Báo cáo dự án chế tạo và khảo sát spin coating

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA VẬT LÝ KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ NANO BÁO CÁO DỰ ÁN: “CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT SPIN-COATING” Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Minh Hồng Sinh viên Đinh Quang Vũ Lương Minh Nhật Lê Huy Hiếu Trung Đặng Quốc Thiên Thành HÀ NỘI 2022 MSV 20020867 20020827 20020852 20020839 MỤC LỤC PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Mục đích chọn đề tài PHẦN II: GIỚI THIỆU VI XỬ LÍ VÀ THÀNH PHẦN CỦA MẠCH 2.1 Arduino UNO R3 2.2 Module L298N 2.3 Hộp điện thoại cũ Error! Bookmark not defined 2.4 Quạt tản nhiệt máy tính cũ Error! Bookmark not defined 2.5.Breadboard 2.6 Jumper wires (generic) 2.7 Nguồn biến áp 12V PHẦN III: GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Giải thuật: 3.2 Giải thuật module điều khiển tốc độ động chiều động Error! Bookmark not defined 3.3 Code chương trình 3.4 sơ đồ mạch điện PHẦN IV: Kết luận hướng phát triển 10 PHẦN V: TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu đề tài Được nghiên cứu sử dụng rộng rãi từ đầu kỷ 20, phương pháp spin coating (phủ quay) nhiều nhà khoa học giới sử dụng việc chế tạo vật liệu, thiết bị linh kiện kích thước nhỏ (Micro-fabrication) từ ngưỡng micromet thu nhỏ đến kích thước nanomet Spin Coating bao gồm ưu điểm như: vật liệu có độ đồng tinh khiết cao, điều khiển tính chất lớp màng dễ dàng tốc độ quay, thời gian quay, gia tốc khắc phục nhược điểm phương pháp khác: thiết bị sử dụng đơn giản, thao tác dễ dàng, nhanh chóng Tuy nhiên, spin coating có nhược điểm: độ chọn lọc vật liệu phủ khu vực định khó thực phức tạp, phủ màng bề mặt tinh vi, phức tạp, gồ gề, sử dụng mơi trường phịng thí nghiệm nhỏ lẻ phục vụ nghiên cứu, phương pháp khơng có tính tự động hoá cao Spin coating phương pháp sử dụng lực ly tâm đĩa đặt vật thể quay tốc độ cao (300~10.000 rpm) để phủ dung dịch có độ nhớt xác định bề mặt vật thể cần phủ, gọi chất nền, kính polymer, kính thủy tinh dẫn điện suốt - ITO/FTO (indium tin oxide/fluorine doped tin oxide), silicon, với độ dày mong muốn, kết hợp với trình bay dung mơi để hình thành film vật liệu mỏng Nguyên nhân trình phủ quay, tương tác lực bám bề mặt chung dung dịch/chất lực ly tâm tác động lên dung dịch, làm dung dịch có xu hướng tỏa trịn tạo thành lớp phủ có độ dày nhỏ đồng 1.2 Mục đích chọn đề tài Tuy quy trình thực phương pháp đơn giản, có nhiều báo lý thuyết thực nghiệm thực nhằm giải thích phục thuộc tính chất điện, quang, hình thái học vật liệu vào thơng số quy trình spin coating Vì vậy, việc kiểm sốt xác tốc độ quay, gia tốc quay thời gian ảnh hưởng quan trọng đến tính chất vật liệu cần đạt Vì nhóm chúng em nghiên cứu tự chế tạo khảo sát hoạt động máy spin – coating PHẦN II: GIỚI THIỆU VI XỬ LÍ VÀ THÀNH PHẦN CỦA MẠCH 2.1 Arduino UNO R3 Arduino UNO R3 Board mạch vi điều khiển phổ biến nhiều người sử dụng để học làm ứng dụng dúng đơn giản Hình 1: Mạch arduino UNO R3 ➢ Ưu điểm Arduino UNO R3: • Thư viện hỗ trợ đầy đủ • Cộng đồng người sư dụng đơng • Rất nhiều ví dụ đề tài mẫu để tham khảo ➢ Thông số kỹ thuật Arduino UNO R3: Chip điều khiển Nguồn ni mạch Số chân Digital Sơ chân Analog Dòng chân Dung lượng nhớ Flash SRAM EEPROM Tốc độ Atmega 328 5V 14( hỗ trợ chân PWM) 3.3V-40mA 32KB 2KB 1KB 16MHz 2.2 Module L298N Mơ-đun trình điều khiển động L298N Mơ-đun trình điều khiển động cơng suất cao để lái động DC Stepper Hình 4: Module L298N ➢ Thông số kỹ thuật Module L298N: Chân đầu vào động A Dùng để điều khiển hướng quay đông A Chân đầu vào động B Dùng để điều khiển hướng quay động B Bật tín hiệu PWM cho động A Bật tín hiệu PWm cho động B Mơ hình trình điều khiển Chíp trình điều khiển Điện áp cung cấp động (Tối đa) Điện áp logic Điện áp trình điều khiển Trình điều khiển Dịng điện logic Công suất tối đa IN1 IN2 IN3 IN4 ENA ENB L298N 2A Double H Bridge L298N 46V 5V 5-35V 2A 0-36mA 25W 2.3 Hộp điện thoại làm đế sản phẩm 2.4 Quạt máy tính Hình 9: Quạt máy tính 12V 2.5.Breadboard Hình 10: breadboard 2.6 Jumper wires (generic) Hình 11: Jumper wires (generic) 2.7 Nguồn biến áp Hình 12: Nguồn biến áp 12V – 1A PHẦN III: GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Giải thuật: Module động gắn liền với arduino quạt (trục quay chính) làm thành máy quay spin hoàn chỉnh Ta gắn code vào Arduino để chạy quạt với tốc độ định nút bấm định Khi ta bấm số tương ứng với tốc độ quay ta kết tương đương với tốc độ đặt Mỗi tốc độ cho ta kết thí nghiệm khác 3.2.1 Cơ IC L298: IC L298 IC tích hợp nguyên khối gồm mạch cầu H bên Với điện áp làm tăng công suất nhỏ động DC loại vừa… Mình tóm tắt qua chức chân L298 – chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 nối với chân 5, 7, 10, 12 L298 Đây chân nhận tín hiệu điều khiển – chân OUTUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 (tương ứng với chân INPUT) nối với chân 2, 3,13,14 L298 Các chân nối với động – Hai chân ENA ENB dùng để điều khiển mạch cầu H L298 Nếu mức logic “1” (nối với nguồn 5V) cho phép mạch cầu H hoạt động, mức logic “0” mạch cầu H khơng hoạt động Với tốn trên, bạn cần lưu ý đến cách điều khiển chiều quay với L298: – Khi ENA = 0: Động không quay với đầu vào – Khi ENA = 1: INT1 = 1; INT2 = 0: Động quay thuận INT1 = 0; INT2 = 1: Động quay nghịch INT1 = INT2: Động dùng tức Với ENB tương tự với INT3, INT4 3.3 Code chương trình const int pinLED = 13; const int pinLDR = A1; const int pinDO = 2; const int pinAO = A0; int val_analog; int val_digital; int enA = 9; int in1 = 8; int in2 = 7; int enB = 3; int in3 = 5; int in4 = 4; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(pinLED, OUTPUT); pinMode(pinLDR, INPUT); pinMode(pinDO, INPUT); pinMode(pinAO, INPUT); pinMode(enA, OUTPUT); pinMode(enB, OUTPUT); pinMode(in1, OUTPUT); pinMode(in2, OUTPUT); pinMode(in3, OUTPUT); pinMode(in4, OUTPUT); digitalWrite(in1, LOW); digitalWrite(in2, LOW); digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in4, LOW); } void inside() { digitalWrite (pinLED, HIGH); analogWrite(enA,125); digitalWrite(in1,LOW); digitalWrite(in2,HIGH); analogWrite(enB,125); digitalWrite(in3,LOW); digitalWrite(in4,HIGH); Serial.println("go in"); } void outside() { digitalWrite (pinLED, LOW); analogWrite(enA,125); digitalWrite(in1,HIGH); digitalWrite(in2,LOW); analogWrite(enB,125); digitalWrite(in3,HIGH); digitalWrite(in4,LOW); Serial.println("go out"); } void off() { analogWrite(enA,0); digitalWrite(in1,LOW); digitalWrite(in2,LOW); analogWrite(enB,0); digitalWrite(in3,LOW); digitalWrite(in4,LOW); Serial.println("off"); delay(2000); } void loop() { int ldrStatus = analogRead(pinLDR); Serial.print("ldr : "); Serial.println(ldrStatus); val_digital=digitalRead(pinDO); val_analog=analogRead(pinAO); Serial.println(val_analog); delay(1000); if (digitalRead(pinLED)==HIGH) { if (ldrStatus