Este projeto detalha um colorímetro de código aberto , que é feito de eletrônicos de código aberto e componentes imprimíveis em 3D. Isso faz parte de um projeto maior para reduzir o custo de equipamentos científicos usando hardware de código aberto . [1]
Fonte
Anzalone GC, Glover AG, Pearce JM. Colorímetro de código aberto . Sensores . 2013; 13(4):5338-5346. doi:10.3390/s130405338 acesso aberto
Resumo
O alto custo do que historicamente foram sensores e ferramentas sofisticados relacionados à pesquisa limitou sua adoção a um grupo relativamente pequeno de pesquisadores bem financiados. Este artigo fornece uma metodologia para aplicar uma abordagem de código aberto ao design e desenvolvimento de um colorímetro. Um colorímetro de código aberto imprimível em 3D que utiliza apenas soluções de hardware e software de código aberto e componentes discretos prontamente disponíveis é discutido e seu desempenho comparado a um colorímetro portátil comercial. O desempenho é avaliado com frascos comerciais preparados para o método de demanda química de oxigênio (DQO) de refluxo fechado. Essa abordagem reduziu o custo de DQO de refluxo fechado confiável em duas ordens de magnitude, tornando-a uma alternativa econômica para a grande maioria dos usuários em potencial. O colorímetro de código aberto demonstrou boa reprodutibilidade e serve como uma plataforma para desenvolvimento posterior e derivação do design para outros propósitos semelhantes, como nefelometria. Essa abordagem promete acesso sem precedentes a instrumentação sofisticada baseada em sensores de baixo custo por aqueles que mais precisam dela, laboratórios de países subdesenvolvidos e em desenvolvimento.
Conteúdo
Palavras-chave
código aberto ; hardware de código aberto ; colorimetria; COD ; Arduino ; RepRap ; impressora 3-D ; sensor de código aberto; demanda química de oxigênio; colorímetro de código aberto
Introdução
Métodos analíticos colorimétricos são provavelmente os métodos mais comumente aplicados para determinar a concentração de espécies dissolvidas. Muitas espécies dissolvidas absorvem luz de um comprimento de onda particular e a quantidade absorvida conforme a luz passa por um determinado comprimento de solução aumenta com o aumento da concentração da espécie; concentrações mais altas absorvem mais luz do que concentrações mais baixas. A relação entre absorção e concentração é definida pela lei de Beer-Lambert [2] .
Um colorímetro ou espectrofotômetro é empregado para medir a absorção em um comprimento de onda específico. A luz é geralmente filtrada para permitir apenas uma faixa estreita de luz no comprimento de onda de pico de absorbância para as espécies medidas. O aparelho normalmente relata resultados em unidades de concentração, mas também relata unidades de absorbância ou transmitância.
Arquivos de design : http://www.thingiverse.com/thing:45443
Firmware : http://github.com/mtu-most/colorimeter
BOM
- Arduino Uno
- Escudo LCD Adafruit ( http://www.adafruit.com/products/772 )
- LED com pico em torno de 606 nm (como: LEF3833 http://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/333665.pdf )
- Um resistor adequado para o LED que você escolher
- Sensor de luz para frequência TSL230R
- Placa proto (como: http://radioshack.com/product/index.jsp?productId=2102845&znt_campaign=Category_CMS&znt_source=CAT&znt_medium=RSCOM&znt_content=CT2032230 )
- Condutores (cabo Cat 5 funciona muito bem)
- Filamento ABS ou PLA preto
- 12 parafusos M3 (quase qualquer comprimento; 10-12 mm é bom)
- 12 porcas M3
- 20 arruelas M3
Instruções
- Imprima as peças e limpe-as para que tudo se encaixe perfeitamente. Empurre as porcas M3 em seus slots apropriados em cada canto do corpo do gabinete - slots abertos para o interior.
- Corte a placa protótipo no tamanho certo (cerca de 27 mm x 46 mm) e faça furos que combinem com os das laterais do gabinete.
- Fixe frouxamente as placas no interior do gabinete com dois parafusos cada e empurre o suporte da cubeta para o lugar (sem tampa) e marque os locais aproximados onde o sensor e o LED devem ser colocados nas placas para alinhá-los com as janelas no suporte da cubeta.
- Remova as placas do gabinete e solde os componentes às suas respectivas placas nos pontos marcados. Deixe os fios do LED um pouco longos para que possam ser movidos para mirar o feixe através do furo.
- Solde os condutores conforme o esquema. (Os pinos io podem ser soldados diretamente na blindagem do LCD se você for cuidadoso, caso contrário, serão necessários meios diferentes, como não usar a blindagem como blindagem.)
- Recoloque as placas no gabinete, dessa vez com firmeza.
- Baixe e instale o firmware no Arduino .
- Encaixe a proteção do LCD e ligue o dispositivo (a fonte de alimentação de parede excedente com voltagem apropriada ou a alimentação USB funcionará).
- Coloque o suporte da cuvete de volta na posição (sem tampa) e use o sistema de menu para selecionar "Calibrate". O LED acenderá por alguns segundos - certifique-se de que a maior parte da luz passe o mais reto possível pelas janelas do suporte da cuvete e incida sobre o sensor. Se o LED/sensor estiver alto ou baixo, remodele as janelas da cuvete com uma pequena lima de rabo de rato ou uma broca de tamanho adequado.
- Depois que o LED estiver corretamente direcionado, remova o suporte da cubeta e alinhe e fixe a tampa ao gabinete com quatro parafusos M3 e arruelas.
- Empurre o suporte da cubeta através da abertura na tampa e verifique se a tampa se encaixa bem no recesso.
- Siga o protocolo apropriado para calibração (ainda a ser incorporado ao firmware - em breve).
Formulários
meios de comunicação
- Joshua M. Pearce, " A impressão 3D de código aberto permite que você imprima seus próprios dispositivos de saúde mais baratos ", Conversation , 28 de fevereiro de 2014.
- Impressão 3D em laboratório - Biolegend
Veja também
- Laboratório de código aberto
- Plataforma de teste de qualidade de água móvel de código aberto
- Sistema fotométrico de código aberto para quantificação enzimática de nitrato
- Óptica de código aberto
- Construindo equipamentos de pesquisa com hardware gratuito e de código aberto
- Ciência de código aberto
- Impressão 3D de código aberto do OSAT
- Hardware de código aberto
Referências
- ↑ Pearce, Joshua M. 2012. " Construindo equipamentos de pesquisa com hardware livre e de código aberto. " Science 337 (6100): 1303–1304. [1]