Жөнөкөй булуттуулуктун монитору жана микробалдырлар үчүн башкаруу системасы: 4 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Айткылачы, булуттуулукту өлчөө үчүн суу алуудан тажадыңыз, суунун ичиндеги кичинекей, токтотулган бөлүкчөлөрдү билдирет, бул жарыктын интенсивдүүлүгүн жогорулатуучу жарык жолу менен же бөлүкчөлөрдүн концентрациясын же экөөнү тең төмөндөтөт. Ошентип, муну кантип кылуу керек?

Төмөндө мен микробалдырлардын биомассасынын тыгыздыгына автоматтык мониторинг системасын куруу үчүн жасаган бир нече кадамдар бар. Бул микро-балырлар, субмикрон өлчөмүндө, сууда жакшы токтотулган, тескерисинче, экстремалдуу жашоо образына ээ, жарык энергиясын өзгөртүп, көмүр кычкыл газын жаңы синтезделген биомассага айландырат. Бул микробалдырлар жөнүндө жетиштүү.

Булуттуулукту же биомассанын тыгыздыгын өлчөө үчүн, менин жагдайымда, детектор тарабындагы жарыктын интенсивдүүлүгүн өлчөө керек, ал чыңалуу көрсөткүчүнө которулат. Башында мен иштеген микробалдырлардын түрлөрү менен иштөөчү ылайыктуу сенсор табууга бир тоскоолдук болгон.

Булуттуулукту спектрофотометр менен өлчөөгө болот. Лабораториялык спектрофотометр кымбат жана негизинен бир убакта бир үлгү өлчөйт. Эмнегедир, мен ebay.com же amazon.com сайтынан арзан булуттуулук сенсорун сатып алганым үчүн, ийгиликке жеттим, сенсор мен сынап көргөн микробалдыр түрлөрү менен жакшы иштейт.

1 -кадам: Тетиктер керек:

1. Сүрөттөгү түтүктөрдү туташтырган булут сенсор. Эгерде сенсорду сууга чөмүлтүүнү пландабасаңыз, тизмедеги ачык өтмөк бар.

2. Arduino тактасы. Бул Nano же Mega/Uno болушу мүмкүн (эгер Юн Шилд колдонулса)

3. потенциометр. Мындай тактыкты колдонуу жакшыраак.

4. OLED экраны. Мен SSD1306 колдонгом, бирок 1602, 2004 сыяктуу ЖКнын башка түрлөрү иштейт (жана ошого жараша кодду кайра карайт).

5. Ушул сыяктуу эки каналы бар кайталоо тактасы

6. Кош кол менен башкаруу үчүн үч позиция которгучтардын экөө

7. Насостор: Мен 12В кичинекей перисталтикалык насосту сатып алдым жана негизги насос катары лабораторияда Коул Пармердин эки каналдуу насосун колдондум. Эгерде башкы насостун бир гана каналы бар болсо, анда ашыкча биомассаны чогултуу үчүн толуп кетүүчү түтүктү колдонуңуз, эгерде сиз аба транспорту менен күчтүү аралашманы колдонуп жатсаңыз, реактордун үстүндө биомасса болушу мүмкүн экенин байкаңыз.

8. Raspberry Pi же ноутбук 1 -вариант үчүн маалыматтарды жазуу үчүн же 2 -вариант үчүн Yun Shield

Жалпы наркы 200 долларды түзөт. Коул Пармер насосу болжол менен 1000 долларга чейин жетет жана жалпы наркка кирбейт. Мен так жыйынтык чыгарган жокмун.

2 -кадам: 1 -вариант: Маалыматтарды компьютерге/ Raspberry Pi аркылуу USB кабели аркылуу жазыңыз

Компьютерди же Raspberry Pi'ди колдонуу кээ бир чыгуучу маалыматтарды жазуу үчүн

Жаздырууну Putty (Windows) же Screen (Linux) сыяктуу журналдын опциясы аркылуу жасаса болот. Же муну Python скрипти менен жасаса болот. Бул скрипт иштеши үчүн Python3 жана pyserial деп аталган китепкана керек. Катталган маалыматтарга ноутбуктан же Desktop Remoteтан оңой жетүүгө болот, бул ыкма башка чыгуулар менен бирге файлга кирген компьютердеги убакыттын артыкчылыгын алат.

Бул жерде мен Raspberry Pi орнотуу жана Arduino'дон маалыматтарды чогултуу үчүн жазган башка окуу куралы. Бул Raspberry Piге Arduinoдан маалыматтарды алуу үчүн этап-этабы менен көрсөтмө.

Жана Arduino коду бул жерде 1 -вариант үчүн жайгаштырылган: булуттуулуктун сенсор системасын иштетүү жана маалыматтарды компьютерге киргизүү.

Мен жогоруда айткандай, бул жөнөкөй система, бирок сенсор маанилүү маалыматтарды чыгарышы үчүн микробалдырлар, күүгүм, сүт же токтотулган бөлүкчөлөр сыяктуу өлчөө предмети токтотулушу керек, салыштырмалуу туруктуу.

Жазылган файлда убакыт штампы, коюлган чекит, булуттуулуктун өлчөө мааниси жана негизги насос күйгүзүлгөн. Бул сизге системанын иштешинин айрым көрсөткүчтөрүн бериши керек. Сиз.ino файлындагы Serial.println (dataString) үчүн көбүрөөк параметрлерди кошо аласыз.

Графикти түзүү үчүн Excelде маалыматтарды бөлүү үчүн үтүрдү (же таблицаны же башка белгилерди электрондук таблицанын ар бир уячасына бөлүү үчүн) кошуу керек. Үтүр сизге бир нече чачты сактап калат (бул менин чачымды сактайт), айрыкча бир нече миң сап маалыматка ээ болгондон кийин жана сандарды кантип бөлүү керектигин түшүнүп, ортосунда үтүр кошууну унутуп калат.

3 -кадам: 2 -вариант: Маалыматтар Юн Калканга жазылат

Маалыматтарды жазуу үчүн Arduino Mega же Uno үстүндөгү Yun Shield колдонуңуз

Yun Shield минималдуу Linux дистрибутивин иштетет жана ал интернетке туташа алат, USB порттору жана SD картанын уячасы бар, андыктан маалыматтарды USB таякка же SD картага жазууга болот. Убакыт Linux системасынан алынат, жана маалымат файлы WinSCP же FileZilla сыяктуу FTP программасынан же USB, SD картты окуучудан түз алынат.

Бул жерде 2 -вариант үчүн Githubда жайгашкан код.

4 -кадам: Булуттуулуктун сенсорунун иштеши

Мен Amfhenol булуттуулук сенсорун колдондум (TSD-10) жана ал маалымат баракчасы менен келет. Товарды онлайн тизмеден текшерүү кыйыныраак. Маалыматтар баракчасы нефелометрикалык булуттуулук бирдигинде (NTU) көрсөтүлгөн түрдүү булуттуулуктун концентрациясы менен чыңалуунун окуу графигин (Vout) камтыйт. Микробалдырлар үчүн биомассанын тыгыздыгы адатта толкун узундугунда 730 нм, же оптикалык тыгыздык (OD) деп аталган бөлүкчөлөрдүн концентрациясын өлчөө үчүн 750 мм болот. Ошентип, бул жерде Vout, OD730 (Shimadzu спектрометр менен өлчөнөт) менен OD750 (маалымат барагындагы NTUдан которулган) ортосундагы салыштыруу.

Бул системанын эң керектүү абалы-бул булуттык-статикалык же турбидистат, ал система биомассанын тыгыздыгын автоматтык түрдө өлчөй алат жана көзөмөлдөй алат (же жакын). Мына, бул системанын аткарылгандыгын көрсөткөн график.

Ачыкка чыгаруу:

Бул булуттуулукту көзөмөлдөө жана контролдоо системасы (көбүнчө турбидостат деп аталат) мен алдын ала фотобиореактор куруу аракетинде иштеген үч блоктун бири. Бул жумуш мен Аризона штатынын университетинин Biodesign Swette айлана -чөйрө биотехнология борборунда иштеп жүргөндө жүргүзүлдү. Бул системанын балыр өстүрүүнү илгерилетүү үчүн илимий салымдары Algal Research Journal журналына жарыяланган.