Acest proiect detaliază un colorimetru open source , care este realizat din electronice open source și componente imprimabile 3-D. Aceasta face parte dintr-un proiect mai amplu de reducere a costurilor echipamentelor științifice care utilizează hardware open-source . [1]
Sursa
Anzalone GC, Glover AG, Pearce JM. Colorimetru cu sursă deschisă . Senzori . 2013; 13(4):5338-5346. doi:10.3390/s130405338 acces deschis
Rezumat
Costul ridicat al senzorilor și instrumentelor sofisticate legate de cercetare a limitat adoptarea lor la un grup relativ mic de cercetători bine finanțați. Această lucrare oferă o metodologie pentru aplicarea unei abordări open-source pentru proiectarea și dezvoltarea unui colorimetru. Se discută despre un colorimetru cu sursă deschisă imprimabilă 3-D care utilizează numai soluții hardware și software open-source și componente discrete ușor disponibile, iar performanța acestuia este comparată cu un colorimetru portabil comercial. Performanța este evaluată cu flacoane comerciale preparate pentru metoda cu cererea chimică de oxigen (COD) cu reflux închis. Această abordare a redus costul COD cu reflux închis și fiabil cu două ordine de mărime, făcându-l o alternativă economică pentru marea majoritate a potențialilor utilizatori. Colorimetrul open-source a demonstrat o reproductibilitate bună și servește ca o platformă pentru dezvoltarea ulterioară și derivarea designului pentru alte scopuri similare, cum ar fi nefelometria. Această abordare promite acces fără precedent la instrumente sofisticate bazate pe senzori cu costuri reduse pentru cei care au cea mai mare nevoie de ea, laboratoarele mondiale subdezvoltate și în curs de dezvoltare.
Cuvinte cheie
sursa deschisa ; hardware cu sursă deschisă ; colorimetrie; COD ; Arduino ; RepRap ; imprimantă 3d ; senzor open-source; cererea chimică de oxigen; colorimetru cu sursă deschisă
Introducere
Metodele analitice colorimetrice sunt probabil cele mai frecvent aplicate pentru determinarea concentrației speciilor dizolvate. Multe specii dizolvate absorb lumina de o anumită lungime de undă și cantitatea absorbită pe măsură ce lumina trece printr-o anumită lungime de soluție crește odată cu creșterea concentrației speciei; concentrațiile mai mari absorb mai multă lumină decât concentrațiile mai mici. Relația dintre absorbție și concentrare este definită de legea Beer-Lambert [2] .
Un colorimetru sau un spectrofotometru este folosit pentru a măsura absorbția la o anumită lungime de undă. Lumina este de obicei filtrată pentru a permite doar o bandă îngustă de lumină la lungimea de undă de vârf de absorbanță pentru speciile măsurate. Aparatul raportează în mod obișnuit rezultatele în unități de concentrație, dar raportează și unități de absorbanță sau transmitanță.
Fișiere de design : http://www.thingiverse.com/thing:45443
Firmware : http://github.com/mtu-most/colorimeter
BOM
- Arduino Uno
- Adafruit LCD shield ( http://www.adafruit.com/products/772 )
- LED având un vârf de aproximativ 606 nm (cum ar fi: LEF3833 http://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/333665.pdf )
- O rezistență potrivită pentru LED-ul pe care îl alegeți
- Senzor de lumină-frecvență TSL230R
- Placă proto (cum ar fi: http://radioshack.com/product/index.jsp?productId=2102845&znt_campaign=Category_CMS&znt_source=CAT&znt_medium=RSCOM&znt_content=CT2032230 )
- Conductori (cablul Cat 5 funcționează excelent)
- Filament negru ABS sau PLA
- 12 șuruburi M3 (aproape orice lungime; 10-12 mm este bun)
- 12 piulițe M3
- 20 șaibe M3
Instrucțiuni
- Imprimați piesele și curățați-le astfel încât totul să se potrivească frumos. Împingeți piulițele M3 în fantele corespunzătoare din fiecare colț al corpului carcasei - fante deschise spre interior.
- Tăiați placa proto la dimensiune (aproximativ 27 mm x 46 mm) și găuriți pentru a se potrivi cu cele din părțile laterale ale carcasei.
- Atașați lejer plăcile la interiorul carcasei cu câteva șuruburi fiecare și împingeți suportul cuvei în poziție (fără capac) și marcați locațiile aproximative unde senzorul și LED-ul trebuie să fie plasate pe plăci pentru a se alinia cu ferestrele din cuvă. titular.
- Scoateți plăcile din carcasă și lipiți componentele pe plăcile respective în punctele marcate. Lăsați cablurile LED puțin lungi, astfel încât să poată fi mutat pentru a îndrepta fasciculul prin orificiu.
- Lipiți conductorii conform schemei. (Pincii io pot fi lipiți direct pe ecranul LCD dacă aveți grijă, altfel vor fi necesare mijloace diferite, cum ar fi să nu folosiți scutul ca scut.)
- Fixați plăcile înapoi în carcasă, de data aceasta ferm.
- Descărcați și instalați firmware-ul pe Arduino .
- Montați ecranul LCD și alimentați dispozitivul (funcționează surplusul de neg de perete de tensiune adecvată sau de alimentare USB).
- Așezați suportul pentru cuvetă înapoi în poziție (fără capac) și utilizați sistemul de meniu pentru a selecta „Calibrare”. LED-ul se va aprinde pentru câteva secunde - asigurați-vă că cea mai mare parte a luminii trece cât mai drept posibil prin ferestrele suportului de cuvetă și lovește senzorul. Dacă LED-ul/senzorul este înalt sau scăzut, remodelați ferestrele cuvei cu o pilă mică cu coadă de șobolan sau burghie de dimensiuni adecvate.
- După ce LED-ul este îndreptat corespunzător, scoateți suportul pentru cuvetă și aliniați și fixați capacul pe carcasă cu patru șuruburi M3 și șaibe.
- Împingeți suportul pentru cuvetă prin deschiderea capacului și verificați dacă capacul se potrivește bine în locaș.
- Urmați protocolul corespunzător pentru calibrare (încă urmează să fie încorporat în firmware - va fi disponibil).
Aplicații
Mass-media
- Joshua M. Pearce, „ Imprimarea 3D cu sursă deschisă vă permite să vă imprimați propriile dispozitive de sănătate mai ieftine ”, Conversație , 28 februarie 2014.
- Imprimare 3D în laborator - Biolegend
Vezi si
- Laborator cu sursă deschisă
- Platformă mobilă de testare a calității apei cu sursă deschisă
- Sistem fotometric open-source pentru cuantificarea nitraților enzimatici
- Optică open source
- Construirea de echipamente de cercetare cu hardware gratuit, open-source
- Știință open source
- Imprimare 3-D open source a OSAT
- Hardware open-source
Referințe
- ^ Pearce, Joshua M. 2012. „ Clădire echipamente de cercetare cu hardware gratuit, open-source. ” Science 337 (6100): 1303–1304. [1]