Mikroalglar uchun oddiy xiralik monitor va nazorat qilish tizimi: 4 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:27

Aytaylik, siz loyqalikni o'lchash uchun namuna olishdan zerikdingiz, bu suvdagi mayda, to'xtatilgan zarrachalarni bildiruvchi yalpi atama, bu yorug'lik intensivligini kamaytiradigan yorug'lik yo'li yoki zarrachalarning yuqori konsentratsiyasi yoki ikkalasini ham kamaytiradi. Xo'sh, buni qanday qilish kerak?

Quyida mikroalglarning biomassa zichligi uchun avtomatik monitoring tizimini yaratish uchun bir necha qadamlarni qo'ydim. Bu mikro-yosunlar, sub-mikronli, suvda yaxshi to'xtatilgan, aksincha, yorug'lik energiyasini aylantirib, karbonat angidridni yangi sintez qilingan biomassaga aylantiradigan o'ta hayot tarziga ega. Bu mikroalglar haqida etarli.

Bulaniqlikni yoki biomassaning zichligini o'lchash uchun, menimcha, detektor tarafidagi yorug'lik intensivligini o'lchash kerak, bu kuchlanish o'qishga aylanadi. Boshida men ishlagan mikroalg turlari bilan ishlaydigan mos keladigan sensorni topishga to'sqinlik qildim.

Bulaniqlikni spektrofotometr yordamida o'lchash mumkin. Laboratoriya spektrofotometri qimmat va asosan bir vaqtning o'zida bitta namunani o'lchaydi. Qandaydir tarzda, omadim keldi, men ebay.com yoki amazon.com saytida topiladigan arzon loyqalik sensori sotib oldim va ajablanarlisi shundaki, sensor men tajriba qilgan mikroalg turlari bilan yaxshi ishlaydi.

1 -qadam: Kerakli qismlar:

1. Quvurlarni bog'laydigan fotosuratda shunga o'xshash loyqalik sensori. Agar siz sensorni suvga botirmoqchi bo'lsangiz, ro'yxatdagi yo'lak ochiq.

2. Arduino kartasi. Bu Nano yoki Mega/Uno bo'lishi mumkin (agar Yun Shild ishlatilsa)

3. Potansiyometr. Bunday aniqlikdan foydalanish yaxshiroqdir.

4. OLED -ekran. Men SSD1306 dan foydalanardim, lekin 1602, 2004 kabi boshqa LCD turlari ishlaydi (va shunga mos ravishda kodni qayta ko'rib chiqing).

5. Bu kabi ikkita kanalli takroriy taxtali

6. Qo'shimcha qo'lda boshqarish uchun ikkita uchta kalitli kalit

7. Nasoslar: Men 12V kichik peristaltik nasos sotib oldim va laboratoriyada Cole Parmer dual kanalli nasosni asosiy nasos sifatida ishlatardim. Agar asosiy nasos faqat bitta kanalli boshga ega bo'lsa, ortiqcha biomassani yig'ish uchun toshib ketadigan trubadan foydalaning, ehtiyot bo'ling, agar siz kuchli havo tashish aralashmasidan foydalansangiz, reaktor tepasida biomassaning siljishi mumkin.

8. 1 -variant yoki 2 -variant uchun Yun qalqoni uchun ma'lumotlarni yozish uchun Raspberry Pi yoki noutbuk

Umumiy qiymati 200 dollar atrofida. Cole Parmer nasosi taxminan 1000 dollarni tashkil qiladi va umumiy narxga kiritilmagan. Men aniq xulosa qilmadim.

2 -qadam: 1 -variant: ma'lumotlarni USB kabeli orqali kompyuterga/ Raspberry Pi -ga yozib oling

Chiqish ma'lumotlarini yozib olish uchun kompyuter yoki Raspberry Pi -dan foydalanish

Yozuvni Putty (Windows) yoki Screen (Linux) kabi yozish opsiyasi yordamida amalga oshirish mumkin. Yoki buni Python skriptida bajarish mumkin. Bu skriptning ishlashi uchun Python3 va pyserial nomli kutubxona kerak. Noutbukda yoki masofadan boshqarish pultida qayd qilingan ma'lumotlarga osongina kirish mumkin, bu usul boshqa chiqishlar bilan birga faylga kiradigan kompyuterda vaqtdan ham foydalanadi.

Bu erda men Raspberry Pi -ni o'rnatish va Arduino -dan ma'lumotlarni yig'ish uchun yozgan yana bir darslik. Bu Arduino-dan Raspberry Pi-ga ma'lumotlarni olish bo'yicha bosqichma-bosqich qo'llanma.

Arduino kodi bu erda 1 -variant uchun joylashtirilgan: loyqalik sensori tizimi bilan ishlash va ma'lumotlarni kompyuterga kiritish.

Yuqorida aytib o'tganimdek, bu oddiy tizim, lekin sensori mazmunli ma'lumotlarni ishlab chiqarishi uchun mikro alglar, qorong'ilik, sut yoki to'xtatilgan zarrachalar kabi o'lchovlar mavzusi to'xtatilishi kerak, nisbatan barqaror.

Yozib olingan faylda vaqt tamg'asi, belgilangan nuqta, loyqalikning o'lchash qiymati va asosiy nasos yoqilgan vaqt ko'rsatilgan. Bu sizga tizim ishining ba'zi ko'rsatkichlarini berishi kerak.. Ino faylidagi Serial.println (dataString) ga qo'shimcha parametrlarni qo'shishingiz mumkin.

Grafika yaratish uchun Excelga ma'lumotlarni ajratish uchun har bir chiqishda vergul (yoki varaq yoki boshqa belgilarni elektron jadvaldagi har bir yacheykaga ajratish uchun boshqa belgilar) qo'shilishi kerak. Vergul sizga bir nechta sochlarni saqlaydi (bu meniki saqlaydi), ayniqsa, bir necha ming satrlik ma'lumotlarga ega bo'lgandan keyin va sonlarni qanday ajratish kerakligini o'ylab, o'rtasiga vergul qo'shishni unutgansiz.

3 -qadam: 2 -variant: Ma'lumotlar Yun qalqoniga yoziladi

Ma'lumotlarni yozish uchun Arduino Mega yoki Uno tepasidagi Yun qalqoni yordamida

Yun Shield Linux -ning minimal tarqatilishini boshqaradi va u Internetga ulanishi, USB portlari va SD -karta uyasi bo'lishi mumkin, shuning uchun ma'lumotlarni USB -karta yoki SD -kartaga yozib qo'yish mumkin. Vaqt Linux tizimidan olinadi va ma'lumotlar fayli WinSCP yoki FileZilla kabi FTP dasturidan yoki to'g'ridan -to'g'ri USB, SD -kartani o'quvchi orqali olinadi.

Bu erda 2 -variant uchun Github -da joylashgan kod.

4 -qadam: loyqalik sensori ishlashi

Men Amfenol loyqalik sensori (TSD-10) dan foydalanganman va u ma'lumotlar sahifasi bilan birga keladi. Mahsulotni onlayn ro'yxatidan tekshirish qiyinroq. Ma'lumotlar varag'i nefelometrik loyqalik birligida (NTU) ifodalangan har xil loyqalik kontsentratsiyali kuchlanish o'qilishi (Vout) grafigini o'z ichiga oladi. Mikroalglar uchun biomassaning zichligi odatda 730 nm to'lqin uzunligida yoki zarrachalar kontsentratsiyasini o'lchash uchun 750 mm bo'ladi, bu optik zichlik (OD) deb ataladi. Mana, Vout, OD730 (Shimadzu spektrometri bilan o'lchanadi) va OD750 (ma'lumotlar sahifasida NTUdan o'zgartirilgan) o'rtasidagi taqqoslash.

Bu tizimning eng maqbul holati-loyqa-statik yoki turbidostat, bu tizim avtomatik ravishda biomassaning zichligini belgilangan qiymatga (yoki yaqin) o'lchashi va boshqarishi mumkin. Mana bu tizim bajarilganligini ko'rsatadigan grafik.

Oshkor qilish:

Bu loyqalikni kuzatish va nazorat qilish tizimi (ko'pincha turbidostat deb ataladi) men ilgari surilgan fotobioreaktorni yaratishga harakat qilgan uchta birlikdan biridir. Bu ish men Arizona shtati universiteti, Biodesign Swette ekologik biotexnologiya markazida ishlagan paytimda amalga oshirildi. Bu tizimning alg etishtirishni rivojlantirishga qo'shgan ilmiy hissalari Algal Research Journal jurnalida chop etilgan.