Mfumo Rahisi wa Kufuatilia na Udhibiti wa Umeme wa Microalgae: Hatua 4

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Wacha tu tuseme umechoka na maji ya kuchukua sampuli kupima tope, neno la jumla linaloonyesha chembe ndogo ndogo zilizosimamishwa ndani ya maji, ambayo hupunguza nguvu ya nuru na kwa njia ya mwangaza inayoongezeka au mkusanyiko wa chembe kubwa au zote mbili. Kwa hivyo, jinsi ya kufanya hivyo?

Chini ni hatua kadhaa nilizochukua kujenga mfumo wa ufuatiliaji wa moja kwa moja wa wiani wa majani ya microalgae. Hii ni mwani mdogo ambao uko katika saizi ndogo ya micron, umesimamishwa vizuri ndani ya maji, na badala yake wana mtindo wa maisha uliokithiri, kubadilisha nishati nyepesi na kupunguza dioksidi kaboni kuwa mmea mpya wa synthesized. Hiyo ni ya kutosha juu ya microalgae.

Kupima unyevu au wiani wa majani, kwa upande wangu, ninahitaji kupima kiwango cha mwangaza katika upande wa kichunguzi ambao hubadilishwa kuwa usomaji wa voltage. Kizuizi kimoja nilikuwa nacho mwanzoni kupata sensorer inayofaa ambayo inafanya kazi na spishi ndogo za mwamba nilifanya kazi nao.

Umeme unaweza kupimwa na spectrophotometer. Spectrophotometer ya maabara ni ghali na hupima sampuli moja kwa wakati. Kwa namna fulani, nilikuwa na bahati ya kuwa nilinunua sensorer ya bei rahisi ya tope ambayo ningeweza kupata kwenye ebay.com au amazon.com, na kwa mshangao wangu, sensor hiyo inafanya kazi vizuri na spishi ndogo za mwamba nilizojaribu.

Hatua ya 1: Sehemu Zinazohitajika:

1. Sura ya tope kama hii kwenye picha inayounganisha neli. Yule aliye kwenye orodha ana kifungu wazi isipokuwa unapanga kuzamisha kihisi.

2. Bodi ya Arduino. Inaweza kuwa Nano, au Mega / Uno (ikiwa Yun Shield inatumiwa)

3. Potentiometer. Bora kutumia usahihi kama hii.

4. Skrini ya OLED. Nilitumia SSD1306, lakini aina zingine za LCD kama vile 1602, 2004 zitafanya kazi (na kurekebisha nambari hiyo ipasavyo).

5. Bodi ya marudiano iliyo na chaneli mbili kama hii

6. Mbili ya swichi zenye nafasi tatu kwa udhibiti wa mwongozo wa ziada

7. Pampu: Nilinunua pampu ndogo ya 12V, na nikatumia pampu mbili za Cole Parmer kwenye maabara kama pampu kuu. Ikiwa pampu kuu ina kichwa cha kituo kimoja tu, basi tumia bomba la kufurika kukusanya majani ya ziada, tahadhari kuwa utaftaji wa majani juu ya reactor ikiwa unatumia mchanganyiko mkali wa ndege.

8. Raspberry Pi au kompyuta ndogo ili kuweka data ya Chaguo 1 au Shield ya Yun kwa Chaguo 2

Gharama yote iko katika $ 200. Pampu ya Cole Parmer iko kati ya $ 1000, na haijajumuishwa katika gharama ya jumla. Sikufanya summation halisi.

Hatua ya 2: Chaguo 1: Ingia Takwimu kwenye Kompyuta / Raspberry Pi Kupitia Kebo ya USB

Kutumia kompyuta au Raspberry Pi kurekodi data zingine za pato

Kurekodi kunaweza kufanywa na chaguo la magogo kama Putty (Windows) au Screen (Linux). Au inaweza kufanywa na hati ya Python. Hati hii inahitaji Python3 na maktaba inayoitwa pyserial ifanye kazi. Kando na data iliyoingia inaweza kupatikana kwa urahisi kwenye Laptop au katika Remote ya Desktop, njia hii inachukua faida ya wakati kwenye kompyuta ambayo imeingia kwenye faili pamoja na matokeo mengine.

Hapa kuna mafunzo mengine niliyoandika juu ya jinsi ya kuanzisha Raspberry Pi na kukusanya data kutoka Arduino. Ni mwongozo wa hatua kwa hatua kupata data kutoka Arduino hadi Raspberry Pi.

Na nambari ya Arduino imekaribishwa hapa kwa Chaguo 1: mfumo wa sensorer ya kufanya kazi na data ya kuingia kwenye kompyuta.

Kama nilivyosema hapo juu, huu ni mfumo rahisi, lakini kwa kihisi kutoa data yenye maana, basi mada ya vipimo kama vile mwani mdogo, jioni, maziwa, au chembe zilizosimamishwa zinahitajika kusimamishwa, sawa.

Faili iliyorekodiwa ina stempu ya wakati, kiwango cha kuweka, thamani ya kipimo cha ukungu na wakati pampu kuu ilikuwa imewashwa. Hiyo inapaswa kukupa viashiria kadhaa vya utendaji wa mfumo. Unaweza kuongeza vigezo zaidi kwa Serial.println (dataString) katika faili ya.ino.

Koma (au tabo, au herufi zingine kugawanya data kwenye kila seli kwenye lahajedwali) inapaswa kuongezwa katika kila pato ili data iweze kugawanywa katika Excel kwa kutengeneza grafu. Coma itakuokoa nywele (inaokoa yangu), haswa baada ya kuwa na mistari elfu chache ya data, na ujue jinsi ya kugawanya nambari na kusahau kuongeza koma katikati.

Hatua ya 3: Chaguo 2: Takwimu zimeingia kwenye Yun Shield

Kutumia Ngao ya Yun juu ya Arduino Mega au Uno ili kuweka data

Shield ya Yun inaendesha distro ndogo ya Linux, na inaweza kuungana na mtandao, kuwa na bandari za USB na nafasi ya kadi ya SD, kwa hivyo data inaweza kuingizwa kwa fimbo ya USB au kadi ya SD. Wakati hupewa kutoka kwa mfumo wa Linux, na faili ya data inachukuliwa kutoka kwa programu ya FTP kama WinSCP au FileZilla au moja kwa moja kutoka kwa USB, msomaji wa kadi ya SD.

Hapa kuna nambari iliyohifadhiwa kwenye Github kwa Chaguo 2.

Hatua ya 4: Utendaji wa Sensorer ya Umeme

Nilitumia sensorer ya tope ya Amphenol (TSD-10) na inakuja na data. Ni ngumu kudhibitisha bidhaa kutoka kwa orodha ya mkondoni. Jedwali linajumuisha grafu ya usomaji wa voltage (Vout) na mkusanyiko tofauti wa tope iliyowakilishwa katika Kitengo cha Umeme cha Nephelometric (NTU). Kwa microalgae, wiani wa majani kawaida huwa kwenye urefu wa urefu wa 730 nm, au 750 mm kupima mkusanyiko wa chembe, inayoitwa wiani wa macho (OD). Kwa hivyo hapa kuna ulinganisho kati ya Vout, OD730 (kipimo na Shimadzu Spectrometer), na OD750 (iliyobadilishwa kutoka NTU kwenye data ya data).

Hali inayotamanika zaidi ya mfumo huu ni unyevu-tuli au turbidostat ambayo mfumo unaweza kupima na kudhibiti moja kwa moja wiani wa majani kwenye (au karibu) kwa thamani iliyowekwa. Hapa kuna grafu inayoonyesha mfumo huu uliofanywa.

Ufichuzi:

Mfumo huu wa ufuatiliaji na udhibiti wa tope (mara nyingi huitwa turbidostat) ni moja wapo ya vitengo vitatu nilivyofanya kazi katika jaribio la kuunda picha ya mapema. Kazi hii ilifanywa wakati nilifanya kazi katika Kituo cha Biodesign Swette cha Bioteknolojia ya Mazingira, Chuo Kikuu cha Arizona State. Michango ya kisayansi ya mfumo huu kuendeleza kilimo cha algal ilichapishwa katika Jarida la Utafiti la Algal.