L’ensemble LabChim a été réalisé à la suite d’un projet pédagogique conduit pendant une année scolaire avec un groupe d’élèves de niveau lycée à l’École Européenne de Munich. Il s’agissait de construire des burettes automatiques de dosage en étudiant chacun des aspects : conception et fabrication du matériel, fonctionnement du moteur pas à pas, optocouplage électronique, conductimétrie et pHmétrie.

Applications pédagogiques : 1 - avec le module LabChim Cours de Chimie : • mesure de pH • mesure de conductance dans la gamme 0..20mS/cm Cours de Mécanique : • Une poulie fixée sur l’axe du potentiomètre permet l’étude de la chute avec frottement constant. • Une barre fixée sur l’axe du potentiomètre permet l’étude des oscillations du pendule avec frottement solide. Option MPI : • explication et programmation des sorties binaires et des entrées analogiques. 2 - avec le module Croix grecque Option MPI : • Il permet par des expériences progressives de comprendre les différents modes de fonctionnement d’un moteur pas à pas. 3 - avec le module pousse-seringue Cours de Chimie : • dosage automatisé acido-basique • dosage automatisé conductimétrique • dosage automatisé pHmétrique et conductimétrique EN MÊME TEMPS. …avec la possibilité : - de superposer les courbes expérimentales en cours d’acquisition avec les courbes simulées par Regressi, - de modifier à tout moment les courbes simulées pour les rapprocher des courbes expérimentales en cours d’acquisition.

Pour utiliser LabChim, il faut une interface ORPHY GTS, GTI ou GTS2 connectée à l’ordinateur par la voie série ou sur une entrée USB par l’intermédiaire d’un module série-USB dont on aura installé le pilote. Attention ! Certains modules série-USB peuvent poser problème.

L’ensemble LabChim est composé d’un logiciel sur CD et de plusieurs modules : 

·        Le contenu du CD fourni à copier dans un dossier C:\LabChim qu’on aura créé sur le disque dur de l’ordinateur.

·        Le module électronique LabChim M14P117 fourni à brancher sur une interface ORPHY GTS, GTI ou GTS2 par l’intermédiaire d’une nappe à l’extrémité de laquelle se trouve un connecteur 50 points. On peut brancher sur ce module électronique les éléments suivants :

§        Le pousse-seringue fourni à connecter sur la prise DIN. On recommande de placer un tube capillaire de diamètre intérieur 1 mm à l’extrémité de la seringue pour obtenir de petites gouttes. On peut aussi s’arranger pour que les gouttes coulent sur la paroi du bécher.

§        La sonde conductimétrique fournie sur la prise CINCH (ou RCA) marquée SB4/EA3. Un bouton pemet un étalonnage de la sonde de 4,7 à 8 mS/cm/V et permet des mesures de conductimétrie jusqu’à 40 mS/cm. La mise sous tension de cette sonde permettant la prise de mesure se fait par l’intermédiaire d’un relais commandé par SB4.

§        La sonde pHmétrique fournie sur la prise CINCH marquée SB5/EA2. Il est recommandé de placer le bouton d’étalonnage dans une position médiane avant étalonnage avec 2 solutions tampons. La mise sous tension de cette sonde permettant la prise de mesure se fait par l’intermédiaire d’un relais commandé par SB5.

§        Une alimentation 12 V extérieure facultative avec ORPHY GTI et GTS2 mais recommandée avec ORPHY GTS. Sur la position alimentation interne, c’est l’interface ORPHY qui alimente les différents éléments. 

§        Un voltmètre (calibre 0..5 V de préférence) pour vérifier la concordance entre la valeur lue sur l’écran et la valeur réelle de tension lue sur EA0.

§        Une poulie détachable fournie à placer sur le potentiomètre du module pour réaliser l’expérience « chute avec frottement ».

·        Un module pousse-seringue fourni à placer verticalement sur un support et à brancher sur le module électronique (prise DIN : 4 points sont reliés aux 4 sorties binaires SB0..3 un 5^ème point est relié au potentiel 12 V): l’axe du moteur pas-à-pas d’angle 7,5° par pas est solidaire d’une tige filetée. La rotation de la tige filetée entraîne la translation du piston d’une seringue de 50 mL dont l’axe est rigoureusement parallèle à la tige filetée et dont le cylindre est fixe par rapport au support. Pour 1 tour de moteur, on observe un déplacement du piston de 0,393 mL.

On recommande vivement de fixer solidement une noix de protection sous la fixation du module pour empêcher tout choc de la seringue en cas de desserrage.

La photographie et le schéma ci-contre permettent d’observer une façon de placer les câbles des sondes en utilisant les 2 fixations de la seringue et le système de fixation du module. Les sondes peuvent ainsi être maintenues verticalement l’une contre l’autre dans le bécher de 50 mL sans gêner la course d’un barreau aimanté de petite dimension (environ 1,5 cm). 

·        Un module pédagogique « en croix grecque » fourni à brancher à la place du pousse-seringue sur la prise DIN sur lequel on trouve :

§        Une lampe ou un électroaimant commandé par SB0 (choix par interrupteur).

§        Une LED destinée à l’observation de la surtension à l’ouverture d’un circuit contenant une bobine (commande par SB0).

§        Une boussole dans un bain d’huile (pour limiter les oscillations) influencée par 4 électroaimants commandés respectivement par SB0, SB1, SB2 et SB3. La boussole est placée au centre d’un ensemble de 4 plaques en fer disposées en as de carreau de manière à pouvoir bien observer l’influence simultanée de 2 électroaimants consécutifs.