Open-source colorimeter/zh

▼密西根理工大學開放式永續發展技術實驗室

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本專案詳細介紹了一種開源比色計，該比色計由開源電子元件和 3D 列印組件構成。這是利用開源硬體降低科學設備成本的更大專案的一部分。^{[ 1 ]}

來源：
Anzalone GC、Glover AG、Pearce JM.開源色度計. Sensors . 2013; 13(4):5338-5346. doi:10.3390/s130405338開放獲取

摘要：
以往用於研究的精密感測器和工具成本高昂，限制了其應用範圍，使其僅限於少數資金充足的研究人員。本文提出了一種應用開源方法設計和開發比色計的方法。文中討論了一種僅使用開源硬體和軟體解決方案以及易於獲得的離散元件的3D列印開源比色計，並將其性能與商用便攜式比色計進行了比較。性能評估採用商用樣品瓶，該樣品瓶專為封閉式回流化學需氧量（COD）法製備。此方法將可靠的封閉式回流COD法的成本降低了兩個數量級，使其成為絕大多數潛在使用者的經濟選擇。此開源比色計展現出良好的重複性，並可作為進一步開發和衍生設計用於其他類似用途（例如濁度法）的平台。這種方法有望使最需要此類儀器的使用者——欠發達和發展中國家的實驗室——以前所未有的方式獲得基於低成本感測器的精密儀器。

開源；開源硬體；比色法；化學需氧量；Arduino；RepRap；3D列印機；開源感測器；化學需氧量；開源比色計

比色分析法可能是測定溶解物質濃度最常用的方法。許多溶解物質會吸收特定波長的光，當光穿過一定長度的溶液時，吸收的光量會隨著物質濃度的增加而增加；濃度越高，吸收的光越多。吸收和濃度之間的關係由比爾-朗伯定律[2]定義。

比色計或分光光度計用於測量特定波長下的吸收率。通常對光線進行過濾，僅允許在被測物質吸收峰波長處通過的窄帶光通過。儀器通常以濃度單位報告結果，但也可能報告吸光度單位或透射率。

設計檔案：http://www.thingiverse.com/thing:45443

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

• Arduino Uno
• Adafruit LCD擴充板（http://www.adafruit.com/products/772）
• 峰值波長約 606nm 的 LED（例如：LEF3833 http://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/333665.pdf）
• 選擇與您選擇的LED相符的電阻器
• TSL230R 光頻感測器
• 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 ）
• 導線（五類線效果很好）
• 黑色ABS或PLA耗材
• 12顆M3螺絲（長度不限；10-12毫米較適合）
• 12 個 M3 螺母
• 20 M3 墊圈

1. 列印零件並進行清理，確保所有零件都能完美契合。將M3螺帽推入外殼每個角落的對應插槽－插槽開口朝內。
2. 將原型板切割成所需尺寸（約 27 毫米 x 46 毫米），並鑽孔以匹配外殼側面的孔。
3. 用幾個螺絲將電路板鬆散地固定在機殼內部，然後將比色皿支架推入到位（不蓋蓋子），並標記感測器和 LED 必須在電路板上放置的大致位置，以便與比色皿支架中的視窗對齊。
4. 將電路板從外殼中取出，並將元件焊接到各自電路板上標記的位置。 LED 的接腳要留長一些，以便調整其位置，使光束穿過小孔。
5. 依照電路圖焊接導線。 （如果小心操作，可以將 I/O 引腳直接焊接到 LCD 擴充板上；否則，需要採用其他方法，例如不使用擴充板作為屏蔽層。）
6. 將電路板重新裝入機箱，這次要裝緊。
7. 在Arduino上下載並安裝韌體。
8. 安裝液晶屏屏蔽罩並為設備供電（可使用電壓適當的電源轉接器或 USB 電源）。
9. 將比色皿支架放回原位（無需蓋上蓋子），然後使用選單系統選擇「校準」。 LED 指示燈會亮起幾秒鐘——確保大部分光線盡可能筆直地穿過比色皿支架窗口並照射到感光元件上。如果 LED 指示燈/感測器讀數過高或過低，請使用細銼刀或適當尺寸的鑽頭修整比色皿視窗。
10. LED 正確對準後，取下比色皿支架，用四個 M3 螺絲和墊圈將蓋子對準並固定在外殼上。
11. 將比色皿支架推入蓋子上的開口，並檢查蓋子是否能很好地嵌入凹槽中。
12. 請按照相應的校準規程進行操作（尚未內建於韌體中 - 即將推出）。

• COD ^W

• Joshua M. Pearce，“開源 3D 列印讓您可以列印自己更便宜的健康設備”，對話，2014 年 2 月 28 日。
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