Le colorimètre open source à 50 $ est remarquable par rapport aux modèles commerciaux

Le colorimètre open source à 50 $ est remarquable par rapport aux modèles commerciaux

Des chercheurs de la Michigan Technological University appliquent la chimie à l'impression 3D, détaillant leur récente étude en

Bien que le grand public ne connaisse pas ou n'utilise pas ces types de capteurs couramment, ils sont souvent utilisés dans des applications majeures avec des aliments (pain, chocolat et lait), ainsi que pour surveiller les nitrates, le métal, les phosphates et les matériaux présents en raison de la production commerciale. comme celle du papier ou d'autres marchandises. Les colorimètres sont également utilisés dans les applications médicales pour mesurer les protozoaires dans les cultures de laboratoire, mesurer le rayonnement UV par la transformation de la couleur de la peau et même pour étudier l'âge des ecchymoses. Des colorimètres peuvent également être utilisés pour évaluer les eaux usées et la qualité de l'eau.

«Il existe des méthodes sophistiquées et coûteuses pour déterminer la DCO avec une grande précision, mais souvent à un coût élevé et une production accrue de déchets à partir des analyses», indiquent les auteurs.

Dans cette étude, les auteurs ont conçu un colorimètre avec la méthode COD à reflux fermé (méthode EPA 5220D). Ensuite, ils ont évalué l'appareil en termes de sa capacité future à réduire les coûts d'équipement

« Le colorimètre a été sélectionné en raison de sa simplicité et de son utilité, ce qui en fait un instrument idéal pour lancer une enquête sur cette méthodologie », ont déclaré les chercheurs.

Créé dans OpenSCAD, le boîtier du colorimètre a été fabriqué sur une imprimante RepRap 3D avec du PLA noir, destiné à laisser le moins de lumière possible dans la zone de détection.

Le colorimètre open source: (a) le schéma de conception du boîtier dans OpenSCAD, et (b) le boîtier assemblé avec l'électronique.

L'électronique associée à cet appareil est contrôlée par un Arduino. Le matériel nécessaire s'interface avec l'Arduino via l'ordinateur hôte, y compris un chargeur de démarrage personnalisé pour exécuter le code C compilé. Le micrologiciel a été créé avec l'Arduino, permettant un système de menu simple répertoriant les fonctions.

Le schéma du circuit du colorimètre open source.

Comparé au colorimètre commercial (0,0002 unité d'absorbance), le modèle open-source a montré un écart type moyen moyen sur un seul échantillon de 0,0010 unité d'absorbance. Parce que les résultats open source étaient bien dans les limites de précision requises, les auteurs ont déterminé qu'il était

Comparaison des résultats du colorimètre commercial et open-source.

« L’absorbance déterminée par le colorimètre à source ouverte est quelque peu asymétrique par rapport à l’équipement commercial, ce qui est le résultat des spectres d’émission de la source lumineuse ayant un pic plus éloigné de 606 nm (la source de lumière LED a une longueur d’onde dominante de 620 nm) par rapport à la source de lumière ou à la gamme de détecteurs utilisée par le colorimètre commercial », ont déclaré les auteurs.

«Étant donné que le colorimètre a été conçu pour utiliser des flacons de digestion de DCO disponibles dans le commerce ayant une plage indiquée de 20 à 1 500 mg / L de DCO et que seule une évaluation côte à côte des performances était souhaitée, aucune tentative n’a été faite pour établir des limites de détection ou de linéarité.»

Les chercheurs ont considéré que les données

«Comme le montrent les résultats, l’approche de conception matérielle open-source utilisée ici pour développer un instrument COD à très faible coût s’est avérée efficace. La courbe d’apprentissage autrefois onéreuse associée à «l’open source» a été largement surmontée en raison de l’innovation et du développement rapide d’outils tels que la plate-forme de prototypage Arduino, le RepRap et les logiciels associés », ont conclu les chercheurs.

«Un avantage majeur de l’approche présentée ici est que, comme les deux fichiers de conception sont disponibles gratuitement pour reproduire cet instrument COD dans un autre laboratoire avec une impression 3D open source, cela ne prendra que quelques heures. L’utilisation de cette approche sur d’autres types d’outils tels que les équipements d’optique a permis de réduire les coûts de plus de 97% pour les laboratoires. En outre, le code OpenSCAD a été mis à disposition, ce qui facilite la refonte du boîtier pour tester par exemple des tailles ou des géométries alternatives de flacons. De la même manière, le logiciel Arduino mis à disposition ici est facilement modifié par exemple pour ajuster le temps d’intégration, l’intensité lumineuse ou la sensibilité du capteur pour une autre application. »

Les chimistes commencent à utiliser l'impression 3D plus souvent pour la création d'appareils et d'outils de mesure abordables, des régulateurs et polarimètres à bas prix aux modèles moléculaires. Que pensez-vous de cette nouvelle? Faites-nous part de vos pensées! Rejoignez la discussion sur ce sujet et d'autres sujets sur l'impression 3D sur 3DPrintBoard.com.

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