Робототехнический комплекс «Автоматический дозатор»
Предназначение
Робототехнический комплекс предназначен для смешивания жидкостей в заданных пропорциях.
Робототехнический комплекс представляет собой установку для проведения химических синтезов в контролируемых условиях.
Области знаний и применение
— Дополнительное образование
— Проектная и метапредметная деятельность (химия, физика, информатика, робототехника)
Чему научится ребенок
Робототехнический комплекс предназначен для школьников и студентов, уже имеющих базовые знания по химии и робототехнике и направлен на формирование у них:
— Навыков управления химическими процессами
— Понимания принципов построения систем с обратной связью и использованию обратной связи в управлении
— Умений разработки алгоритмов автоматизированного управления химическими синтезами с использованием циклов обратной связи
— Навыков калибровки датчиков, используемых при исследовании химических процессов и проведения синтезов
— Знаний процессов, происходящих в водных растворах (в первую очередь кислотно-основных и окислительно-восстановительным)
— Понимания количественных параметров указанных процессов
— Навыков программирования на диалекте языка Си в среде Arduino IDE
Способ работы
Робототехнический комплекс оснащен роботизированной системой управления и контроля протекания химических реакций.
Робототехнический комплекс используется с компьютером.
Робототехнический комплекс представляет собой настольную установку с несколькими отсеками:
— Отсеком для смешиваемых реагентов
— Коммутационным отсеком
— Отсеком протекания химической реакции
Робототехнический комплекс позволяет проводить синтезы в реакционной емкости с раствором объёмом в диапазоне от 300 мл до 600 мл.
Робототехнический комплекс позволяет проводить следующие манипуляции с раствором:
— Нагревать содержимое реакционной емкости с регулируемой скоростью
— Удерживать температуру в реакционной емкости в заданном диапазоне и изменять её по заданной программе
— Перемешивать содержимое реакционной емкости, в том числе при наличии в нём толстого слоя осадка, рыхлого геля
— Измерять в реакционной емкости температуру, рН, электропроводность и редокс-потенциал
— Добавлять в реакционной емкости с разными скоростями и разными порциями от одного до трёх растворов реагентов, причём скорость дозирования и размер дозы может зависеть от температуры, рН, электропроводности и редокс-потенциала
— Добавлять в реакционную емкость от одного до трёх реагентов так, чтобы удерживать заданные значения рН, электропроводности, редокс-потенциала
— Отбирать раствор из реакционной емкости.
Программное обеспечение
Программное обеспечение для полуавтоматической работы позволяет задавать значения управляемых параметров вручную, а также видеть значения управляющих параметров в зависимости от времени или от управляемых параметров.
Также программное обеспечение позволяет сохранять все значения параметров, заданных или измеренных в ходе процесса.
Программное обеспечение имеет режим для проведения автоматической работы, который позволяет:
— Удерживать значение температуры в заданном диапазоне или изменять его по заданной программе в зависимости от значения управляющих параметров
— Дозировать реагенты до достижения определённого значения управляющих параметров или определённой скорости изменения значения управляющих параметров или для удержания значения управляющих параметров в определённых пределах.
Методическое обеспечение
Методическое обеспечение содержит описание автоматического дозатора, программного модуля, а также учебные эксперименты, учебные синтезы, исследовательские и проектные работы.
