Lihtne hägususe jälgimis- ja juhtimissüsteem mikrovetikate jaoks: 4 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Ütleme nii, et teil on hägususe mõõtmiseks igav proovivõtuveest, mis tähendab kõiki väikeseid hõljuvaid osakesi vees, mis vähendab valguse intensiivsust kas suureneva valgusraja või suurema osakeste kontsentratsiooni või mõlemaga. Niisiis, kuidas seda teha?

Allpool on mitu sammu, mille tegin mikrovetikate biomassi tiheduse automaatse seiresüsteemi loomiseks. See on mikrovetikad, mis on alammikroni suurused, vees hõljuvad ja pigem elavad ekstreemselt, muutes valgusenergiat ja vähendades süsinikdioksiidi äsja sünteesitud biomassi. Sellest piisab mikrovetikate kohta.

Hägususe või biomassi tiheduse mõõtmiseks pean minu puhul mõõtma valguse intensiivsust detektori poolel, mis muundatakse pinge lugemiseks. Üks takistus oli mul alguses leida sobiv andur, mis töötab koos nende mikrovetikaliikidega, kellega ma töötasin.

Hägusust saab mõõta spektrofotomeetriga. Laboratoorne spektrofotomeeter on kallis ja mõõdab enamasti ühte proovi korraga. Kuidagi vedas, et ostsin odava hägususanduri, mille leidsin ebay.com -ist või amazon.com -ist, ja minu üllatuseks töötab andur hästi minu katsetatud mikrovetikaliikidega.

Samm: vajalikud osad:

1. Hägususe andur, nagu see fotol, mis ühendab torusid. Loendis oleval on avatud läbipääs, kui te ei kavatse andurit sukeldada.

2. Arduino plaat. See võib olla Nano või Mega/Uno (kui kasutatakse Yun Shieldi)

3. Potentsiomeeter. Parem on kasutada sellist täpsust.

4. OLED -ekraan. Ma kasutasin SSD1306, kuid muud tüüpi LCD -d, näiteks 1602, 2004, töötaksid (ja muutke koodi vastavalt).

5. Kordusplaat kahe sellise kanaliga

6. Kaks kolmeasendilist lülitit täiendavaks käsitsi juhtimiseks

7. Pumbad: ostsin 12V väikese peristaltilise pumba ja kasutasin laboris Cole Parmeri kahe kanaliga pumpa peapumbana. Kui põhipumbal on ainult üks kanalipea, siis kasutage ülevoolutoru, et koguda üleliigne biomass, olge ettevaatlik, et kui kasutate jõulist õhutranspordi segamist, võib reaktori ülaosas olla biomassi koorimine.

8. Vaarika Pi või sülearvuti andmete logimiseks 1. valiku jaoks või Yun Shield 2. valiku jaoks

Kogumaksumus jääb vahemikku 200 dollarit. Cole Parmeri pump maksab umbes 1000 dollarit ja ei kuulu kogukulude hulka. Ma ei teinud täpset kokkuvõtet.

2. samm: 1. võimalus: logige andmed USB -kaabli kaudu arvutisse/ Raspberry Pi -sse

Arvuti või Raspberry Pi kasutamine väljundandmete salvestamiseks

Salvestamist saab teha logimisvalikuga, näiteks Putty (Windows) või Screen (Linux). Või saab seda teha Pythoni skriptiga. Selle skripti toimimiseks peab olema Python3 ja teek nimega pyserial. Lisaks sellele, et logitud andmed on sülearvutis või töölaua kaugjuhtimispuldis hõlpsasti kättesaadavad, kasutab see lähenemisviis ära aja, mis kulub arvutisse, mis on failiga sisse logitud koos muude väljunditega.

Siin on veel üks õpetus, mille kirjutasin Raspberry Pi seadistamiseks ja Arduino andmete kogumiseks. See on samm-sammuline juhend andmete saamiseks Arduino'st Raspberry Pi-le.

Ja Arduino koodi hostitakse siin valiku 1 jaoks: hägususe andurisüsteemi käitamine ja andmete arvutisse logimine.

Nagu ma eespool mainisin, on see lihtne süsteem, kuid selleks, et andur tooks sisukaid andmeid, oli mõõtmisobjekt, nagu mikrovetikad, hämarus, piim või suspendeeritud osakesed vaja suspendeerida, suhteliselt stabiilne.

Salvestatud fail sisaldab ajatemplit, seadistuspunkti, hägususe mõõtmisväärtust ja seda, kui põhipump oli sisse lülitatud. See peaks andma teile mõned süsteemi jõudluse näitajad. Faili.ino failile Serial.println (dataString) saate lisada rohkem parameetreid.

Igasse väljundisse tuleks lisada koma (või tabeldusmärk või muud tähemärgid andmete jagamiseks arvutustabeli igasse lahtrisse), et andmeid saaks Excelis graafiku tegemiseks jagada. Koma päästab mõne juuksekarva (see säästab minu oma), eriti pärast paari tuhande andmerea olemasolu, ja mõtle, kuidas numbreid jagada, ja unustas koma vahele lisada.

3. samm: valik 2: andmed logitakse Yun Shieldi

Andmete logimiseks Yun Shieldi kasutamine Arduino Mega või Uno peal

Yun Shieldil on minimaalne Linuxi distributsioon ja see saab Interneti -ühenduse luua, omada USB -porte ja SD -kaardi pesa, nii et andmeid saab logida USB -mälupulgale või SD -kaardile. Aeg hangitakse Linuxi süsteemist ja andmefail saadakse FTP -programmist, nagu WinSCP või FileZilla, või otse USB -lt, SD -kaardilugejalt.

Siin on Githubis hostitud kood 2. valiku jaoks.

4. samm: hägususanduri jõudlus

Kasutasin Amphenoli hägususandurit (TSD-10) ja see on kaasas andmelehega. Toote kontrollimine veebipõhisest loendist on raskem. Andmeleht sisaldab graafikut pinge näidust (Vout) erineva hägususkontsentratsiooniga, mis on esitatud Nefelomeetrilise hägususe ühikus (NTU). Mikrovetikate puhul on biomassi tihedus tavaliselt lainepikkusel 730 nm või osakeste kontsentratsiooni mõõtmiseks 750 mm, mida nimetatakse optiliseks tiheduseks (OD). Nii et siin on võrdlus Vouti, OD730 (mõõdetud Shimadzu spektromeetriga) ja OD750 vahel (teisendatud andmelehel NTU -st).

Selle süsteemi kõige soovitavam olek on staatiline hägusus või hägusus, mille abil saab süsteem automaatselt mõõta ja kontrollida biomassi tihedust määratud väärtuse juures (või selle lähedal). Siin on graafik, mis näitab selle süsteemi toimimist.

Avalikustamine:

See hägususe seire- ja juhtimissüsteem (mida sageli nimetatakse turbidostaadiks) on üks kolmest üksusest, millega ma töötasin, püüdes ehitada ette fotobioreaktorit. See töö viidi läbi ajal, mil töötasin Arizona osariigi ülikooli Biodesign Swette'i keskkonnabiotehnoloogia keskuses. Selle süsteemi teaduslik panus vetikate kasvatamise edendamiseks avaldati ajakirjas Algal Research Journal.