Dự án này trình bày chi tiết về máy đo màu nguồn mở , được tạo ra từ các thiết bị điện tử nguồn mở và các thành phần có thể in 3-D. Đây là một phần của dự án lớn hơn nhằm giảm chi phí thiết bị khoa học bằng cách sử dụng phần cứng nguồn mở . [1]
Nguồn
Anzalone GC, Glover AG, Pearce JM. Máy đo màu nguồn mở . Cảm biến . 2013; 13(4):5338-5346. doi:10.3390/s130405338 truy cập mở
Tóm tắt
Chi phí cao của những gì trước đây là các cảm biến và công cụ liên quan đến nghiên cứu tinh vi đã hạn chế việc áp dụng chúng cho một nhóm tương đối nhỏ các nhà nghiên cứu được tài trợ tốt. Bài báo này cung cấp một phương pháp luận để áp dụng phương pháp tiếp cận nguồn mở để thiết kế và phát triển máy đo màu. Một máy đo màu nguồn mở có thể in 3-D chỉ sử dụng các giải pháp phần cứng và phần mềm nguồn mở và các thành phần rời rạc có sẵn được thảo luận và hiệu suất của nó so với máy đo màu cầm tay thương mại. Hiệu suất được đánh giá bằng các lọ thương mại được chuẩn bị cho phương pháp nhu cầu oxy hóa học hồi lưu kín (COD). Phương pháp tiếp cận này đã giảm chi phí của COD hồi lưu kín đáng tin cậy xuống hai cấp độ, khiến nó trở thành một giải pháp thay thế kinh tế cho phần lớn người dùng tiềm năng. Máy đo màu nguồn mở đã chứng minh khả năng tái tạo tốt và đóng vai trò là nền tảng để phát triển và đưa ra thiết kế cho các mục đích tương tự khác như đo độ đục. Phương pháp tiếp cận này hứa hẹn khả năng tiếp cận chưa từng có đối với các thiết bị đo lường tinh vi dựa trên các cảm biến giá rẻ cho những người cần nhất, các phòng thí nghiệm trên thế giới đang phát triển và kém phát triển.
Nội dung
Từ khóa
nguồn mở ; phần cứng nguồn mở ; máy đo màu; COD ; Arduino ; RepRap ; máy in 3-D ; cảm biến nguồn mở; nhu cầu oxy hóa học; máy đo màu nguồn mở
Giới thiệu
Các phương pháp phân tích màu có khả năng là các phương pháp được áp dụng phổ biến nhất để xác định nồng độ các chất hòa tan. Nhiều chất hòa tan hấp thụ ánh sáng có bước sóng cụ thể và lượng hấp thụ khi ánh sáng đi qua một chiều dài dung dịch nhất định tăng lên khi nồng độ các chất tăng lên; nồng độ cao hơn hấp thụ nhiều ánh sáng hơn nồng độ thấp hơn. Mối quan hệ giữa sự hấp thụ và nồng độ được xác định bởi định luật Beer-Lambert [2] .
Máy đo màu hoặc máy quang phổ được sử dụng để đo độ hấp thụ ở một bước sóng cụ thể. Ánh sáng thường được lọc để chỉ cho phép một dải ánh sáng hẹp ở bước sóng đỉnh hấp thụ cho các loài được đo. Thiết bị thường báo cáo kết quả theo đơn vị nồng độ nhưng cũng báo cáo đơn vị hấp thụ hoặc độ truyền qua.
Tệp thiết kế : http://www.thingiverse.com/thing:45443
Phần mềm : http://github.com/mtu-most/colorimeter
BOM
- Arduino Uno
- Tấm chắn LCD Adafruit ( http://www.adafruit.com/products/772 )
- Đèn LED có đỉnh ở khoảng 606nm (như: LEF3833 http://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/333665.pdf )
- Một điện trở phù hợp cho đèn LED bạn chọn
- Cảm biến ánh sáng sang tần số TSL230R
- Bo mạch nguyên mẫu (ví dụ: http://radioshack.com/product/index.jsp?productId=2102845&znt_campaign=Category_CMS&znt_source=CAT&znt_medium=RSCOM&znt_content=CT2032230 )
- Dây dẫn (cáp Cat 5 hoạt động tốt)
- Sợi nhựa ABS hoặc PLA màu đen
- 12 vít M3 (bất kỳ độ dài nào; 10-12mm là tốt nhất)
- 12 đai ốc M3
- 20 vòng đệm M3
Hướng dẫn
- In các bộ phận và vệ sinh sạch sẽ để mọi thứ khớp với nhau một cách hoàn hảo. Đẩy đai ốc M3 vào các khe thích hợp ở mỗi góc của thân vỏ - các khe hở vào bên trong.
- Cắt tấm ván mẫu thành kích thước phù hợp (khoảng 27mm x 46mm) và khoan lỗ sao cho khớp với các lỗ ở mặt bên của vỏ máy.
- Gắn lỏng các bảng vào bên trong hộp bằng một vài con vít và đẩy giá đỡ cuvet vào đúng vị trí (không có nắp) và đánh dấu các vị trí gần đúng nơi cảm biến và đèn LED phải được đặt trên các bảng để căn chỉnh với các cửa sổ trong giá đỡ cuvet.
- Tháo các bo mạch ra khỏi vỏ và hàn các linh kiện vào bo mạch tương ứng tại các điểm đã đánh dấu. Để dây đèn LED dài một chút để có thể di chuyển để hướng chùm tia qua lỗ.
- Hàn các dây dẫn theo sơ đồ. (Các chân io có thể được hàn trực tiếp vào tấm chắn LCD nếu bạn cẩn thận, nếu không sẽ cần các phương tiện khác, chẳng hạn như không sử dụng tấm chắn làm tấm chắn.)
- Lắp lại các tấm ván vào hộp, lần này phải lắp thật chắc chắn.
- Tải xuống và cài đặt chương trình cơ sở trên Arduino .
- Lắp tấm chắn LCD và cấp nguồn cho thiết bị (có thể sử dụng bộ đổi nguồn có điện áp phù hợp hoặc nguồn USB).
- Đặt giá đỡ cuvette trở lại vị trí (không có nắp) và sử dụng hệ thống menu để chọn "Hiệu chỉnh". Đèn LED sẽ sáng trong vài giây - đảm bảo rằng phần lớn ánh sáng đi qua càng thẳng càng tốt qua các cửa sổ giá đỡ cuvette và tác động vào cảm biến. Nếu đèn LED/cảm biến cao hoặc thấp, hãy định hình lại các cửa sổ cuvette bằng một giũa đuôi chuột nhỏ hoặc mũi khoan có kích thước phù hợp.
- Sau khi đèn LED được căn chỉnh đúng cách, hãy tháo giá đỡ cuvet và căn chỉnh và gắn chặt nắp vào vỏ bằng bốn vít M3 và vòng đệm.
- Đẩy giá đỡ cuvet qua lỗ trên nắp và kiểm tra xem nắp có vừa khít với hốc không.
- Thực hiện theo giao thức hiệu chuẩn phù hợp (sẽ được tích hợp vào phần mềm - sắp ra mắt).
Ứng dụng
Phương tiện truyền thông
- Joshua M. Pearce, " In 3D nguồn mở cho phép bạn tự in các thiết bị chăm sóc sức khỏe rẻ hơn ", Conversation , ngày 28 tháng 2 năm 2014.
- In 3D trong phòng thí nghiệm - Biolegend
Xem thêm
- Phòng thí nghiệm nguồn mở
- Nền tảng kiểm tra chất lượng nước di động nguồn mở
- Hệ thống quang trắc nguồn mở để định lượng nitrat bằng enzim
- Quang học nguồn mở
- Xây dựng thiết bị nghiên cứu với phần cứng mã nguồn mở miễn phí
- Khoa học nguồn mở
- In 3-D nguồn mở của OSAT
- Phần cứng nguồn mở
Tài liệu tham khảo
- ↑ Pearce, Joshua M. 2012. " Xây dựng thiết bị nghiên cứu với phần cứng nguồn mở miễn phí. " Science 337 (6100): 1303–1304. [1]