fonction de sa transmittance, ou vous servir de l’équation de la courbe de tendance logarithmique fournie par Excel. Dans notre exemple nous devons transformer l’équation: y=-25,85ln(x)+106,66 ou x=la concentration en g/L et y=la transmittance en % pour pouvoir trouver la valeur de x. Ce qui donne la fonction suivante: x= e(y-106,6/-25,85)
Voici un exemple de comment appliquer cette formule avec Excel.

Vous pouvez travailler avec 4 longueurs d’ondes différentes pour analyser la concentration des solutions, soit le mauve à 430nm, le cyan à 470nm,le vert à 565nm et le rouge à 635nm.  Pour une solution bleue, vous devez utiliser la longueur d’onde de 635nm. Pour une solution rouge une longueur d’onde de 470nm.

Spectre lumineux

Avant le premier test, sélectionnez la bonne longueur d’onde sur le calorimètre et attendez une dizaine de minutes afin que le système se stabilise. Insérez la cuvette remplie d’eau distillée et appuyez sur la touche cal pour calibrer le système. Vous devriez toujours utiliser la même cuvette pour tester les solutions. Comme elles sont en plastique, les cuvettes laissent passer la lumière de façon différente  l’une de l’autre et ceci a tendance à fausser les résultats. Rincez à l’eau distillée et asséchez la cuvette entre chaque échantillon.

Pour de meilleurs résultats vous pourriez  utiliser du CuSO4, ou tout autre produit chimique coloré, au lieu du NaCl coloré.

Atelier robotique #1

Le robot recycleur

La première activité midi avec des élèves de secondaire 1 et 2 principalement.

L’activité est conçue pour être réalisée en 8 périodes de 45 minutes (soit 8 activité-midi).

Le défi consiste à déposer un contenant de plastique ou de métal devant le robot. Il doit reconnaître le matériau et aller déposer le contenant dans le bac de récupération approprié.

robomidi mix from Robotique NXT on Vimeo.

Le robot doit premièrement détecter la présence d’un contenant à l’aide d’un détecteur de toucher ou ultrasonique. Il doit ensuite, grâce à un détecteur de métal fait maison, déterminer s’il s’agit d’un contenant de plastique ou de métal. Finalement, il emprunte jusqu’au bout, soit le chemin de droite si le contenant est en métal, soit le chemin de gauche si le contenant est en plastique. Une fois arrivé au bout du chemin, le robot doit laisser le contenant sur place et revenir à son point de départ.

Les élèves doivent construire ce robot (qui se construit en moins d’une période) et y ajouter par la suite des pinces et d’autres détecteurs afin de réaliser le défi.

Le détecteur de métal est composé de deux fils d’acier #30, d’une longueur de 10 cm chacun, torsadé autour d’une tige de tournevis afin d’en faire un ressort. Les deux ressorts sont posés sur une plaque lego 2 X 2 que l’on pose ensuite sous un câble convertisseur NXT (les câbles qui permettent de connecter les détecteurs legacy).

Le détecteur de métal se comporte comme un détecteur de toucher, s’il est en contact avec du métal, il équivaut au bouton enfoncé, s’il est en contact avec tout autre matériau, il équivaut au bouton relâché.

Voici finalement le plan du terrain sur lequel le robot doit évoluer. Notre terrain est monté sur une plateforme, mais vous pouvez également le dessiner à l’aide de ruban électrique directement sur le plancher de classe.

Capteur maison pour le NXT

Nous avons fabriqué deux type de capteur maison pouvant être utilisé avec le NXT , un détecteur de conductibilité électrique (DCE) et un thermomètre.

Le DCE doit être utilisé comme s’il s’agissait d’un capteur tactile, il renvoie donc une valeur de 1 lorsque le matériau testé conduit le courant et une valeur de 0 lorsqu’il n’y a pas de conductibilité électrique.

Le thermomètre, une fois calibré adéquatement, peut-être utilisé comme s’il s’agissait d’un capteur de température legacy (le capteur de température de l’ensemble RCX).

Le premier document est la gamme de fabrication du DCE et le deuxième, la gamme du thermomètre.

DCE

Thermomètre