Open-source colorimeter/zh

▼密歇根理工大学开放式永续发展技术实验室

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本专案详细介绍了一种开源比色计，该比色计由开源电子元件和 3D 打印组件构成。这是利用开源硬件降低科学设备成本的更大专案的一部分。^{[ 1 ]}

来源：
Anzalone GC、Glover AG、Pearce JM.开源色度计. Sensors . 2013; 13(4):5338-5346. doi:10.3390/s130405338开放获取

摘要：
以往用于研究的精密感测器和工具成本高昂，限制了其应用范围，使其仅限于少数资金充足的研究人员。本文提出了一种应用开源方法设计和开发比色计的方法。文中讨论了一种仅使用开源硬件和软件解决方案以及易于获得的离散元件的3D打印开源比色计，并将其性能与商用便携式比色计进行了比较。性能评估采用商用样品瓶，该样品瓶专为封闭式回流化学需氧量（COD）法制备。此方法将可靠的封闭式回流COD法的成本降低了两个数量级，使其成为绝大多数潜在使用者的经济选择。此开源比色计展现出良好的重复性，并可作为进一步开发和衍生设计用于其他类似用途（例如浊度法）的平台。这种方法有望使最需要此类仪器的使用者——欠发达和发展中国家的实验室——以前所未有的方式获得基于低成本感测器的精密仪器。

开源；开源硬件；比色法；化学需氧量；Arduino；RepRap；3D打印机；开源感测器；化学需氧量；开源比色计

比色分析法可能是测定溶解物质浓度最常用的方法。许多溶解物质会吸收特定波长的光，当光穿过一定长度的溶液时，吸收的光量会随着物质浓度的增加而增加；浓度越高，吸收的光越多。吸收和浓度之间的关系由比尔-朗伯定律[2]定义。

比色计或分光光度计用于测量特定波长下的吸收率。通常对光线进行过滤，仅允许在被测物质吸收峰波长处通过的窄带光通过。仪器通常以浓度单位报告结果，但也可能报告吸光度单位或透射率。

设计档案：http://www.thingiverse.com/thing:45443

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

• Arduino Uno
• Adafruit LCD扩充板（http://www.adafruit.com/products/772）
• 峰值波长约 606nm 的 LED（例如：LEF3833 http://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/333665.pdf）
• 选择与您选择的LED相符的电阻器
• TSL230R 光频感测器
• 原型板（例如：http ://radioshack.com/product/index.jsp?productId=2102845&znt_campaign=Category_CMS&znt_source=CAT&znt_medium=RSCOM&znt_content=CT2032230 ）
• 导线（五类线效果很好）
• 黑色ABS或PLA耗材
• 12颗M3螺丝（长度不限；10-12毫米较适合）
• 12 个 M3 螺母
• 20 M3 垫圈

1. 打印零件并进行清理，确保所有零件都能完美契合。将M3螺帽推入外壳每个角落的对应插槽－插槽开口朝内。
2. 将原型板切割成所需尺寸（约 27 毫米 x 46 毫米），并钻孔以匹配外壳侧面的孔。
3. 用几个螺丝将电路板松散地固定在机壳内部，然后将比色皿支架推入到位（不盖盖子），并标记感测器和 LED 必须在电路板上放置的大致位置，以便与比色皿支架中的视窗对齐。
4. 将电路板从外壳中取出，并将元件焊接到各自电路板上标记的位置。 LED 的接脚要留长一些，以便调整其位置，使光束穿过小孔。
5. 依照电路图焊接导线。 （如果小心操作，可以将 I/O 引脚直接焊接到 LCD 扩充板上；否则，需要采用其他方法，例如不使用扩充板作为屏蔽层。）
6. 将电路板重新装入机箱，这次要装紧。
7. 在Arduino上下载并安装固件。
8. 安装液晶屏屏蔽罩并为设备供电（可使用电压适当的电源转接器或 USB 电源）。
9. 将比色皿支架放回原位（无需盖上盖子），然后使用选单系统选择“校准”。 LED 指示灯会亮起几秒钟——确保大部分光线尽可能笔直地穿过比色皿支架窗口并照射到感光元件上。如果 LED 指示灯/感测器读数过高或过低，请使用细锉刀或适当尺寸的钻头修整比色皿视窗。
10. LED 正确对准后，取下比色皿支架，用四个 M3 螺丝和垫圈将盖子对准并固定在外壳上。
11. 将比色皿支架推入盖子上的开口，并检查盖子是否能很好地嵌入凹槽中。
12. 请按照相应的校准规程进行操作（尚未内建于固件中 - 即将推出）。

• COD ^W

• Joshua M. Pearce，“开源 3D 打印让您可以打印自己更便宜的健康设备”，对话，2014 年 2 月 28 日。
• 实验室中的3D打印—Biolegend

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• 用于酵素法硝酸盐定量分析的开源光度系统
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• 利用免费开源硬件建构研究设备
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• OSAT的开源3D打印
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