Mikro yosunlar üçün sadə bir bulanıqlıq monitor və idarəetmə sistemi: 4 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Tutaq ki, bulanıqlığı ölçmək üçün sudan nümunə götürməkdən cansıxırsınız ki, bu da suyun içərisində hər hansı kiçik, asılı hissəcikləri ifadə edir ki, bu da işıq yolunun artması və ya daha yüksək hissəcik konsentrasiyası və ya hər ikisi ilə işıq intensivliyini azaldır. Yaxşı, bunu necə etmək olar?

Aşağıda mikroalgların biokütlə sıxlığı üçün avtomatik izləmə sistemi qurmaq üçün atdığım bir neçə addım var. Bu, mikron yosunlarıdır, mikron ölçüsündədir, suda yaxşı dayandırılır və daha çox həyat tərzinə malikdir, işıq enerjisini çevirir və karbon qazını yeni sintez olunan biokütlə halına gətirir. Bu mikroalglar haqqında kifayətdir.

Bulanıklığı və ya biokütlə sıxlığını ölçmək üçün, mənim vəziyyətimdə, gərginlik oxunuşuna çevrilən detektor tərəfindəki işıq intensivliyini ölçməliyəm. İşlədiyim mikro yosun növləri ilə işləyən uyğun bir sensor tapmaqda əvvəlcə bir maneə oldum.

Bulanıqlıq bir spektrofotometr ilə ölçülə bilər. Laboratoriya spektrofotometri bahadır və əsasən bir nümunəni ölçür. Ebay.com və ya amazon.com saytında tapa biləcəyim ucuz bir bulanıqlıq sensoru aldığım üçün şansım oldu və təəccübləndirdiyim kimi, təcrübə etdiyim mikro yosun növləri ilə yaxşı işləyir.

Addım 1: Lazım olan hissələr:

1. Boruları birləşdirən fotoşəkildə belə bir bulanıklıq sensoru. Sensoru batırmağı planlaşdırmadığınız təqdirdə siyahıda açıq bir keçid var.

2. Arduino lövhəsi. Nano və ya Mega/Uno ola bilər (Yun Shield istifadə edilərsə)

3. Potansiyometr. Həssaslığı bu şəkildə istifadə etmək daha yaxşıdır.

4. OLED ekran. SSD1306 istifadə etdim, amma 1602, 2004 kimi digər LCD növləri işləyərdi (və kodu buna uyğun olaraq düzəldər).

5. Bunun kimi iki kanalı olan bir təkrar lövhə

6. Əl ilə əlavə nəzarət üçün üç mövqeli açarlardan ikisi

7. Pompalar: 12V kiçik bir peristaltik nasos aldım və əsas nasos olaraq laboratoriyada bir Cole Parmer cüt kanallı nasosdan istifadə etdim. Əsas nasosun yalnız bir kanal başı varsa, artıq biokütləni toplamaq üçün daşma borusundan istifadə edin, güclü hava nəqliyyatı qarışığı istifadə edirsinizsə, reaktorun üst hissəsində mümkün olan biokütlənin sürüşməsinin qarşısını alın.

8. Seçim 1 və ya Seçim 2 üçün Yun Shield üçün məlumatları daxil etmək üçün Raspberry Pi və ya dizüstü kompüter

Ümumi dəyəri 200 dollardır. Cole Parmer nasosu təxminən 1000 dollar arasında dəyişir və ümumi dəyərə daxil deyil. Dəqiq bir nəticə çıxarmadım.

Addım 2: Seçim 1: Məlumatı USB Kabel vasitəsilə Kompüterə/ Raspberry Pi -yə daxil edin

Bəzi çıxış məlumatlarını qeyd etmək üçün kompüterdən və ya Raspberry Pi istifadə etmək

Qeyd Putty (Windows) və ya Screen (Linux) kimi qeyd seçimi ilə edilə bilər. Və ya bir Python skripti ilə edilə bilər. Bu skriptin işləməsi üçün Python3 və pyserial adlı kitabxana tələb olunur. Qeyd edilən məlumatlara dizüstü kompüterdə və ya Masaüstü Uzaqdan asanlıqla daxil olmaq mümkündür, bu yanaşma digər çıxışlarla birlikdə fayla daxil olan kompüterdəki vaxtın üstünlüklərindən istifadə edir.

Bir Raspberry Pi qurmaq və Arduinodan məlumat toplamaq üçün yazdığım başqa bir dərslik. Arduinodan Raspberry Pi-yə məlumat əldə etmək üçün addım-addım bələdçidir.

Arduino kodu burada Seçim 1 üçün yerləşdirilir: bulanıqlıq sensoru sisteminin işləməsi və məlumatların kompüterə daxil edilməsi.

Yuxarıda qeyd etdiyim kimi, bu sadə bir sistemdir, ancaq sensorun mənalı məlumatlar çıxarması üçün mikro alglər, qaranlıq, süd və ya dayandırılmış hissəciklər kimi ölçmə mövzusunun nisbətən sabit olması lazımdır.

Qeydə alınan sənəddə vaxt damğası, təyin nöqtəsi, bulanıqlığın ölçmə dəyəri və əsas nasosun işə salındığı vaxt var. Bu, sistem performansının bəzi göstəricilərini verməlidir.. İno faylında Serial.println (dataString) -ə daha çox parametr əlavə edə bilərsiniz.

Verilənləri qrafik etmək üçün Excel -də bölmək üçün hər bir çıxışa vergül (və ya nişanı və ya məlumatları elektron cədvəldəki hər bir hüceyrəyə bölmək üçün digər simvollar) əlavə edilməlidir. Vergül, xüsusən də bir neçə min sətirlik məlumat əldə etdikdən sonra sizə bir az saç saxlayacaq (mənimki saxlayır) və ədədlərin necə bölünəcəyini və aralarında vergül əlavə etməyi unudub.

Addım 3: Seçim 2: Məlumatlar Yun Qalxanına daxil edilir

Məlumatları daxil etmək üçün Arduino Mega və ya Uno üzərindəki Yun Shield istifadə edin

Yun Shield, minimum Linux dağıtımı ilə işləyir və İnternetə qoşula bilər, USB portlarına və SD kart yuvasına malikdir, buna görə məlumatlar USB çubuğuna və ya SD karta daxil edilə bilər. Zaman Linux sistemindən alınır və məlumat faylı WinSCP və ya FileZilla kimi bir FTP proqramından və ya birbaşa USB, SD kart oxuyucusundan alınır.

Seçim 2 üçün Github -da yerləşdirilən kod budur.

Addım 4: Bulanıklık Sensorunun Performansı

Bir Amfenol bulanıqlıq sensoru (TSD-10) istifadə etdim və məlumat cədvəli ilə gəlir. Məhsulu onlayn siyahıdan yoxlamaq daha çətindir. Məlumat cədvəlinə Nefelometrik Bulanıqlıq Birimində (NTU) təmsil olunan fərqli bulanıqlıq konsentrasiyası olan gərginliyin oxunması (Vout) qrafiki daxildir. Mikro yosunlar üçün, biokütlə sıxlığı, ümumiyyətlə, optik sıxlıq (OD) adlanan hissəciklərin konsentrasiyasını ölçmək üçün 730 nm və ya 750 mm dalğa uzunluğundadır. Beləliklə, Vout, OD730 (Shimadzu Spektrometri ilə ölçülür) və OD750 (məlumat cədvəlində NTU -dan çevrilmiş) arasındakı müqayisə budur.

Bu sistemin ən arzu olunan vəziyyəti, sistemin biokütlə sıxlığını müəyyən bir dəyərə (və ya yaxın) avtomatik olaraq ölçüb idarə edə biləcəyi bulanıqlıq-statik və ya turbidostatdır. İşdə bu sistemin işlədiyini göstərən bir qrafik.

Açıqlama:

Bu bulanıqlıq izləmə və nəzarət sistemi (tez -tez turbidostat adlanır) qabaqcıl bir fotobioreaktor qurmaq üçün çalışdığım üç qurğudan biridir. Bu iş Arizona Dövlət Universitetinin Biodesign Swette Ətraf Mühit Biotexnologiyası Mərkəzində işləyərkən həyata keçirildi. Bu sistemin yosun yetişdirilməsinə kömək etdiyi elmi töhfələr Algal Research Journal -da dərc edilmişdir.