Միկրոջրիմուռների պարզ պղտորման մոնիտորինգ և վերահսկման համակարգ. 4 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Թույլ տվեք ասել, որ ձեզ ձանձրացրել է պղտորությունը չափելու ջրի նմուշառումը, համախառն տերմինը, որը ցույց է տալիս ջրի ցանկացած փոքր, կախովի մասնիկներ, ինչը նվազեցնում է լույսի ինտենսիվությունը կամ աճող լուսային ուղու կամ մասնիկների ավելի բարձր կոնցենտրացիայի կամ երկուսի հետ միասին: Այսպիսով, ինչպե՞ս դա անել:

Ստորև բերված են մի քանի քայլեր, որոնք ես ձեռնարկեցի միկրոջրիմուռների կենսազանգվածի խտության ավտոմատ մոնիտորինգի համակարգի կառուցման համար: Սա միկրոջրիմուռային ջրիմուռներ են, որոնք գտնվում են ենթամիկրոն չափի մեջ, լավ կախված են ջրում և ունեն ծայրահեղ ապրելակերպ ՝ փոխակերպելով լուսային էներգիան և նվազեցնելով ածխաթթու գազը նոր սինթեզված կենսազանգվածի: Դա բավական է միկրոջրիմուռների մասին:

Պղտորությունը կամ կենսազանգվածի խտությունը չափելու համար, իմ դեպքում, ես պետք է չափեմ դետեկտորի լույսի ինտենսիվությունը, որը փոխարկվում է լարման ընթերցման: Սկզբում մի խոչընդոտ ունեի գտնել համապատասխան սենսոր, որն աշխատում է այն միկրոջրիմուռների հետ, որոնց հետ ես աշխատել եմ:

Պղտորությունը կարելի է չափել սպեկտրոֆոտոմետրով: Լաբորատոր սպեկտրոֆոտոմետրը թանկ է և հիմնականում չափում է մեկ նմուշը միաժամանակ: Ինչ -որ կերպ, բախտս բերեց, որ ես գնել եմ էժան պղտորման տվիչ, որը կարող էի գտնել ebay.com- ում կամ amazon.com- ում, և ի զարմանս ինձ, սենսորը լավ է աշխատում իմ փորձարկած միկրոջրիմուռների տեսակների հետ:

Քայլ 1: Պահանջվող մասեր

1. Խողովակը միացնող լուսանկարի նման պղտորման սենսոր: Theանկում նշվածը բաց հատված ունի, եթե չեք նախատեսում սենսորը սուզել:

2. Arduino տախտակ: Դա կարող է լինել Nano, կամ Mega/Uno (եթե օգտագործվում է Yun Shield)

3. Պոտենցիոմետր: Ավելի լավ է օգտագործել այսպիսի ճշգրիտ մեկը:

4. OLED էկրան: Ես օգտագործել եմ SSD1306- ը, բայց LCD- ի այլ տեսակներ, ինչպիսիք են 1602 -ը, 2004 -ը, կաշխատեն (և համապատասխանաբար վերանայեք ծածկագիրը):

5. Այսպիսի երկու ալիքով կրկնվող տախտակ

6. Երեք դիրքից երկու անջատիչ `լրացուցիչ ձեռքով կառավարման համար

7. Պոմպեր. Ես գնել եմ 12 Վ փոքր պերիստալտիկ պոմպ և լաբորատորիայում օգտագործել եմ Cole Parmer երկակի պոմպը որպես հիմնական պոմպ: Եթե հիմնական պոմպը ունի միայն մեկ ալիքի գլուխ, ապա օգտագործեք ավելցուկային խողովակը `ավելցուկային կենսազանգվածը հավաքելու համար, զգույշ եղեք, որ ռեակտորի վերևում կենսազանգվածի հնարավոր քերծումը, եթե դուք օգտագործում եք օդափոխիչի եռանդուն խառնուրդ:

8. Ազնվամորի Պի կամ նոութբուք ՝ 1 -ին տարբերակի տվյալները կամ Yun Shield ՝ 2 -րդ տարբերակի համար

Ընդհանուր արժեքը 200 դոլարի սահմաններում է: Cole Parmer պոմպը կազմում է մոտ $ 1000, և ներառված չէ ընդհանուր արժեքի մեջ: Ես ճշգրիտ ամփոփում չեմ արել:

Քայլ 2. Տարբերակ 1. Տվյալների մուտքագրում համակարգչին/ Ազնվամորի Պի USB մալուխի միջոցով

Համակարգչի կամ Raspberry Pi- ի միջոցով որոշ ելքային տվյալներ ձայնագրելու համար:

Ձայնագրումը կարող է իրականացվել ՝ մուտքագրելով այնպիսի տարբերակ, ինչպիսին է Putty (Windows) կամ Screen (Linux): Կամ դա կարող է կատարվել Python սցենարով: Այս սցենարը պահանջում է Python3- ը և գրադարան, որը կոչվում է pyserial, գործունակ լինելու համար: Բացի նոթբուքում կամ Desktop Remote- ում մուտքագրված տվյալները հեշտությամբ հասանելի են, այս մոտեցումը ժամանակի առավելություններից օգտվում է այն ֆայլում մուտք գործած համակարգչից, ինչպես նաև այլ ելքեր:

Ահա ևս մեկ ձեռնարկ, որը ես գրել եմ, թե ինչպես ստեղծել Raspberry Pi և հավաքել տվյալներ Arduino- ից: Դա քայլ առ քայլ ուղեցույց է ՝ Arduino- ից Raspberry Pi- ից տվյալներ ստանալու համար:

Իսկ Arduino- ի ծածկագիրն այստեղ տեղադրված է Տարբերակ 1 -ի համար. Պղտորության սենսորային համակարգի գործարկում և տվյալների մուտքագրում համակարգչի մեջ:

Ինչպես նշեցի վերևում, սա պարզ համակարգ է, բայց սենսորի համար իմաստալից տվյալներ արտադրելու համար, ապա չափումների առարկան, ինչպիսիք են միկրոջրիմուռները, մայրամուտը, կաթը կամ կասեցված մասնիկները, պետք է կախվեն, համեմատաբար կայուն:

Արձանագրված ֆայլը պարունակում է ժամանակային կնիք, սահմանման կետ, պղտորության չափման արժեք և հիմնական պոմպը միացված լինելու ժամանակ: Դա պետք է ձեզ տա համակարգի աշխատանքի որոշ ցուցանիշներ: Դուք կարող եք ավելի շատ պարամետրեր ավելացնել.ino ֆայլի Serial.println- ին (dataString):

Աղյուսակի յուրաքանչյուր բջիջ մեջ տվյալները բաժանելու համար ստորակետ (կամ ներդիր կամ այլ նիշ) պետք է ավելացվի յուրաքանչյուր ելքի մեջ, որպեսզի տվյալները գրաֆիկ կազմելու համար Excel- ում բաժանվեն: Ստորակետը կփրկի ձեզ մի քանի մազից (դա խնայում է իմը), հատկապես մի քանի հազար տող տվյալների առկայությունից հետո և կհասկանա, թե ինչպես կարելի է թվեր բաժանել և մոռացել դրա միջև ստորակետ ավելացնել:

Քայլ 3. Տարբերակ 2. Տվյալները մուտքագրվում են Յուն վահան

Օգտագործելով Yun Shield- ը Arduino Mega- ի կամ Uno- ի վրա `տվյալները մուտքագրելու համար:

Yun Shield- ն աշխատում է նվազագույն Linux դիստրոյի միջոցով և այն կարող է միանալ ինտերնետին, ունենալ USB պորտեր և SD քարտի բնիկ, այնպես որ տվյալները կարող են մուտքագրվել USB կրիչին կամ SD քարտին: Theամանակը վերցված է Linux համակարգից, և տվյալների ֆայլը վերցված է FTP ծրագրից, ինչպիսին է WinSCP- ն կամ FileZilla- ն կամ անմիջապես USB, SD քարտի ընթերցողից:

Ահա Github- ում 2 -րդ տարբերակի համար տեղակայված կոդը:

Քայլ 4: Պղտորության տվիչի կատարում

Ես օգտագործեցի Ամֆենոլի պղտորման տվիչ (TSD-10) և այն գալիս է տվյալների թերթիկով: Առցանց ցանկից ավելի դժվար է ստուգել ապրանքը: Տվյալների թերթիկը ներառում է լույսի ընթերցման (Vout) գրաֆիկը ՝ պղտորության տարբեր կոնցենտրացիայով, որը ներկայացված է Նեֆելոմետրիկ պղտորության միավորում (NTU): Միկրոջրիմուռների համար կենսազանգվածի խտությունը սովորաբար կազմում է 730 նմ ալիքի երկարություն կամ 750 մմ ՝ մասնիկների կոնցենտրացիան չափելու համար, որը կոչվում է օպտիկական խտություն (ՕԴ): Այսպիսով, ահա համեմատությունը Vout- ի, OD730- ի (չափված է Shimadzu Spectrometer- ով) և OD750- ի (տվյալների թերթիկում NTU- ից փոխարկված) միջև:

Այս համակարգի ամենացանկալի վիճակը պղտորման-ստատիկ կամ պղտորման վիճակ է, որը համակարգը կարող է ինքնաբերաբար չափել և վերահսկել կենսազանգվածի խտությունը (կամ մոտ) սահմանված արժեքին: Ահա մի գրաֆիկ, որը ցույց է տալիս այս համակարգի աշխատանքը:

Բացահայտում

Այս պղտորության մոնիտորինգի և վերահսկման համակարգը (հաճախ անվանում են turbidostat) մեկն է այն երեք ստորաբաժանումներից, որոնցով ես աշխատել եմ `փորձելով կառուցել նախնական ֆոտոբիորակտոր: Այս աշխատանքը կատարվեց, մինչ ես աշխատում էի Արիզոնայի պետական համալսարանի Biodesign Swette Environmental Biotechnology Center- ում: Այս համակարգի գիտական ներդրումները ջրիմուռների աճեցման համար հրապարակվել են Algal Research Journal- ում: