Journées Techno du LPS Mise en place d`un régulateur de débit

Journées
Journées Techno
Techno du
du LPS
LPS
Mise
Mise en
en place
place d'un
d'un régulateur
régulateur de
de débit
débit liquide
liquide et
et gazeux
gazeux
pour
pour la
la Génération
Génération de
de mousse
mousse Monodisperse
Monodisperse
Gregory Bourde (Atelier), Vincent Klein (Ingénieur), Emmanuelle RIO (Chercheuse)
Problème scientifique posé
Les mousses sont un assemblage de bulles en contact les unes avec les autres par l’intermédiaire
de films de savon. Afin de travailler sur les propriétés mécaniques des mousses (de pouvoir
prédire, contrôler leur élasticité par exemple), nous voulons fabriquer des mousses dont toutes les
bulles ont la même taille. Nous voudrions en particulier fabriquer des mousses solides très bien
contrôlées.
Pour ce faire, il existe une technique qui s’appelle le « flow-focusing». Il s’agit de forcer un gaz
et un liquide à débit contrôlé dans une constriction. Le gaz et le liquide passent alors
alternativement, permettant la génération de bulles qui ont exactement la même taille (l’erreur est
de l’ordre de 2%). Le schéma de cette méthode est montré ci-contre.
Figure 1 : Schéma du montage à effectuer. Il s’agit de forcer un liquide et un gas dans un constriction pour
fabriquer une mousse monodisperse. (gauche) schéma de l’expérience. (droite) Zoom sur la jonction T qui permet
la génération de mousse.
Problème Technique
Je veux
de la
mousse !!!
??????
On va voir ce qu’on
peut faire
Alimentation en gaz :
Alimentation en liquide :
• Possibilité de varier le gaz injecté
•Débit très régulier entre 1 et 15 ml/mn
•Contrôle du débit au cours de l’expérience
• Pilotage par ordinateur ou direct
• Débit continu de liquide
•Débit très régulier entre 1 et 100 ml/mn
•Contrôle du débit au cours de l’expérience
•Possibilité de changer facilement le
liquide
Etude / Réalisation
Fourchettes
optiques
Ecran LCD
Fourchettes
optique
P3.4
+12V
GND
Alimentation +5V
+15V
-15V
Liaison RS-232
P3.6
P8.0
P8.1
P8.2
GND
+5V
+5V GND +12V
Phase
A
Phase
A
Phase
B
Moteur pas à pas Phase
B
Horloge Driver Moteur
Sens
IM483
Enable
Microcontrôleur
C164CI
Rx
GND
TX
P1.4
P1.5
P1.3 P1.2 P1.1
Canal A
Canal B
Encodeur HP
P5.0
GND
Vin
DCLK DATA Cs
DAC 714
+5V GND +15 -15
1°) Conception mécanique sous Solidworks
Vout
+5V
Régulateur de débit
gazeux
GND
+15V
2°) Conception électronique
3°) usinage, câblage par les services mécaniques
et d’instrumentation électronique
Résultat Scientifique
2 mm
Figure 2 : Deux couches de bulles monodisperses.
On peut apercevoir la seconde couche de bulle à travers la première.
Figure 3 : Première mousse solide monodisperse (mousse de blanc
d’œufs). A venir : les meringues à la texture modulée par la taille des
bulles qui la constituent (cliché : Alexander Gryson).
Figure 3 : Surface d’un cristal de mousse monodisperse liquide.
(cliché : AntjeVan Der Net et Alexander Gryson ).