开源的高精度亚硝酸盐、磷酸盐检测仪

xukejing

ESP32/Arduino/Matlab兼容的开源亚硝酸盐、磷酸盐检测仪。本项目以GPL协议开源，提供传感器驱动库的源码、仪器固件源码、上位机源码、结构零件CAD图，以及详细开发文档。
详细中文版说明文档见：高精度亚硝酸盐、磷酸盐检测仪开发文档
需要3D打印的结构件见：Open-Source Photometer by xukejing


仪器使用光度计原理，按照海水化学要素调查的国标规范GB/T 12763.4-2007，亚硝酸盐检测使用磺胺和盐酸萘乙二胺的亚硝酸重氮偶合显色反应，磷酸盐检测使用酒石酸锑钾、钼酸铵和维生素C的磷酸盐磷钼蓝显色反应。本仪器对亚硝酸盐显色反应有较高的分辨率，可正常检测0.1umol/L以下的亚硝酸盐浓度。其中亚硝酸盐检测标准浓度曲线的线性回归系数R2高达0.9985，接近实验室专业仪器，下图是实际测量鱼缸亚硝酸含量时的截图，其中1.091为测量后换算得到鱼缸亚硝酸盐测量值，R2为线性回归系数。左右两图使用不同的方式拟合标准浓度曲线，使测算结果略有不同，但浓度检测的小数点后3位都是一致的。

线性回归

仪器使用的比色皿光程1厘米，低于国标要求。但得益于所使用的光电传感器方案具有较高的放大倍数和灵敏度，且分辨率位数高达16位，使仪器可以识别非常微小的透光度变化。甚至对于肉眼看完全透明的溶液的吸光度差异也能正常识别，可以正常定量检测纯水、矿泉水、海水之间的吸光度差别。

物料清单（总采购成本小于55元）

硬件方案对成本做了优化。单台检测仪造价的物料采购成本小于55元。如果工程批量采购，预计能低至50元以内。具体物料如下：

电子设备方面，GY-2561模块11元，微雪TSL25911模块19元，ESP32开发板15元，1颗绿光520nm 3mm LED和1颗红外850nm 3mmLED忽略不计，2个250欧电阻忽略不计，杜邦线若干忽略不计；
结构方面，外壳及传感器支架全部使用3D打印，材料用量约58克，按50元每公斤计，约3元；
标准件方面，两个10mm玻璃比色皿5元，M3x4x3 注塑预埋螺母4颗忽略不计，M3x8螺丝4颗忽略不计。

硬件原理图和接线实物图



固件和软件源码
仪器固件、上位机软件的开源地址见：Gitee上的开源地址


致谢
感谢林博士提供的方案参考，参考文章：
林北辰,环境水体营养盐的无泵无阀低成本原位分析仪器的研发及应用[D],厦门大学

nickolas

感谢分享

吴奇隆

牛人

来自安卓APP客户端

秦大毅

牛逼 牛逼

来自苹果APP客户端

有时寂寞

真牛

来自安卓APP客户端

礁岩极限

真厉害

547506657

这个牛逼，可以搞起来

彩虹小羊

开源好啊。

beggar

来众筹100台

来自安卓APP客户端

xukejing

beggar 发表于 2022-6-28 00:13
来众筹100台

这个项目不直接商业化，也没必要搞套件出售。本项目的硬件方案是完全为DIY爱好者量身定做的，自行采购不会有难度。
过去开源界发生过一些有趣的事情，比如稚晖君兴致勃勃地搞了个高大上的开源项目，分享后发现即使是自动化专业出身的玩家，拿到稚晖君的设计资料后也因为加工条件限制而复现不了，最后还得找专业厂家代工。
于是，本项目为了让高中生参加科创比赛也能正常使用，考虑了玩家们的实际条件，没有在电子设备和机械工艺上设置任何绊脚石。电子零件使用的都是非常容易购买到的现成的模块，比如广盈的GY2561，微雪的TSL25911，单片机开发板更是非常便宜的ESP32；CAD零件也已考虑配合间隙，对加工精度要求不高，普通桌面级3D打印机就能胜任。