Микробалдырлар үшін бұлыңғырлықты бақылау мен бақылаудың қарапайым жүйесі: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Айтпақшы, сіз бұлыңғырлықты өлшеу үшін суды іріктеп алудан жалықтыңыз, бұл суға түсетін кез келген ұсақ бөлшектерді білдіреді, бұл жарықтың қарқындылығын жоғарылатады немесе бөлшектердің концентрациясын жоғарылатады немесе екеуін де азайтады. Сонымен, мұны қалай жасауға болады?

Төменде микробалдырлардың биомасса тығыздығына автоматты бақылау жүйесін құру үшін жасаған бірнеше қадамдар берілген. Бұл субмикрондық мөлшерде, суда жақсы ұсталған, бірақ жарық энергиясын түрлендіретін және көмірқышқыл газын жаңадан синтезделген биомассаға айналдыратын экстремалды өмір салтын ұстанатын микробалдырлар. Бұл микробалдырлар туралы жеткілікті.

Бұлыңғырлықты немесе биомассаның тығыздығын өлшеу үшін, менің жағдайда, детектор жағындағы жарықтың қарқындылығын өлшеу керек, ол кернеуді оқуға айналады. Мен жұмыс істеген микробалдырлардың түрлерімен жұмыс жасайтын қолайлы сенсорды табудың басында бір кедергі болды.

Бұлыңғырлықты спектрофотометрмен өлшеуге болады. Зертханалық спектрофотометр қымбат тұрады және негізінен бір үлгіні өлшейді. Қалай болғанда да, сәттілік болды, мен ebay.com немесе amazon.com сайтынан арзан лайлылық сенсорын сатып алдым, және таңқаларлықтай, сенсор мен тәжірибе жасаған микробалдырлармен жақсы жұмыс істейді.

1 -қадам: Қажетті бөлшектер:

1. Фотосуретте түтікті қосатын бұлдырлық сенсоры. Егер сенсорды суға батыруды жоспарламасаңыз, тізімдегі жол ашық.

2. Arduino тақтасы. Бұл Nano немесе Mega/Uno болуы мүмкін (егер Юн Шилд қолданылса)

3. Потенциометр. Дәл осындай әдісті қолданған дұрыс.

4. OLED экраны. Мен SSD1306 қолдандым, бірақ 1602, 2004 сияқты басқа СКД түрлері жұмыс істейді (және сәйкесінше кодты қайта қарайды).

5. Екі арнасы бар қайталау тақтасы

6. Қосымша қолмен басқаруға арналған үш позициялы қосқыштардың екеуі

7. Сорғылар: Мен 12В шағын перистальтикалық сорғыны сатып алдым және негізгі сорғы ретінде зертханада Коул Пармер қосарналы сорғыны қолдандым. Егер негізгі сорғыда тек бір арна басы болса, онда артық биомассаны жинау үшін толып кететін түтікті қолданыңыз, егер сіз қарқынды әуе тасымалымен араластыратын болсаңыз, реактордың жоғарғы жағында биомассаның шөгуі мүмкін екенін ескеріңіз.

8. Raspberry Pi немесе ноутбук 1 -нұсқа немесе 2 -нұсқа үшін Yun Shield үшін деректерді тіркеу үшін

Жалпы құны 200 долларды құрайды. Cole Parmer сорғы шамамен $ 1000 тұрады және жалпы құнға кірмейді. Мен нақты қорытынды жасаған жоқпын.

2 -қадам: 1 -нұсқа: Деректерді компьютерге/ Raspberry Pi USB кабелі арқылы тіркеу

Кейбір шығыс деректерін жазу үшін компьютерді немесе Raspberry Pi пайдалану

Жазуды Putty (Windows) немесе Screen (Linux) сияқты тіркеу опциясы арқылы жасауға болады. Немесе оны Python сценарийі арқылы жасауға болады. Бұл сценарий жұмыс істеу үшін Python3 пен pyserial деп аталатын кітапхананы қажет етеді. Тіркелген деректерге ноутбукте немесе жұмыс үстелі қашықтан басқару пультінде оңай қол жеткізуге болады, бұл әдіс компьютерге басқа шығыспен бірге кіретін уақыттың артықшылығын пайдаланады.

Міне, мен Raspberry Pi -ді орнату және Arduino -дан деректерді жинау туралы жазған тағы бір оқулық. Бұл Arduino-дан Raspberry Pi-ге деректерді алуға арналған қадамдық нұсқаулық.

Arduino коды мұнда 1 -нұсқада орналасқан: бұлыңғырлық сенсорлық жүйені басқару және деректерді компьютерге тіркеу.

Жоғарыда айтқанымдай, бұл қарапайым жүйе, бірақ сенсор үшін маңызды деректер шығару үшін микробалдырлар, ымырт, сүт немесе өлшенетін бөлшектер сияқты өлшеу пәні тоқтатылуы керек, салыстырмалы түрде тұрақты.

Жазылған файлда уақыт белгісі, белгіленген нүкте, бұлыңғырлықтың өлшеу мәні және негізгі сорғы қосылған кезде болады. Бұл сізге жүйенің жұмысының кейбір көрсеткіштерін беруі керек. Қосымша параметрлерді.ino файлындағы Serial.println (dataString) қосуға болады.

Диаграмманы құру үшін Excel бағдарламасында деректерді бөлу үшін үтірді (немесе таблицаны немесе электрондық кестедегі әрбір ұяшыққа деректерді бөлуге арналған басқа таңбаларды) қосу керек. Үтір сізге бірнеше шашты сақтайды (бұл менің шашымды сақтайды), әсіресе бірнеше мың жолдан кейін және сандарды қалай бөлу керектігін анықтап, арасына үтір қосуды ұмытады.

3 -қадам: 2 -нұсқа: Деректер Юн қалқанына тіркеледі

Деректерді тіркеу үшін Arduino Mega немесе Uno үстіндегі Yun Shield көмегімен

Yun Shield минималды Linux дистрибутивімен жұмыс істейді және ол Интернетке қосыла алады, USB порты мен SD картасының ұясына ие, сондықтан деректерді USB таяқшасына немесе SD картасына тіркеуге болады. Уақыт Linux жүйесінен алынады, ал деректер файлы WinSCP немесе FileZilla сияқты FTP бағдарламасынан немесе USB, SD картасын оқу құрылғысынан тікелей алынады.

Міне Github -да 2 -нұсқаға арналған код.

4 -қадам: бұлыңғырлық сенсорының жұмысы

Мен Amfhenol бұлыңғырлық сенсорын (TSD-10) қолдандым және ол мәліметтер кестесімен бірге келеді. Өнімді онлайн листингтен тексеру қиынырақ. Деректер кестесінде нефелометриялық бұлдырлық бірлігінде (NTU) көрсетілген бұлыңғырлық концентрациясы әр түрлі кернеудің оқылу графигі (Vout) бар. Микробалдырлар үшін биомассаның тығыздығы әдетте толқын ұзындығында 730 нм немесе оптикалық тығыздық (ОД) деп аталатын бөлшектердің концентрациясын өлшеу үшін 750 мм болады. Міне, Vout, OD730 (Shimadzu спектрометрімен өлшенеді) мен OD750 (деректер кестесінде NTU -дан түрлендірілген) арасындағы салыстыру.

Бұл жүйенің ең қолайлы жағдайы-бұл жүйе биомасса тығыздығын белгіленген мәнге дейін (немесе жақын) автоматты түрде өлшеп, басқара алатын бұлдырлық-статикалық немесе турбидостат. Міне, осы жүйенің орындалғанын көрсететін график.

Ақпарат:

Бұл бұлыңғырлықты бақылау мен бақылау жүйесі (көбінесе турбидостат деп аталады) мен алдыңғы фотобиореакторды құруға тырысқан үш қондырғының бірі. Бұл жұмыс мен Аризона мемлекеттік университетінің Biodesign Swette экологиялық биотехнология орталығында жұмыс істеген кезімде жүргізілді. Бұл жүйенің балдыр өсіруді дамытуға қосқан ғылыми үлестері Algal Research Journal журналында жарияланды.