Questo progetto descrive in dettaglio un colorimetro open source , realizzato con componenti elettronici open source e componenti stampabili in 3D. Questo fa parte di un progetto più ampio volto a ridurre il costo delle apparecchiature scientifiche utilizzando hardware open source . [1]
Fonte
Anzalone GC, Glover AG, Pearce JM. Colorimetro open source . Sensori . 2013; 13(4):5338-5346. doi:10.3390/s130405338 accesso aperto
Abstract
Il costo elevato di sensori e strumenti storicamente sofisticati legati alla ricerca ha limitato la loro adozione a un gruppo relativamente piccolo di ricercatori ben finanziati. Questo documento fornisce una metodologia per applicare un approccio open source alla progettazione e allo sviluppo di un colorimetro. Viene discusso un colorimetro open source stampabile in 3D che utilizza solo soluzioni hardware e software open source e componenti discreti prontamente disponibili e le sue prestazioni rispetto a un colorimetro portatile commerciale. Le prestazioni vengono valutate con fiale commerciali preparate per il metodo COD (domanda chimica di ossigeno) a riflusso chiuso. Questo approccio ha ridotto il costo dell’affidabile COD a riflusso chiuso di due ordini di grandezza, rendendolo un’alternativa economica per la stragrande maggioranza dei potenziali utenti. Il colorimetro open source ha dimostrato una buona riproducibilità e funge da piattaforma per l'ulteriore sviluppo e derivazione del progetto per altri scopi simili come la nefelometria. Questo approccio promette un accesso senza precedenti a sofisticate strumentazioni basate su sensori a basso costo da parte di coloro che ne hanno più bisogno, ovvero i laboratori dei paesi sottosviluppati e in via di sviluppo.
Contenuti
Parole chiave
fonte aperta ; hardware open source ; colorimetria; COD ; Arduino ; RepRap ; stampante 3d ; sensore open source; domanda chimica di ossigeno; colorimetro open source
introduzione
I metodi analitici colorimetrici sono probabilmente i metodi più comunemente applicati per determinare la concentrazione delle specie disciolte. Molte specie disciolte assorbono la luce di una particolare lunghezza d'onda e la quantità assorbita mentre la luce passa attraverso una data lunghezza di soluzione aumenta con l'aumentare della concentrazione della specie; concentrazioni più elevate assorbono più luce rispetto a concentrazioni più basse. La relazione tra assorbimento e concentrazione è definita dalla legge di Beer-Lambert [2] .
Per misurare l'assorbimento a una lunghezza d'onda specifica viene utilizzato un colorimetro o uno spettrofotometro. La luce viene solitamente filtrata per consentire solo una stretta banda di luce alla lunghezza d'onda del picco di assorbanza per la specie misurata. L'apparecchio tipicamente riporta i risultati in unità di concentrazione ma riporta anche unità di assorbanza o trasmittanza.
File di progettazione : http://www.thingiverse.com/thing:45443
Firmware : http://github.com/mtu-most/colorimeter
Distinta base
- ArduinoUno
- Schermo LCD Adafruit ( http://www.adafruit.com/products/772 )
- LED con picco intorno a 606 nm (come: LEF3833 http://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/333665.pdf )
- Un resistore adatto per il LED scelto
- Sensore luce-frequenza TSL230R
- Scheda prototipo (come: http://radioshack.com/product/index.jsp?productId=2102845&znt_campaign=Category_CMS&znt_source=CAT&znt_medium=RSCOM&znt_content=CT2032230 )
- Conduttori (il cavo Cat 5 funziona alla grande)
- Filamento ABS o PLA nero
- 12 viti M3 (quasi qualsiasi lunghezza; 10-12 mm vanno bene)
- 12 dadi M3
- 20 rondelle M3
Istruzioni
- Stampa le parti e puliscile in modo che tutto si adatti perfettamente. Spingere i dadi M3 nelle fessure appropriate su ciascun angolo del corpo della custodia: le fessure si aprono verso l'interno.
- Taglia la scheda prototipo a misura (circa 27 mm x 46 mm) e pratica dei fori in modo che corrispondano a quelli sui lati della custodia.
- Fissare senza stringere le schede all'interno della custodia con un paio di viti ciascuna e spingere il supporto della cuvetta in posizione (senza coperchio) e segnare le posizioni approssimative in cui il sensore e il LED devono essere posizionati sulle schede per allinearli con le finestre nella cuvetta titolare.
- Rimuovere le schede dal case e saldare i componenti alle rispettive schede nei punti contrassegnati. Lasciare i cavi del LED un po' lunghi in modo che possano essere spostati per puntare il raggio attraverso il foro.
- Saldare i conduttori secondo lo schema. (I pin io possono essere saldati direttamente sullo schermo LCD se stai attento, altrimenti saranno necessari mezzi diversi, come non usare lo schermo come scudo.)
- Rimetti le schede nella custodia, questa volta saldamente.
- Scarica e installa il firmware su Arduino .
- Montare lo schermo LCD e alimentare il dispositivo (funzionerà una presa a muro in eccesso con voltaggio appropriato o alimentazione USB).
- Rimettere il portacuvette in posizione (senza coperchio) e utilizzare il sistema di menu per selezionare "Calibra". Il LED si illuminerà per alcuni secondi: assicurarsi che la maggior parte della luce passi il più direttamente possibile attraverso le finestre del portacuvette e colpisca il sensore. Se il LED/sensore è alto o basso, rimodellare le finestre della cuvetta con una piccola lima a coda di topo o una punta da trapano di dimensioni adeguate.
- Dopo aver puntato correttamente il LED, rimuovere il supporto della cuvetta, allineare e fissare il coperchio alla custodia con quattro viti e rondelle M3.
- Spingere il portacuvetta attraverso l'apertura del coperchio e verificare che il coperchio si adatti perfettamente alla cavità.
- Seguire il protocollo appropriato per la calibrazione (ancora da integrare nel firmware - di prossima pubblicazione).
Applicazioni
Media
- Joshua M. Pearce, " La stampa 3D open source consente di stampare i propri dispositivi sanitari più economici ", Conversazione , 28 febbraio 2014.
- Stampa 3D in laboratorio - Biolegend
Guarda anche
- Laboratorio open source
- Piattaforma mobile open source per i test sulla qualità dell'acqua
- Sistema fotometrico open source per la quantificazione enzimatica dei nitrati
- Ottica open source
- Costruire apparecchiature di ricerca con hardware gratuito e open source
- Scienza open source
- Stampa 3D open source di OSAT
- Hardware open source
Riferimenti
- ^ Pearce, Joshua M. 2012. " Costruire apparecchiature di ricerca con hardware open source gratuito. " Science 337 (6100): 1303–1304. [1]