Este proyecto detalla una plataforma de prueba de agua de código abierto derivada del colorímetro de código abierto , que está hecho de electrónica de código abierto y componentes imprimibles en 3D. Esto es parte de un proyecto más amplio para reducir el costo de los equipos científicos que utilizan hardware de código abierto . [1] [2] Bas Wijnen, GC Anzalone y Joshua M. Pearce, Plataforma móvil de prueba de calidad del agua de código abierto . Revista de Agua, Saneamiento e Higiene para el Desarrollo , 4 (3) págs. 532–537 (2014). doi:10.2166/washdev.2014.137 acceso abierto
Contenido
Abstracto
El mundo en desarrollo sigue aquejado de falta de acceso al agua potable. Aunque se han desarrollado muchos métodos de bajo costo para tratar el agua contaminada, se necesitan métodos de bajo costo para probar la calidad del agua para determinar si estas tecnologías apropiadas son necesarias, efectivas y confiables. Este documento proporciona una metodología para el diseño, desarrollo y validación técnica de una plataforma de prueba de agua de código abierto (OS) de bajo costo. Se presenta un caso de estudio donde se desarrolla la plataforma para proporcionar tanto la colorimetría para la demanda bioquímica de oxígeno/demanda química de oxígeno como la nefelometría para medir la turbidez utilizando el método ISO 7027. Este enfoque dio como resultado un equipo que es igual de preciso, pero cuesta entre 7,5 y 15 veces. menos que las herramientas actualmente disponibles comercialmente. Se concluye que el desarrollo de hardware OS es una solución prometedora para el equipo necesario para realizar mediciones de la calidad del agua tanto en regiones desarrolladas como en desarrollo.
Palabras clave
DBO; BACALAO; nefelometría; hardware de código abierto ; turbidez ; pruebas de agua
Diseño
- Archivos de diseño :
- Firmware :
El firmware del dispositivo: https://github.com/mtu-most/colorimeter
lista de materiales
Archivos fuente
Para obtener la información más actualizada, consulte la página de github: https://github.com/mtu-most/colorimeter
Para uso en impresión 3D:
Para uso de edición:
- Archivo:Board clip.scad
- Archivo:Colorímetro v02.scad
- Archivo:Cuvette holder.stl
- Archivo:IV tracer box.scad
Para cualquier biblioteca, vaya nuevamente a github para obtener la MAYORÍA de las bibliotecas SCAD .
Componentes requeridos
- Arduino Fio y una placa programadora, si es necesario
- Escudo LCD de AdaFruit y una unidad LCD de 3,3 V ( Importante : si obtiene un LCD de 5 V, necesitará alimentarlo desde una fuente externa cuando lo conecte al controlador Fio, conectando el externo directamente a los pines del escudo para GND1/GND2 y VIN: como se indica en este enlace .
- 1 LED infrarrojo de 860 nm
- 1 LED naranja de 620 nm (ambos tamaños estándar T1 ¾)
- 3 codificadores de luz a frecuencia (TSL235R)
- Alambres, soldador y soldadura.
- Filamento para las impresiones 3D.
Instrucciones de construcción
Soldar los componentes del escudo de AdaFruit y LCD siguiendo el tutorial de la web de Adafruit . Pruebe si todo está correcto con la pantalla LCD ejecutando el código de AdaFruit en la misma página del tutorial.
Conecte los dos LED, la pantalla LCD y los sensores al Arduino Fio como se muestra en el esquema. Cargue el código de firmware en Arduino y compruebe si todo funciona correctamente. Importante : para compilar el firmware necesitas las bibliotecas LcdMenu y DuplexFrequencyCounter de otro repositorio .
Impresión 3d
En caso de que experimentes deformaciones importantes (capas que se separan entre sí), puedes intentar imprimir la carcasa en dos partes, utilizando modelos separados: la bóveda de pruebas con los sensores por un lado, y la caja para la pantalla LCD con el Arduino. Fio, en cambio.
Disposición
Al colocarlo en la caja, corte 3 PCB del tamaño de 200x350 mm y suelde cada LED en una PCB con el sensor del codificador mirándolo (así cada PCB tendrá un LED y un codificador de referencia). El último tercer sensor codificador va en su propia PCB. Las siguientes imágenes muestran el diseño dentro del cuadro:
Cuando termines, puedes cerrar la caja con tornillos y colocar los botones impresos en su lugar.
Elementos de menú
Las dos pruebas son DQO y Nefalometría. El menú ofrece las siguientes opciones (enumeradas en el orden en que se utilizan normalmente):
BACALAO
- Cero: necesario para anular los valores del LED naranja antes de medir.
- Calibrar: la calibración simplemente devuelve el valor del sensor.
- Medir: la medición arroja turbidez y otros valores.
Nefalometria
- Recalibrar: borra la calibración.
- Calibrar: calibrar las muestras. Normalmente se realiza con Patrón de Turbidez de Formazina (400 NTU) diluido con agua destilada. Ejemplo : Preparar soluciones de 2, 4, 40, 100 y 200 NTU. Coloque una muestra en el dispositivo y elija Nefalometría → Calibrar.
La función Calibrar devuelve "Lectura de calibración | Se necesita más tiempo" hasta que se lean cinco valores y "Lectura de calibración | Error: número después de finalizar la calibración.
- Medida: la medición devuelve resultados en NTU e índice. El índice es simplemente un número de serie para realizar un seguimiento de las mediciones más fácilmente: aumenta en uno después de cada medición.
Advertencia
Hay muchos aspectos de la calidad del agua. La DQO y la nefalometría son sólo dos medidas de propiedades específicas. Dependiendo del contexto en el que esté trabajando y de las preguntas que intente responder, ¡estas dos mediciones pueden ser suficientes o no!
Aplicaciones
- DQO W
- DBO W
- nefelometría W , turbidez W
- Disminución de la turbidez para optimizar la desinfección solar del agua [3]
Ver también
- Colorímetro de código abierto
- Laboratorio de código abierto
- Sistema fotométrico de código abierto para la cuantificación enzimática de nitrato
- Óptica de código abierto
- Construyendo equipos de investigación con hardware gratuito y de código abierto
- Ciencia de código abierto
- Impresión 3D de código abierto de OSAT
- Hardware de código abierto
En las noticias
- Probador de calidad del agua de código abierto - La-Tecnologia
- Plataforma de prueba de agua de código abierto se imprime en 3D - Make Magazine
- El dispositivo de prueba de calidad del agua impreso en 3D ofrece asequibilidad y portabilidad para probar la potabilidad - Impresión 3D
- Probador de calidad del agua impreso en 3D de código abierto - 3Ders
- Desinfección Solar del Agua - La Red del Agua
- 3D列印的開放原始碼水質測試平臺- Hacer Taiwán
- Hackear la Tierra - Arquitecturas Colectivas (Español)
- Probador Drukowany wody Código abierto Swiatdruku3D (polaco)
Referencias
- ^ Laboratorio de código abierto
- ^ Pearce, Joshua M. 2012. " Construcción de equipos de investigación con hardware gratuito de código abierto " . Science 337 (6100): 1303–1304. [1]
- ^ Brittney Dawney y Joshua M. Pearce, "Optimización del método de desinfección solar del agua (SODIS) mediante la disminución de la turbidez con NaCl", Journal of Water, Sanitation and Hygiene for Development 2(2) págs. 87-94 (2012). DOI Acceso abierto