Projet réalisé par Stéphane LAURENT professeur de physique-chimie et Sylvie BERNARD-VILLAIN technicienne de laboratoire au lycée Valin de La Rochelle.

• Mini Spectro, est un spectrophotomètre fabriqué à partir d'un microcontrôleur Arduino Nano, d'un capteur de spectre AS7341, d'une DEL et d'un écran LCD. Le boitier est imprimé à l'aide d'une imprimante 3D.
  
  
• L'utilisation de ce mini spectro est proche des spectrophotomètres que l’on trouve habituellement dans les lycées. Il permet à nos élèves une première approche, très pédagogique, de la spectrophotométrie.
  
  
• Une interface graphique permet t'interagir avec ce mini spectro. Elle est très intuitive et permet ainsi une prise en main rapide par nos élèves.
  
  

• Une vidéo de présentation :

• Tracer un spectre d’absorption en couleur ;
• Mesurer l’absorbance de solutions colorées ;
• D’étudier la loi de Beer-Lambert avec un tracé « en direct » de la représentation graphique de l’absorbance en fonction de la concentration et de sa modélisation.
• Réaliser un suivi cinétique.
• Toutes les mesures peuvent être exportées dans le presse-papiers ou vers Excel.

• Ce mini spectro a été initialement conçu par trois étudiants de l’Ecole CentraleSupelec. Ce projet a été repris et amélioré dans un but pédagogique pour nos lycéens.
  
  
• Nous avons remplacé le capteur d'origine AS7262 par un capteur AS7341. Le boitier d'origine a été modifié pour s'adapter à ce nouveau capteur.
  
  
• Le script Arduino a subi d'importantes modifications et une interface graphique a été réalisée en Python.
  

• Des informations sur le projet initial sont disponibles sur ce site : https://onbios.gitbook.io/onbios/.
  
  

• Pour tester l'interface graphique sans disposer d'un mini spectro, vous pouvez télécharger une version de démonstration (≈ 54 Mo, mise à jour du 07/11/2021).
  Attention, certains antivirus déclarent comme faux positif le fichier principal de cette application !
  Vous devez alors intervenir sur l'antivirus pour éviter son effacement.
  
  

• Le mini spectro doit être relié par un câble USB avec l’ordinateur. Ensuite il suffit d'ouvrir l’application « Minispectro.exe ».
  

• Insérer une cuve contenant le solvant dans le spectrophotomètre puis sélectionner « Réglage du zéro ».
  
  

• Insérer une cuve contenant une espèce chimique colorée dans le spectrophotomètre puis sélectionner « Spectre d’absorption »

Exemple : Spectre d'une solution de permanganate de potassium.

• Pour choisir ou modifier la longueur d'onde pour laquelle vous souhaitez mesurer l'absorbance, cliquez sur “Choisir la longueur d'onde”.

• Après avoir sélectionné une longueur d'onde, cliquer sur “Mesure de l'absorbance”.

• Pour étudier la loi de Beer-Lambert, sélectionner « Loi de Beer-Lambert ».

• Sélectionner l’unité utilisée.
  
  
• Pour chaque cuve :

• Lorsque au moins une mesure est réalisée, choisir Afficher/Masquer le graphique ou Afficher/Masquer la modélisation :

• Placer dans le mini spectro, une cuve contenant la solution X. Cliquer sur le bouton Cuve X. La valeur de l'absorbance s'affiche dans le tableau.
  
• En cliquant sur Afficher la modélisation, la concentration X est déterminée et s'affiche à la fois dans le tableau et sur le graphique.

• Sélectionner :

• Cliquer sur le bouton Démarrer.

Si vous souhaitez fabriquer un mini spectro, nous vous conseillons de suivre les instructions de montage sur le site d'Onbios. Attention nous avons changé le capteur utilisé.

Capteur AS7341 17,30 €	Led blanche 0,75 €	Ecran LCD 16×2 I2C 9,90 €	Arduino Nano 22,80 €	Boitier ≈ 43,50 €	Breadboard 2,60 €

• Les prix indiqués sont à titre indicatif et sont susceptibles de varier selon le fournisseur.
• Les composants électroniques proviennent principalement de chez Go Tronic, un fournisseur de confiance assurant une livraison très rapide.
• Le prix de ce minispectro est donc inférieur à 100 €. Ce prix pourrait être diminué en utilisant des clones Arduino nano (≈ 6 €) et/ou en réalisant soit même l'impression 3d du boitier.
• Nos boitiers ont été imprimés par Nove 3D basé à La Rochelle.

• Pour faciliter le branchement du capteur AS7341, vous devez utiliser un cordon Qwiic / Stemma QT. Une fois coupé en deux, ce cordon peut être utilisé sur deux capteurs.
  
  

• Pour éviter que les fils ne se débranchent, ils ont été soudés sur une barrette qui s'adapte à la breadboard.

L'interface graphique est disponible ici. (MAJ du 21/12/2021)
Elle fonctionne aussi bien avec le capteur AS7262 (projet initial) qu'avec le capteur AS7341 (projet actuel).

Attention, certains antivirus déclarent comme faux positif le fichier principal de cette application !
Vous devez alors intervenir sur l'antivirus pour éviter son effacement.

Les fichiers pour l'impression 3d du boitier sont disponibles ici.

Le nouveau script Arduino pour le capteur AS7341 est disponible ici.
Si vous possédez un mini spectro avec le capteur AS7262 du projet initial, vous pouvez quand même utiliser l'interface graphique mais vous devez téléverser un script Arduino spécifique à ce capteur.

Pour fonctionner correctement, les scripts Arduino nécessitent la bibliothèque LiquidCrystal_I2C pour l'écran LCD (voir l'installation sur la page Utiliser un écran LCD) ainsi que la bibliothèque :

• AS726X pour l'ancien capteur ;
• Adafruit_AS7341 pour le nouveau capteur.

• Wilfrid Grossin professeur de Biochimie avec ses étudiants du BTS Bioanalyses et Contrôles du lycée Valin de La Rochelle ont construit deux Mini Spectros en 2018 et ont vérifié la fiabilité de ces appareils pour quelques dosages biochimiques courants. Les objectifs pédagogiques étaient donc l’assemblage, la compréhension de la chaîne de mesurage, la validation métrologique et enfin des applications biotechnologiques sur de vrais produits.
  
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• Un article dédié à ce projet intitulé “LE PROJET MINI-SPECTRO, UN SPECTROPHOTOMÈTRE DO IT YOURSELF ET OPEN SOURCE…À MOINS DE 100 € !” fait l'objet d'une publication dans le Numéro spécial N°100 de la revue l'OPERON.

Stéphane LAURENT