Open-source colorimeter/nl
Dit project beschrijft een open-source colorimeter , die gemaakt is van open-source elektronica en 3D-printbare componenten. Dit maakt deel uit van een groter project om de kosten van wetenschappelijke apparatuur te verlagen met behulp van open-source hardware . [ 1 ]
Bron:
Anzalone GC, Glover AG, Pearce JM. Open-source colorimeter . Sensors . 2013; 13(4):5338-5346. doi:10.3390/s130405338 open access.
Samenvatting
De hoge kosten van wat historisch gezien geavanceerde, onderzoeksgerelateerde sensoren en tools waren, hebben hun toepassing beperkt tot een relatief kleine groep goed gefinancierde onderzoekers. Dit artikel beschrijft een methodologie voor het toepassen van een open-sourcebenadering op het ontwerp en de ontwikkeling van een colorimeter. Een 3D-printbare, open-source colorimeter die uitsluitend gebruikmaakt van open-source hardware- en softwareoplossingen en direct verkrijgbare discrete componenten, wordt besproken en de prestaties ervan worden vergeleken met een commerciële, draagbare colorimeter. De prestaties worden geëvalueerd met commerciële vials die zijn voorbereid voor de gesloten reflux chemische zuurstofvraag (CZV)-methode. Deze aanpak verlaagde de kosten van betrouwbare gesloten reflux CZV met twee ordes van grootte, waardoor het een economisch alternatief is voor de overgrote meerderheid van de potentiële gebruikers. De open-source colorimeter vertoonde een goede reproduceerbaarheid en dient als platform voor verdere ontwikkeling en afleiding van het ontwerp voor andere, vergelijkbare doeleinden, zoals nefelometrie. Deze aanpak belooft ongekende toegang tot geavanceerde instrumentatie gebaseerd op goedkope sensoren voor degenen die er het meest behoefte aan hebben, onderontwikkelde laboratoria en laboratoria in ontwikkelingslanden.
Trefwoorden
open source ; open-source hardware ; colorimetrie; COD ; Arduino ; RepRap ; 3D-printer ; open-source sensor; chemisch zuurstofverbruik; open-source colorimeter
Inleiding
Colorimetrische analysemethoden zijn waarschijnlijk de meest toegepaste methoden om de concentratie van opgeloste soorten te bepalen. Veel opgeloste soorten absorberen licht van een bepaalde golflengte en de hoeveelheid die wordt geabsorbeerd wanneer het licht door een bepaalde lengte van de oplossing gaat, neemt toe met toenemende concentratie van de soort; hogere concentraties absorberen meer licht dan lagere concentraties. De relatie tussen absorptie en concentratie wordt gedefinieerd door de wet van Beer-Lambert [2] .
Een colorimeter of spectrofotometer wordt gebruikt om de absorptie bij een specifieke golflengte te meten. Licht wordt meestal gefilterd om slechts een smalle lichtband door te laten bij de absorptiepiekgolflengte voor de gemeten soort. Het apparaat geeft de resultaten doorgaans weer in concentratie-eenheden, maar ook in absorptie-eenheden of transmissie.
Ontwerpbestanden : http://www.thingiverse.com/thing:45443
Firmware : http://github.com/mtu-most/colorimeter
BOM
- Arduino Uno
- Adafruit LCD-scherm ( http://www.adafruit.com/products/772 )
- LED met piek rond 606nm (zoals: LEF3833 http://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/333665.pdf )
- Een geschikte weerstand voor de LED die u kiest
- TSL230R licht-naar-frequentiesensor
- Protoboard (zoals: http://radioshack.com/product/index.jsp?productId=2102845&znt_campaign=Category_CMS&znt_source=CAT&znt_medium=RSCOM&znt_content=CT2032230 )
- Geleiders (Cat 5-kabel werkt prima)
- Zwart ABS- of PLA-filament
- 12 M3-schroeven (van vrijwel elke lengte; 10-12 mm is goed)
- 12 M3 moeren
- 20 M3 ringen
Instructies
- Print de onderdelen uit en maak ze schoon zodat alles goed in elkaar past. Duw de M3-moeren in de daarvoor bestemde sleuven in elke hoek van de behuizing - sleuven die naar binnen opengaan.
- Zaag het protoboard op maat (ongeveer 27 mm x 46 mm) en boor gaten die passen bij de gaten in de zijkanten van de behuizing.
- Bevestig de platen losjes aan de binnenkant van de behuizing met elk een paar schroeven en druk de cuvettehouder op zijn plaats (zonder afdekking). Markeer vervolgens de locaties waar de sensor en LED op de platen moeten worden geplaatst, zodat ze op één lijn liggen met de vensters in de cuvettehouder.
- Haal de printplaten uit de behuizing en soldeer de componenten op de gemarkeerde punten aan de betreffende printplaten. Laat de led-draden iets langer zodat ze kunnen worden verplaatst om de lichtbundel door het gat te richten.
- Soldeer de geleiders volgens het schema. (De I/O-pinnen kunnen direct op de LCD-shield worden gesoldeerd als u voorzichtig bent. Anders zijn andere maatregelen nodig, zoals het niet gebruiken van de shield als shield.)
- Plaats de platen terug in de behuizing, en deze keer stevig.
- Download en installeer de firmware op de Arduino .
- Plaats het LCD-scherm en sluit het apparaat aan op de stroomvoorziening (een stopcontact met voldoende spanning of USB-stroom is voldoende).
- Plaats de cuvettehouder terug (zonder deksel) en selecteer "Kalibreren" in het menu. De led zal enkele seconden oplichten. Zorg ervoor dat het meeste licht zo recht mogelijk door de vensters van de cuvettehouder valt en op de sensor valt. Als de led/sensor hoog of laag staat, corrigeer dan de cuvettevensters met een kleine rattenstaartvijl of een boortje van de juiste maat.
- Nadat de LED goed is gericht, verwijdert u de cuvettehouder en lijnt u het deksel uit en bevestigt u het aan de behuizing met vier M3-schroeven en ringen.
- Duw de cuvettehouder door de opening in het deksel en controleer of het deksel goed in de uitsparing past.
- Volg het juiste protocol voor kalibratie (nog niet in de firmware ingebouwd, volgt binnenkort).
Toepassingen
Media
- Joshua M. Pearce, " Open source 3D-printen maakt het mogelijk om zelf goedkopere gezondheidsapparaten te printen ", Conversation , 28 februari 2014.
- 3D-printen in het lab - Biolegend
Zie ook
- Open-sourcelab
- Open-source mobiel waterkwaliteitstestplatform
- Open-source fotometrisch systeem voor enzymatische nitraatkwantificering
- Open source optica
- Onderzoeksapparatuur bouwen met gratis, open-source hardware
- Open source wetenschap
- Open source 3D-printen van OSAT
- Open-source hardware
Referenties
- ↑ Pearce, Joshua M. 2012. " Het bouwen van onderzoeksapparatuur met gratis, open-source hardware. " Science 337 (6100): 1303–1304. [1]