Paprasta drumstumo stebėjimo ir kontrolės sistema dumbliams: 4 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Tarkime, kad jums nuobodu mėginių ėmimo vanduo drumstumui matuoti - bendras terminas, nurodantis bet kokias mažas, suspenduotas daleles vandenyje, kuris sumažina šviesos intensyvumą didėjant šviesos keliui arba didesnei dalelių koncentracijai arba abiem. Taigi, kaip tai padaryti?

Žemiau yra keletas žingsnių, kurių ėmiausi, kad sukurtumėte automatinę mikro dumblių biomasės tankio stebėjimo sistemą. Tai yra mikrodumbliai, kurių dydis yra mažesnis nei mikronas, gerai suspenduoti vandenyje, o jų gyvenimo būdas yra ekstremalus, jie paverčia šviesos energiją ir sumažina anglies dioksido kiekį į naujai susintetintą biomasę. To pakanka apie mikro dumblius.

Norėdami išmatuoti drumstumą ar biomasės tankį, mano atveju turiu išmatuoti šviesos intensyvumą detektoriaus pusėje, kuri yra konvertuojama į įtampos rodmenį. Iš pradžių turėjau vieną kliūtį rasti tinkamą jutiklį, kuris veiktų su mikro dumblių rūšimis, su kuriomis dirbau.

Drumstumą galima išmatuoti spektrofotometru. Laboratorinis spektrofotometras yra brangus ir dažniausiai matuoja vieną mėginį vienu metu. Kažkaip man pasisekė, kad nusipirkau pigų drumstumo jutiklį, kurį galėjau rasti ebay.com arba amazon.com, ir, mano nuostabai, jutiklis gerai veikia su mano išbandytomis mikro dumblių rūšimis.

1 žingsnis: reikalingos dalys:

1. Drumstumo jutiklis, toks kaip nuotraukoje, jungiantis vamzdelius. Sąraše yra atviras praėjimas, nebent planuojate panardinti jutiklį.

2. „Arduino“lenta. Tai gali būti „Nano“arba „Mega/Uno“(jei naudojamas „Yun Shield“)

3. Potenciometras. Geriau naudoti tokį tikslumą.

4. OLED ekranas. Aš naudoju SSD1306, bet kitų tipų LCD, pvz., 1602, 2004, veiktų (ir atitinkamai pakeiskite kodą).

5. Pakartojimo lenta su dviem tokiais kanalais

6. Du iš trijų padėčių jungiklių papildomam rankiniam valdymui

7. Siurbliai: nusipirkau 12 V mažą peristaltinį siurblį, o laboratorijoje kaip pagrindinį siurblį naudojau Cole Parmer dviejų kanalų siurblį. Jei pagrindinis siurblys turi tik vieną kanalo galvutę, tada perpildymo vamzdeliu surinkite perteklinę biomasę, saugokitės, kad galimas biomasės nusilupimas reaktoriaus viršuje, jei naudojate energingą maišymą oro transportu.

8. „Raspberry Pi“ar nešiojamas kompiuteris, skirtas 1 parinkties duomenims registruoti, arba „Yun Shield“, jei pasirinkta 2 parinktis

Bendra kaina yra 200 USD. „Cole Parmer“siurblys kainuoja apie 1000 USD ir nėra įtrauktas į bendrą kainą. Tikslaus apibendrinimo nepadariau.

2 veiksmas: 1 parinktis: registruokite duomenis į kompiuterį/ „Raspberry Pi“per USB kabelį

Kompiuterio arba „Raspberry Pi“naudojimas kai kuriems išvesties duomenims įrašyti

Įrašymas gali būti atliktas naudojant registravimo parinktį, pvz., „Putty“(„Windows“) arba „Screen“(„Linux“). Arba tai galima padaryti naudojant „Python“scenarijų. Kad šis scenarijus veiktų, reikia „Python3“ir bibliotekos, vadinamos „pyserial“. Be to, kad užregistruoti duomenys yra lengvai pasiekiami nešiojamajame kompiuteryje arba „Desktop Remote“, šis metodas išnaudoja laiką, praleistą kompiuteryje, prisijungusiame prie failo kartu su kitomis išvestimis.

Štai dar viena pamoka, kurią parašiau, kaip nustatyti „Raspberry Pi“ir rinkti duomenis iš „Arduino“. Tai žingsnis po žingsnio vadovas, kaip gauti duomenis iš „Arduino“į „Raspberry Pi“.

„Arduino“kodas čia priglobtas 1 variantui: drumstumo jutiklių sistemos veikimas ir duomenų registravimas kompiuteryje.

Kaip jau minėjau aukščiau, tai yra paprasta sistema, tačiau norint, kad jutiklis gautų prasmingus duomenis, tada matavimų objektas, pvz., Mikrodumbliai, sutemos, pienas ar suspenduotos dalelės, turėjo būti suspenduotas, palyginti stabilus.

Įrašytame faile yra laiko žyma, nustatytoji vertė, drumstumo matavimo vertė ir kai įjungtas pagrindinis siurblys. Tai turėtų parodyti kai kuriuos sistemos veikimo rodiklius. Galite pridėti daugiau parametrų prie.ino failo Serial.println (dataString).

Prie kiekvienos išvesties reikia pridėti kablelį (arba skirtuką arba kitus simbolius, kad duomenys būtų suskirstyti į kiekvieną skaičiuoklės langelį), kad būtų galima suskaidyti duomenis „Excel“, kad būtų sudaryta diagrama. Kablelis sutaupys šiek tiek plaukų (sutaupys mano), ypač turint keletą tūkstančių duomenų eilučių, ir supras, kaip padalyti skaičius, o tarp jų pamiršo pridėti kablelį.

3 veiksmas: 2 variantas: duomenys registruojami „Yun Shield“

Duomenų registravimas naudojant „Yun Shield“ant „Arduino Mega“arba „Uno“

„Yun Shield“turi minimalų „Linux“platinimą ir gali prisijungti prie interneto, turėti USB prievadus ir SD kortelės lizdą, todėl duomenis galima užregistruoti USB atmintinėje arba SD kortelėje. Laikas gaunamas iš „Linux“sistemos, o duomenų failas - iš FTP programos, pvz., „WinSCP“arba „FileZilla“, arba tiesiogiai iš USB, SD kortelių skaitytuvo.

Čia yra 2 parinkties „Github“priglobtas kodas.

4 žingsnis: drumstumo jutiklio veikimas

Aš naudoju „Amphenol“drumstumo jutiklį (TSD-10) ir jis pateikiamas kartu su duomenų lapu. Sunkiau patikrinti produktą iš internetinio sąrašo. Duomenų lape yra įtampos rodmens (Vout) grafikas su skirtinga drumstumo koncentracija, išreikšta nefelometriniu drumstumo vienetu (NTU). Mikrodumblių atveju biomasės tankis paprastai yra 730 nm bangos ilgio arba 750 mm, siekiant išmatuoti dalelių koncentraciją, vadinamą optiniu tankiu (OD). Taigi čia yra palyginimas tarp „Vout“, „OD730“(išmatuotas „Shimadzu“spektrometru) ir „OD750“(duomenų lape konvertuotas iš NTU).

Labiausiai pageidautina šios sistemos būsena yra statinis drumstumas arba drumstumas, kurį sistema gali automatiškai išmatuoti ir kontroliuoti biomasės tankį esant nustatytai vertei (arba arti jos). Čia yra grafikas, rodantis šią sistemą.

Atskleidimas:

Ši drumstumo stebėjimo ir kontrolės sistema (dažnai vadinama drumzlinu) yra vienas iš trijų įrenginių, kuriuos dirbau bandydamas sukurti išankstinį fotobioreaktorių. Šis darbas buvo atliktas, kol dirbau Arizonos valstijos universiteto Biodesign Swette aplinkos biotechnologijų centre. Šios sistemos mokslinis indėlis į dumblių auginimą buvo paskelbtas „Algal Research Journal“.