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.

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Analyse graphique du MRU et MRUA

Une série de démonstrations afin d’aider les élèves a faire la représentation graphique de la position en fonction du temps et de la vitesse en fonction du temps.

Le robot est programmé pour faire différents types de mouvements; des accélérations, décélérations, vitesse constante et arrêt. Après avoir observé le mouvement du robot, ils doivent faire les représentations graphiques appropriées.


Courbe 1

courbe1 from Robotique NXT on Vimeo.

Programme de la courbe 1

Courbe 2

courbe2 from Robotique NXT on Vimeo.

Programme de la courbe 2

Courbe 3

courbe3 from Robotique NXT on Vimeo.

Programme de la courbe 3

Courbe 4

courbe4 from Robotique NXT on Vimeo.

Programme de la courbe 4

Courbe 5

courbe5 from Robotique NXT on Vimeo.

Programme de la courbe 5

Courbe 6

courbe6 from Robotique NXT on Vimeo.

Programme de la courbe 6

La chute libre

Un laboratoire sur la chute libre.

Nous cherchions depuis quelque temps un détecteur de rotation précis au degré près avec une friction minimale du mécanisme. Le détecteur de rotation légacy ne permettait pas une assez grande précision pour pouvoir calculer l’accélération d’un corps en chute libre et le détecteur de rotation du moteur des nxt, bien qu’assez précis, offrait trop de résistance pour pouvoir faire cette expérience.

Nous avons finalement trouvé  ce détecteur d’angle chez la compagnie Hi-Technic.

Le premier document est le plan du montage, le deuxième le document de l’élève, le troisième la programmation avec le NXT2.0 . Notez que la programmation serait la même avec le NXT 1.0 puisqu’il n’est pas possible de faire la journalisation des données pour le nombre de degrés de rotation total du détecteur d’angle de la compagnie Hi-Technic.

montage_Chute_libre

chute_libre

programme_chute_libre

MRU vs. MRUA

Une démonstration qui compare le mouvement rectiligne uniforme avec le mouvement rectiligne uniformément accéléré. Dans l’ordre habituel, les documents sont: le plan du robot excès (MRU), le plan du robot police (MRUA), le document de l’élève, la programmation de excès pour le NXT 1.0, la programmation de excès pour le NXT 2.0, la programmation de police pour le NXT 1.0 et la programmation de police pour le NXT 2.0.

Notez que les robots excès et police sont construit sur une base du robot MRU auquel on ajoute un attachement.

robot excès

robot police

MRU_vs_MRUA

exces_nxt1

exces_nxt2

police_nxt1

police_nxt2

Le mouvement rectiligne uniformément accéléré

Un laboratoire sur le mouvement rectiligne uniformément accéléré (Mrua) et lerapport de laboratoire. Le premier document est le plan du robot (on utilise le même robot que le laboratoire sur le mouvement rectiligne uniforme), le deuxième le document de l’élève, le troisième la programmation avec le NXT1.0 et le quatrième la programmation avec le NXT 2.0

Robot MRU-MRUA_2011

MRUA_rapport de labo

mrua_nxt1

mrua_nxt2

Le mouvement rectiligne uniforme

Un laboratoire sur le mouvement rectiligne uniforme (Mru) et le traitement des données avec le logiciel Microsoft Excel. Le premier document est le plan du robot, le deuxième le document de l’élève, le troisième la programmation avec le NXT1.0 et le quatrième la programmation avec le NXT 2.0

Robot MRU-MRUA_2011

MRU_office_2010

mru_nxt1

mru_nxt2

La journalisation des données avec NXT 1.0

Un exemple de programme avec Mindstorm 1.0 pour faire de l’acquisition de données.

Ce n’est pas la seule façon de faire, mais celle-ci permet d’avoir beaucoup de précision sur l’intervalle de temps entre la prise de données (+/- 4 millième de secondes).

On peut également utiliser ce type de journalisation des données avec Mindstorm 2.0, étant donné que la journalisation des données avec la version 2.0 ne permet pas de faire l’acquisition des données avec des capteurs plus anciens (les capteurs legacy du RCX) ou d’utiliser toutes les options des capteurs des autres compagnies (Vernier, Mindsensor ou Hi-technic).

acquisition de données_nxt1