Open-source colorimeter/Colorímetro de código abierto

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Este proyecto detalla un colorímetro de código abierto, que está hecho de electrónica de código abierto y componentes imprimibles en 3D. Esto es parte de un proyecto más amplio para reducir el costo de los equipos científicos que utilizan hardware de código abierto.^[1]

Fuente
Anzalone GC, Glover AG, Pearce JM. Colorímetro de código abierto. Sensores. 2013; 13(4):5338-5346. doi:10.3390/s130405338 acceso abierto

Resumen
El alto costo de lo que históricamente han sido sensores y herramientas sofisticados relacionados con la investigación ha limitado su adopción a un grupo relativamente pequeño de investigadores bien financiados. Este artículo proporciona una metodología para aplicar un enfoque de código abierto al diseño y desarrollo de un colorímetro. Se analiza un colorímetro de código abierto imprimible en 3D que utiliza únicamente soluciones de hardware y software de código abierto y componentes discretos fácilmente disponibles y se compara su rendimiento con el de un colorímetro portátil comercial. El rendimiento se evalúa con viales comerciales preparados para el método de demanda química de oxígeno (DQO) por reflujo cerrado. Este enfoque redujo el costo de la DQO de reflujo cerrada confiable en dos órdenes de magnitud, convirtiéndola en una alternativa económica para la gran mayoría de los usuarios potenciales.El colorímetro de código abierto demostró una buena reproducibilidad y sirve como plataforma para un mayor desarrollo y derivación del diseño para otros fines similares, como la nefelometría. Este enfoque promete un acceso sin precedentes a instrumentación sofisticada basada en sensores de bajo costo por parte de quienes más la necesitan, los laboratorios del mundo subdesarrollado y en desarrollo.

código abierto; hardware de código abierto; colorimetría; COD; Arduino; RepRap; impresora 3D; sensor de código abierto; demanda química de oxígeno; colorímetro de código abierto

Es probable que los métodos analíticos colorimétricos sean los métodos más comúnmente aplicados para determinar la concentración de especies disueltas. Muchas especies disueltas absorben luz de una longitud de onda particular y la cantidad absorbida a medida que la luz pasa a través de una longitud determinada de solución aumenta al aumentar la concentración de la especie; concentraciones más altas absorben más luz que concentraciones más bajas. La relación entre absorción y concentración está definida por la ley de Beer-Lambert[2].

Se utiliza un colorímetro o un espectrofotómetro para medir la absorción en una longitud de onda específica. La luz generalmente se filtra para permitir solo una banda estrecha de luz en la longitud de onda máxima de absorbancia de las especies medidas. El aparato normalmente informa resultados en unidades de concentración pero también informa unidades de absorbancia o transmitancia.

Archivos de diseño: http://www.thingiverse.com/thing:45443

Firmware: http://github.com/mtu-most/colorimeter

• Arduino Uno
• Protector LCD Adafruit (http://www.adafruit.com/products/772)
• LED que tiene un pico de alrededor de 606 nm (como: LEF3833 http://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/333665.pdf)
• Una resistencia adecuada para el LED que elijas
• Sensor de luz a frecuencia TSL230R
• Tablero proto (como: http://radioshack.com/product/index.jsp?productId=2102845&znt_campaign=Category_CMS&znt_source=CAT&znt_medium=RSCOM&znt_content=CT2032230)
• Conductores (el cable Cat 5 funciona muy bien)
• Filamento ABS o PLA negro
• 12 tornillos M3 (de casi cualquier longitud; 10-12 mm es bueno)
• 12 tuercas M3
• 20 arandelas M3

1. Imprime las piezas y límpialas para que todo encaje perfectamente. Empuje las tuercas M3 en sus ranuras apropiadas en cada esquina del cuerpo de la caja: las ranuras se abren hacia el interior.
2. Corte la placa proto a medida (aproximadamente 27 mm x 46 mm) y taladre agujeros que coincidan con los de los lados de la caja.
3. Fije las placas de forma flexible al interior de la caja con un par de tornillos cada una y empuje el soporte de la cubeta en su lugar (sin cubierta) y marque las ubicaciones aproximadas donde se deben colocar el sensor y el LED en las placas para alinearlos con las ventanas del soporte de la cubeta.
4. Retire las placas de la caja y suelde los componentes a sus respectivas placas en los puntos marcados. Deje los cables LED un poco largos para poder moverlos y apuntar el haz a través del orificio.
5. Soldar los conductores según el esquema. (Los pines io se pueden soldar directamente al protector LCD si tiene cuidado; de lo contrario, se requerirán medios diferentes, como no usar el protector como protector)
6. Vuelva a colocar las tablas en el estuche, esta vez con firmeza.
7. Descargue e instale el firmware en Arduino.
8. Coloque el protector LCD y alimente el dispositivo (el exceso de voltaje de pared o la alimentación USB funcionarán).
9. Coloque el soporte de la cubeta nuevamente en su posición (sin cubierta) y use el sistema de menú para seleccionar "Calibrar". El LED se iluminará durante unos segundos: asegúrese de que la mayor parte de la luz pase lo más recta posible a través de las ventanas del portacubetas e incida sobre el sensor. Si el LED/sensor está alto o bajo, cambie la forma de las ventanas de la cubeta con una pequeña lima de cola de rata o una broca del tamaño adecuado.
10. Una vez que el LED esté correctamente apuntado, retire el soporte de la cubeta y alinee y fije la cubierta a la caja con cuatro tornillos y arandelas M3.
11. Empuje el soporte de la cubeta a través de la abertura de la cubierta y verifique que la tapa encaje bien en el hueco.
12. Siga el protocolo apropiado para la calibración (aún no integrado en el firmware; próximamente).

• COD^W

• Josué M. Pearce, "La impresión 3D de código abierto le permite imprimir sus propios dispositivos de salud más económicos", Conversation, febrero. 28, 2014.
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