RU210037U1 - TEMPERATURE MAINTENANCE DEVICE FOR SYNCHRONOUS CULTIVATION OF MICROORGANISMS - Google Patents

TEMPERATURE MAINTENANCE DEVICE FOR SYNCHRONOUS CULTIVATION OF MICROORGANISMS Download PDF

Info

Publication number
RU210037U1
RU210037U1 RU2021127798U RU2021127798U RU210037U1 RU 210037 U1 RU210037 U1 RU 210037U1 RU 2021127798 U RU2021127798 U RU 2021127798U RU 2021127798 U RU2021127798 U RU 2021127798U RU 210037 U1 RU210037 U1 RU 210037U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
microorganisms
soldered
peltier
aluminum radiator
Prior art date
Application number
RU2021127798U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анна Александровна Мельникова
Анастасия Викторовна Комова
Зоригто Баирович Намсараев
Екатерина Дмитриевна Дмитриева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2021127798U priority Critical patent/RU210037U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU210037U1 publication Critical patent/RU210037U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature

Abstract

Полезная модель относится к дополнительному оборудованию установок для термостатирования и может использоваться для поддержания и регулирования температуры при культивировании микроорганизмов. Техническим результатом является возможность задания и поддержания нескольких температурных режимов при синхронном культивировании микроорганизмов. Для его достижения предложено устройство поддержания температурных режимов для синхронного культивирования микроорганизмов, включающее модули Пельтье, выполненные с возможностью подключения к источнику питания, модуль управления, содержащий измерительный узел, соединенный с датчиком, микропроцессор, соединенный с индикатором, фиксирующим значения температуры, при этом содержит алюминиевый радиаторный профиль, на котором сверху пайкой закреплены десять модулей Пельтье ТЕС-12706, выполненные с возможностью подключения к пяти блокам питания 12 В 5 А, а снизу пайкой закреплены три вентилятора, выполненные с возможностью подключения к блоку питания 12 В 6 А, при этом управление модулями Пельтье осуществляют через закрепленные пайкой сверху на алюминиевом радиаторном профиле пять полевых транзисторов IRL3705Z платформой Arduino Nano, основой которой является микроконтроллер на базе ATmega328, при этом к платформе Arduino Nano проводами подключены десять влагозащищенных цифровых датчиков температуры DS18B20 и пять LCD 1602 дисплеев через II2C/IIC переходник, закрепленные пайкой на верхней стороне алюминиевого радиаторного профиля. 1 ил.The utility model relates to additional equipment for thermostating installations and can be used to maintain and control the temperature during the cultivation of microorganisms. The technical result is the possibility of setting and maintaining several temperature regimes during synchronous cultivation of microorganisms. To achieve it, a device for maintaining temperature conditions for synchronous cultivation of microorganisms is proposed, including Peltier modules configured to be connected to a power source, a control module containing a measuring unit connected to a sensor, a microprocessor connected to an indicator that fixes temperature values, while containing an aluminum radiator profile, on which ten Peltier TEC-12706 modules are soldered on top, made with the ability to connect to five power supplies 12 V 5 A, and three fans are soldered from below, made with the ability to connect to a power supply 12 V 6 A, while controlling Peltier modules are carried out through five field-effect transistors IRL3705Z fixed by soldering on top of an aluminum radiator profile using the Arduino Nano platform, the basis of which is a microcontroller based on the ATmega328, while ten waterproof digital temperature sensors are connected to the Arduino Nano platform by wires DS18B20 and five LCD 1602 displays via II2C/IIC adapter, soldered to the top side of the aluminum radiator profile. 1 ill.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к дополнительному оборудованию установок для термостатирования и может использоваться для поддержания и регулирования температуры при культивировании микроорганизмов.The utility model relates to additional equipment for thermostating installations and can be used to maintain and control the temperature during the cultivation of microorganisms.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известны различные конструкции устройств для культивирования микроорганизмов на базе элементов Пельтье, которые обычно используются в микробиологической промышленности.Various designs of microorganism culture devices based on Peltier elements are known from the prior art and are commonly used in the microbiological industry.

Известно устройство для определения микробной обсемененности спецодежды (патент на изобретение RU 2495924). Устройство содержит модуль Пельтье, имеющий охлаждаемую и нагреваемую поверхности, блок питания со стабилизированным и регулируемым выходами, генератор, устройство регулировки температуры, регистрирующий прибор, электротермометр, термостат. В термостате размещены нагревательный элемент, пробирка с культуральной жидкостью и электродами в ней, подключенными к генератору. Модуль Пельтье выполнен с возможностью размещения на охлаждаемой поверхности его полоски фильтровальной бумаги и последующего прижатия к полоске фильтровальной бумаги загрязненной микробами части спецодежды, и размещения полоски фильтровальной бумаги с микробами из спецодежды в пробирке, расположенной в термостате. К стабилизированному выходу блока питания подключены термостат, устройство регулировки температуры, регистрирующий прибор, генератор, а к регулируемому выходу блока питания подключены электротермометр и модуль Пельтье. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции устройства, сохранение жизнеспособности микроорганизмов, что позволит быстро оценить их накопление в материале спецодежды.A device for determining the microbial contamination of overalls is known (patent for invention RU 2495924). The device contains a Peltier module having cooled and heated surfaces, a power supply unit with stabilized and regulated outputs, a generator, a temperature control device, a recording device, an electrothermometer, and a thermostat. The thermostat contains a heating element, a test tube with culture fluid and electrodes in it, connected to a generator. The Peltier module is made with the possibility of placing a strip of filter paper on its cooled surface and then pressing the part of overalls contaminated with microbes to the filter paper strip, and placing a strip of filter paper with microbes from overalls in a test tube located in a thermostat. A thermostat, a temperature control device, a recording device, a generator are connected to the stabilized output of the power supply, and an electrothermometer and a Peltier module are connected to the regulated output of the power supply. The invention provides a simplification of the design of the device, the preservation of the viability of microorganisms, which will allow you to quickly assess their accumulation in the material of workwear.

Основным недостатком описанной конструкции является то, что она приспособлена к проведению экспериментов в диапазоне одной температуры в рамках одного эксперимента. Устройство не является установкой для культивирования микроорганизмов с широким диапазоном температур в рамках одного эксперимента. Такая система ориентирована на решение преимущественно биотехнологических задач, и не позволяет проводить эксперименты с небольшим объемом инокулята. Также устройство является крупногабаритным, трудным для стерилизации и сложным по своей конструкции.The main disadvantage of the described design is that it is adapted to conducting experiments in the same temperature range within the framework of one experiment. The device is not an installation for cultivating microorganisms with a wide temperature range within a single experiment. Such a system is focused on solving predominantly biotechnological problems and does not allow experiments with a small amount of inoculum. Also, the device is bulky, difficult to sterilize and complex in design.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство термостатирования (RU 72770 U1), содержащее теплоизоляционный корпус, внутри которого размещен объект термостатирования, на днище которого расположена термоэлектрическая батарея, работающая от источника питания, одной поверхностью приведенная в тепловой контакт с внешним радиатором, отличающееся тем, что термоэлектрическая батарея другой поверхностью приведена в тепловой контакт с внутренним радиатором, омываемым термостабилизирующим веществом, и выполнена на элементах Пельтье, в устройство термостатирования дополнительно введен датчик, размещенный внутри термоизоляционного корпуса, модуль управления, содержащий измерительный узел, соединенный с датчиком, микропроцессор, соединенный с индикатором, фиксирующим значения температуры термостатируемого объекта, и с n-твердотельными реле, которые через LC-фильтр соединяют источник питания с элементами Пельтье, входящими в термоэлектрическую батарею, и узел коммутации, осуществляющий подключение термостатируемых объектов.The closest in technical essence to the claimed utility model is a temperature control device (RU 72770 U1), containing a heat-insulating housing, inside which a temperature control object is placed, on the bottom of which there is a thermoelectric battery powered by a power source, one surface brought into thermal contact with an external radiator, characterized in that the other surface of the thermoelectric battery is brought into thermal contact with an internal radiator bathed in a heat-stabilizing substance and is made on Peltier elements, a sensor is additionally introduced into the thermostating device, located inside the thermally insulating housing, a control module containing a measuring unit connected to the sensor, a microprocessor , connected to an indicator that fixes the temperature values of the thermostated object, and to n-solid-state relays, which, through an LC filter, connect the power source to the Peltier elements included in the thermoelectric battery, and switching node that connects temperature-controlled objects.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции. Также такая система ограничена в исследовании только одного объекта термостатирования в диапазоне одной температуры.The disadvantage of this device is the complexity of the design. Also, such a system is limited in the study of only one object of temperature control in the range of one temperature.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель является поддержание высокой стабильности требуемых параметров для культивирования микроорганизмов и расширение функциональных возможностей устройства.The technical problem to be solved by the claimed utility model is to maintain the high stability of the required parameters for cultivating microorganisms and to expand the functionality of the device.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Техническим результатом заявленной полезной модели является возможность задания и под держания нескольких температурных режимов при синхронном культивировании микроорганизмов.The technical result of the claimed utility model is the possibility of setting and maintaining several temperature regimes during synchronous cultivation of microorganisms.

Для достижения технического результата устройство поддержания температурных режимов для синхронного культивирования микроорганизмов включающее модули Пельтье, выполненные с возможностью подключения к источнику питания, модуль управления, содержащий измерительный узел, соединенный с датчиком, микропроцессор, соединенный с индикатором, фиксирующим значения температуры, при этом содержит алюминиевый радиаторный профиль, на котором сверху пайкой закреплены десять модулей Пельтье ТЕС-12706, выполненные с возможностью подключения к пяти блокам питания 12 В 5 А, а снизу пайкой закреплены три вентилятора, выполненные с возможностью подключения к блоку питания 12 В 6 А, при этом, управление модулями Пельтье осуществляют через закрепленные пайкой сверху на алюминиевом радиаторном профиле пять полевых транзисторов IRL3705Z платформой Arduino Nano, основой которой является микроконтроллер на базе ATmega328, при этом, к платформе Arduino Nano проводами подключены десять влагозащищенных цифровых датчиков температуры DS18B20, и пять LCD 1602 дисплеев через II2C/IIC переходник, закрепленные пайкой на верхней стороне алюминиевого радиаторного профиля.To achieve the technical result, a device for maintaining temperature conditions for synchronous cultivation of microorganisms, including Peltier modules configured to be connected to a power source, a control module containing a measuring unit connected to a sensor, a microprocessor connected to an indicator that fixes temperature values, while containing an aluminum radiator a profile on which ten Peltier TEC-12706 modules are soldered on top, configured to be connected to five 12 V 5 A power supplies, and three fans are soldered to the bottom, configured to be connected to a 12 V 6 A power supply, while controlling Peltier modules are carried out through five IRL3705Z field-effect transistors fixed by soldering on top of an aluminum radiator profile by the Arduino Nano platform, the basis of which is a microcontroller based on the ATmega328, while ten waterproof digital dates are connected to the Arduino Nano platform by wires temperature sensors DS18B20, and five LCD 1602 displays via II2C/IIC adapter, soldered to the top side of the aluminum radiator profile.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фигуре показана схема заявленного устройства, где:The figure shows a diagram of the claimed device, where:

1 - Элементы Пельтье ТЕС-12706;1 - Peltier elements TES-12706;

2 - Температурный датчик DS18 В20;2 - Temperature sensor DS18 B20;

3 - Алюминиевый радиаторный профиль;3 - Aluminum radiator profile;

4 - Платформа Arduino Nano;4 - Arduino Nano platform;

5 - Полевой транзистор IRL3705Z;5 - Field effect transistor IRL3705Z;

6 - Вентиляторы;6 - Fans;

7 - Блоки питания 12 В 5А;7 - Power supplies 12 V 5A;

8 - LCD-дисплей 1602;8 - LCD display 1602;

9 - Блок питания 12 В 6А.9 - Power supply 12 V 6A.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Элементы Пельтье ТЕС-12706 1 в количестве 10 шт. предназначены для поддержания определенных температурных режимов. Температурные датчики DS18B20 2 в количестве 10 шт. предназначены для измерения температуры в среде с микроорганизмами. Платформа Arduino Nano 4 предназначена для обработки информации, полученной от температурных датчиков DS18B20 2, а также для управления полевыми транзисторами IRL3705Z 5 в количестве 5 шт., которые предназначены для регулирования работы элементов Пельтье ТЕС-12706 1 и передачи информации LCD- дисплеям 1602 8 в количестве 5 шт., которые предназначены для отображения информации о температурах. Вентиляторы 6 в количестве 3 шт. предназначены для отвода тепла от алюминиевого радиаторного профиля 3. Блоки питания 12 В 5А в количестве 5 шт. предназначены для питания элементов Пельтье ТЕС-12706 1. Блок питания 12 В 6А предназначен для питания вентиляторов 6.Peltier elements TES-12706 1 in the amount of 10 pcs. designed to maintain certain temperature conditions. Temperature sensors DS18B20 2 in the amount of 10 pcs. designed to measure temperature in an environment with microorganisms. The Arduino Nano 4 platform is designed to process information received from temperature sensors DS18B20 2, as well as to control field-effect transistors IRL3705Z 5 in the amount of 5 pieces, which are designed to regulate the operation of Peltier TEC-12706 1 elements and transmit information to LCD displays 1602 number of 5 pieces, which are designed to display information about temperatures. Fans 6 in the amount of 3 pcs. designed to remove heat from the aluminum radiator profile 3. Power supplies 12 V 5A in the amount of 5 pcs. designed to power Peltier elements TES-12706 1. Power supply 12 V 6A is designed to power fans 6.

Устройство поддержания температурных режимов для синхронного культивирования микроорганизмов схема которого показана на фигуре состоит из алюминиевого радиаторного профиля 3 к которому пайкой прикрепляются соединенные попарно (всего 5 пар) элементы Пельтье ТЕС-12706 1, один из выходов которых подключается к блокам питания 12 В 5А 7. Второй выход подключается к полевым транзисторам IRL3705Z 5 через сток. Истоки полевых транзисторов IRL3705Z 5 подключается к заземлению (на фигуре не показано). Стоки и истоки полевых транзисторов IRL3705Z 5 соединены между собой с помощь резисторов (на фигуре не показаны). Затворы полевых транзистоов IRL3705Z 5 подключены через резисторы (на фигуре не показаны) к цифровому пину (D3-D7) платформы Arduino Nano 4.The device for maintaining temperature conditions for synchronous cultivation of microorganisms, the scheme of which is shown in the figure, consists of an aluminum radiator profile 3 to which Peltier elements TEC-12706 1 connected in pairs (5 pairs in total) are attached by soldering, one of the outputs of which is connected to power supplies 12 V 5A 7. The second output is connected to the IRL3705Z 5 field effect transistors through the drain. The sources of field-effect transistors IRL3705Z 5 are connected to ground (not shown in the figure). The drains and sources of field-effect transistors IRL3705Z 5 are interconnected using resistors (not shown in the figure). The gates of the IRL3705Z 5 field-effect transistors are connected through resistors (not shown in the figure) to the digital pin (D3-D7) of the Arduino Nano 4 platform.

LCD-дисплей 1602 8 крепится пайкой к алюминиевому радиаторному профилю 3 и подключается через переходник II2C/IIC (на фигуре не показан) к платформе Arduino Nano 4. Выход GND LCD-дисплея 1602 8 подключается к заземлению, выход VVC подключается к пину 5V, выход SDA подключается к пину A4(SDA), выход SCL подключается к пину A4(SCL). Выход VVC температурных датчиков DS18 В20 2 подсоединяется к пину 5V, выход DATA подсоединяется к пину D2, выход GND подключается к заземлению, выходы GND и DATA соединены между собой резистором (на фигуре не показан).The 1602 8 LCD display is soldered to the aluminum radiator profile 3 and connected via an II2C/IIC adapter (not shown in the figure) to the Arduino Nano 4 platform. SDA is connected to pin A4(SDA), SCL output is connected to pin A4(SCL). The VVC output of the DS18 B20 2 temperature sensors is connected to the 5V pin, the DATA output is connected to the D2 pin, the GND output is connected to ground, the GND and DATA outputs are connected to each other by a resistor (not shown in the figure).

Вентиляторы 6 закреплены пайкой на нижней стороне алюминиевого радиаторного профиля 3 и подключены параллельно к блоку питания 12 В 6А 9.The fans 6 are soldered to the underside of the aluminum radiator profile 3 and connected in parallel to the 12V 6A power supply 9.

Устройство поддержания температурных режимов для синхронного культивирования микроорганизмов работает следующим образом.Device for maintaining temperature regimes for synchronous cultivation of microorganisms operates as follows.

Одна пара элементов Пельтье ТЕС-12706 1 поддерживает одну температуру, то есть всего поддерживается пять температурных режимов в двух повторностях. Для смены режима нагрева на режим охлаждения, и наоборот, изменяют полярность подключения пары элементов Пельтье ТЕС-12706 1.One pair of Peltier elements TES-12706 1 maintains one temperature, that is, a total of five temperature regimes are maintained in two repetitions. To change the heating mode to the cooling mode, and vice versa, change the polarity of connecting a pair of Peltier elements TEC-12706 1.

Колбы со средой (на фигуре не показаны) в количестве 10 штук, в которых находятся изучаемые микроорганизмы, устанавливаются на соединенные попарно элементы Пельтье ТЕС-12706 1.Flasks with the medium (not shown in the figure) in the amount of 10 pieces, in which the microorganisms under study are located, are installed on Peltier elements TEC-12706 1 connected in pairs.

Влагозащищенные цифровые температурные датчики DS18B202 2 в количестве 10 шт. помещаются в колбы в среду с культурами для отслеживания и контроля температуры в них. Также устанавливается барботаж для перемешивания культур с увлажнителем, который выглядит как герметичная емкость с водой, через которую проходит поток воздуха с помощью компрессора (на фигуре не показан).Waterproof digital temperature sensors DS18B202 2 in the amount of 10 pcs. are placed in flasks in the medium with cultures to monitor and control the temperature in them. A barbotage is also installed for mixing crops with a humidifier, which looks like a sealed container with water through which air flows using a compressor (not shown in the figure).

Далее скетч с программой, в которой установлены температуры для эксперимента, загружается на платформу Arduino Nano 4.Next, the sketch with the program in which the temperatures for the experiment are set is loaded onto the Arduino Nano 4 platform.

Arduino Nano 4 через USB-порт, блоки питания 12 В 5А 7 и блок питания 12 В 6А 9 подключаются к сети.Arduino Nano 4 via USB port, 12V 5A power supply 7 and 12V 6A power supply 9 are connected to the network.

Температуры, измеряемые температурными датчиками DS18B202 2, и устанавливаемые для эксперимента температуры отображаются на LCD-дисплеях 1602 8.The temperatures measured by the DS18B202 2 temperature sensors and the temperatures set for the experiment are displayed on the 1602 8 LCD displays.

Скетч с программой для Arduino Nano 4 разрабатывается в среде разработки для Arduino-проектов Arduino IDE. Для работы дисплеев используют библиотеку LiquidCrystal_I2C.h и стандартную библиотеку Wire.h, которая используется для связи микроконтроллера с устройствами и модулями через интерфейс I2C. Из первой библиотеки используют функции init() и backlight(), которые отвечают за инициализацию дисплеев и включение подсветки соответственно. Также используют функции setCursor() и print(), позволяющие перемещать курсор экрана для отображения символов на определенное место на экранах и печатать символы соответственно.The sketch with the Arduino Nano 4 program is developed in the Arduino IDE development environment for Arduino projects. The displays use the LiquidCrystal_I2C.h library and the standard Wire.h library, which is used to communicate the microcontroller with devices and modules via the I2C interface. From the first library, the init() and backlight() functions are used, which are responsible for initializing displays and turning on the backlight, respectively. They also use the setCursor() and print() functions, which allow you to move the screen cursor to display characters to a specific place on the screens and print characters, respectively.

Для работы температурных датчиков DS18B20 используют библиотеки DallasTemperature.h и OneWire.h. Создается объект OneWire и объект DallasTemperature для работы с датчиками. С помощью функции requestTemperatures() запрашиваются температуры, которые определяют датчики. Функция getTempCByIndex() позволяет записать в переменную температуру, получаемую от датчиков, по его индексу.To operate the DS18B20 temperature sensors, the DallasTemperature.h and OneWire.h libraries are used. A OneWire object and a DallasTemperature object are created to work with sensors. The requestTemperatures() function requests the temperatures that the sensors detect. The getTempCByIndex() function allows you to write the temperature received from the sensors to a variable by its index.

Используют стандартную функцию pinMode(), которая устанавливает режим работы заданного вход/выхода как входа или как выхода, и функцию digitalWrite(), которая подает HIGH или LOW значение на цифровой вход/выход.They use the standard pinMode() function, which sets the mode of operation of the given input/output as an input or as an output, and the digitalWrite() function, which gives a HIGH or LOW value to a digital input/output.

После написания скетча, программу компилируют и загружают через USB-порт на платформу Arduino Nano 4.After writing the sketch, the program is compiled and uploaded via USB port to the Arduino Nano 4 platform.

Температуры указываются как константы с типом float в скетче программы до обязательных функций setup() и 1оор() и отображаются на LCD-дисплеях 1602 8. Информация о температуре от температурных датчиков DS18B20 2 обрабатывается платформой Arduino Nano 4 для регулирования соединенные попарно элементов Пельтье ТЕС-127061 и отображается на LCD-дисплеях 1602 8. Если в случае нагревания задаваемая температура будет меньше температуры, которую измеряют температурные датчики DS18 В20 2, то платформа Arduino Nano 4 приостанавливает работу элементов Пельтье ТЕС-127061 1, то есть приостанавливает нагревание. В случае охлаждения, если задаваемая в скетче температура больше, чем температура, измеряемая температурными датчиками DS18B20 2, то охлаждение прекращается, и выключаются элементы Пельтье ТЕС-127061 1. Проверка этих условий циклично повторяется для поддержаний заданных температур.Temperatures are specified as float constants in the program sketch before the mandatory setup() and loop() functions and are displayed on the 1602 8 LCD displays. 127061 and is displayed on the LCD displays 1602 8. If, in the case of heating, the set temperature is lower than the temperature measured by the temperature sensors DS18 B20 2, then the Arduino Nano 4 platform suspends the operation of the Peltier TEC-127061 1 elements, that is, it suspends heating. In the case of cooling, if the temperature specified in the sketch is higher than the temperature measured by the DS18B20 2 temperature sensors, then the cooling stops and the Peltier elements TEC-127061 1 are turned off. Checking these conditions is repeated cyclically to maintain the set temperatures.

Например, десять колб заполнялись средой для культивирования микроорганизмов (BG11). В среду вносили культуру микроорганизмов Synechocystis sp.Так как элементы Пельтье ТЕС-127061 1 соединены между собой попарно, то есть на одной паре достигается одна температура, то в скетче устанавливались пять температур для каждой пары элементов Пельтье ТЕС-127061 1:16°С, 20°С, 27°С, 33°С, 40°С, и корректировались условия включения/отключения элементов Пельтье ТЕС-12706 1. Для этого в скетче с программой задают условия для работы: при охлаждении среды с микроорганизмами элементы Пельтье ТЕС-12706 1 работают до тех пор, пока температура, устанавливаемая для эксперимента, меньше температуры, определяемой температурными датчиками DS18B20 2; при нагревании среды с микроорганизмами элементы Пельтье ТЕС-12706 1 работают до тех пор, пока температура, устанавливаемая для эксперимента, больше температуры, определяемой температурными датчиками DS18B20 2. При комнатной температуре 26°С для температур 16°С, 20°С элементы Пельтье ТЕС-12706 1 устанавливались в режиме охлаждения, для температур 27°С, 33°С, 40°С - в режим нагревания. Скетч загружали на платформу Arduino Nano 4, подключали блоки питания 12 В 5А 7 и 12 В 6А 9 к сети. Колбы со средой с микроорганизмами устанавливались на элементы Пельтье ТЕС-12706 1. Температурные датчики DS18B20 2 помещались в среду с микроорганизмами, и устанавливался барботаж для каждой колбы. Информация о температурах в среде и задаваемых температурах отображалась на LCD-дисплеях 1602 8. В течение нескольких часов происходила установка температур в колбах со средой до температур, установленных для эксперимента. Далее эти температуры поддерживались до отключения устройства. В конце эксперимента получаем колбы со средой с микроорганизмами, культивируемые при различных пяти температурах в двух повторностях.For example, ten flasks were filled with microorganism culture medium (BG11). Microbial culture Synechocystis sp. was added to the medium. Since the Peltier elements TEC-127061 1 are connected in pairs, that is, one temperature is reached on one pair, five temperatures were set in the sketch for each pair of Peltier elements TEC-127061 1:16°C, 20°С, 27°С, 33°С, 40°С, and the conditions for turning on/off the Peltier elements TES-12706 were corrected 1 work as long as the temperature set for the experiment is less than the temperature determined by the temperature sensors DS18B20 2; when the medium with microorganisms is heated, the Peltier elements TEC-12706 1 work until the temperature set for the experiment is higher than the temperature determined by the temperature sensors DS18B20 2. At room temperature 26°C for temperatures of 16°C, 20°C, the Peltier elements TEC -12706 1 were set in cooling mode, for temperatures of 27°С, 33°С, 40°С - in heating mode. The sketch was uploaded to the Arduino Nano 4 platform, 12 V 5A 7 and 12 V 6A 9 power supplies were connected to the network. Flasks with a medium with microorganisms were installed on Peltier elements TEC-12706 1. Temperature sensors DS18B20 2 were placed in a medium with microorganisms, and bubbling was set for each flask. Information about the temperatures in the medium and the set temperatures was displayed on LCD displays 1602 8. Within a few hours, the temperatures in the flasks with the medium were set to the temperatures set for the experiment. Further, these temperatures were maintained until the device was turned off. At the end of the experiment, we obtain flasks with a medium with microorganisms, cultivated at different five temperatures in two repetitions.

Также устройство позволяет поддерживать температурные режимы для синхронного культивирования микроорганизмов двух видов. Например, 5 колб заполнялись средой для культивирования микроорганизмов (BG11). В среду вносили культуру микроорганизмов Synechocystis sp.Еще 5 колб заполнялись средой для культивирования микроорганизмов (BG11-N). В среду вносили культуру микроорганизмов Anabaena sp.Так как элементы Пельтье ТЕС-127061 1 соединены между собой попарно, то есть на одной паре достигается одна температура, то в скетче устанавливались пять температур для каждой пары элементов Пельтье ТЕС-127061 1:18°С, 22°С, 30°С, 37°С, 45°С, и корректировались условия включения/отключения элементов Пельтье ТЕС-12706 1. Для этого в скетче с программой задают условия для работы: при охлаждении среды с микроорганизмами элементы Пельтье ТЕС-12706 1 работают до тех пор, пока температура, устанавливаемая для эксперимента, меньше температуры, определяемой температурными датчиками DS18B20 2; при нагревании среды с микроорганизмами элементы Пельтье ТЕС-12706 1 работают до тех пор, пока температура, устанавливаемая для эксперимента, больше температуры, определяемой температурными датчиками DS18B20 2. При комнатной температуре 26°С для температур 18°С, 22°С элементы Пельтье ТЕС-12706 1 устанавливались в режиме охлаждения, для температур 30°С, 37°С, 45°С - в режим нагревания. Скетч загружали на платформу Arduino Nano 4, подключали блоки питания 12 В 5А 7 и 12 В 6А 9 к сети. На каждую пару соединенных элементов Пельтье ТЕС-12706 1 устанавливались колба со средой с микроорганизмами Synechocystis sp и колба со средой с микроорганизмами Anabaena sp.Температурные датчики DS18B20 2 помещались в среду с микроорганизмами, и устанавливался барботаж для каждой колбы. Информация о температурах в среде и задаваемых температурах отображалась на LCD-дисплеях 1602 8. В течение нескольких часов происходила установка температур в колбах со средой до температур, установленных для эксперимента. Далее эти температуры поддерживались до отключения устройства. В конце эксперимента получаем колбы со средой с микроорганизмами Synechocystis sp и колбы со средой с микроорганизмами Anabaena sp., при этом культивирование происходило для двух видов микроорганизмов в одинаковых температурных условиях в диапазоне пяти температур.Also, the device allows you to maintain temperature conditions for the synchronous cultivation of two types of microorganisms. For example, 5 flasks were filled with microorganism culture medium (BG11). Microbial culture Synechocystis sp. was added to the medium. Another 5 flasks were filled with microbial culture medium (BG11-N). The microbial culture Anabaena sp. was added to the medium. Since the Peltier elements TEC-127061 1 are connected in pairs, that is, one temperature is reached on one pair, five temperatures were set in the sketch for each pair of Peltier elements TEC-127061 1:18°C, 22°C, 30°C, 37°C, 45°C, and the conditions for turning on/off the Peltier elements TES-12706 were corrected. 1 work as long as the temperature set for the experiment is less than the temperature determined by the temperature sensors DS18B20 2; when the medium with microorganisms is heated, Peltier elements TEC-12706 1 work until the temperature set for the experiment is higher than the temperature determined by temperature sensors DS18B20 2. At room temperature 26°C for temperatures of 18°C, 22°C Peltier elements TEC -12706 1 were set in cooling mode, for temperatures of 30°С, 37°С, 45°С - in heating mode. The sketch was uploaded to the Arduino Nano 4 platform, the power supplies 12 V 5A 7 and 12 V 6A 9 were connected to the network. For each pair of connected Peltier elements TEC-12706 1, a flask with a medium with Synechocystis sp microorganisms and a flask with a medium with Anabaena sp microorganisms were installed. Information about the temperatures in the medium and the set temperatures was displayed on LCD displays 1602 8. Within a few hours, the temperatures in the flasks with the medium were set to the temperatures set for the experiment. Further, these temperatures were maintained until the device was turned off. At the end of the experiment, we obtain flasks with a medium with Synechocystis sp microorganisms and flasks with a medium with Anabaena sp. microorganisms, while cultivation took place for two types of microorganisms under the same temperature conditions in the range of five temperatures.

Преимуществами заявляемого устройства являются:The advantages of the proposed device are:

- способно задавать и поддерживать до 5-ти заданных определенных температур в рамках одного эксперимента;- able to set and maintain up to 5 specified temperatures within one experiment;

- имеет небольшие размеры;- has a small size;

- имеет несложную конструкцию.- has a simple design.

В зависимости от экспериментальных целей культивирование на устройстве можно проводить при различных условиях, например, можно изменять такие параметры, как состав среды для культивирования микроорганизмов, соотношение жидкой и газовой фазы, ее состав, уровень освещенности.Depending on the experimental goals, cultivation on the device can be carried out under various conditions, for example, parameters such as the composition of the medium for cultivating microorganisms, the ratio of the liquid and gas phases, its composition, and the level of illumination can be changed.

Таким образом, заявленное устройство может быть использовано для проведения экспериментов по культивированию микроорганизмов при различных температурах в рамках одного эксперимента, при этом значения температур лежат в широком диапазоне. Установка проста в конструировании и программировании, а также малогабаритна.Thus, the claimed device can be used to conduct experiments on the cultivation of microorganisms at different temperatures within a single experiment, while the temperatures lie in a wide range. The setup is simple in design and programming, as well as small in size.

Claims (1)

Устройство поддержания температурных режимов для синхронного культивирования микроорганизмов, включающее модули Пельтье, выполненные с возможностью подключения к источнику питания, модуль управления, содержащий измерительный узел, соединенный с датчиком, микропроцессор, соединенный с индикатором, фиксирующим значения температуры, отличающееся тем, что содержит алюминиевый радиаторный профиль, на котором сверху пайкой закреплены десять модулей Пельтье ТЕС-12706, выполненные с возможностью подключения к пяти блокам питания 12 В 5 А, а снизу пайкой закреплены три вентилятора, выполненные с возможностью подключения к блоку питания 12 В 6 А, при этом управление модулями Пельтье осуществляют через закрепленные пайкой сверху на алюминиевом радиаторном профиле пять полевых транзисторов IRL3705Z платформой Arduino Nano, основой которой является микроконтроллер на базе ATmega328, при этом к платформе Arduino Nano проводами подключены десять влагозащищенных цифровых датчиков температуры DS18B20 и пять LCD 1602 дисплеев через II2C/IIC переходник, закрепленные пайкой на верхней стороне алюминиевого радиаторного профиля.A device for maintaining temperature conditions for synchronous cultivation of microorganisms, including Peltier modules configured to be connected to a power source, a control module containing a measuring unit connected to a sensor, a microprocessor connected to an indicator that fixes temperature values, characterized in that it contains an aluminum radiator profile , on which ten Peltier TEC-12706 modules are soldered on top, made with the ability to connect to five power supplies 12 V 5 A, and three fans are soldered on the bottom, made with the ability to connect to a power supply 12 V 6 A, while controlling the Peltier modules through five IRL3705Z field-effect transistors fixed by soldering on top of an aluminum radiator profile using the Arduino Nano platform, which is based on an ATmega328-based microcontroller, while ten DS18B20 waterproof digital temperature sensors are connected to the Arduino Nano platform with wires and five LCD 1602 displays via II2C/IIC adapter, soldered to the top side of the aluminum radiator profile.
RU2021127798U 2021-09-22 2021-09-22 TEMPERATURE MAINTENANCE DEVICE FOR SYNCHRONOUS CULTIVATION OF MICROORGANISMS RU210037U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021127798U RU210037U1 (en) 2021-09-22 2021-09-22 TEMPERATURE MAINTENANCE DEVICE FOR SYNCHRONOUS CULTIVATION OF MICROORGANISMS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021127798U RU210037U1 (en) 2021-09-22 2021-09-22 TEMPERATURE MAINTENANCE DEVICE FOR SYNCHRONOUS CULTIVATION OF MICROORGANISMS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU210037U1 true RU210037U1 (en) 2022-03-25

Family

ID=80820635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021127798U RU210037U1 (en) 2021-09-22 2021-09-22 TEMPERATURE MAINTENANCE DEVICE FOR SYNCHRONOUS CULTIVATION OF MICROORGANISMS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU210037U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5475610A (en) * 1990-11-29 1995-12-12 The Perkin-Elmer Corporation Thermal cycler for automatic performance of the polymerase chain reaction with close temperature control
DE20302144U1 (en) * 2003-02-10 2003-04-24 Progorelik Solomon Controlled temperature working surface uses a control circuit coupled to a Peltier element
RU2528779C1 (en) * 2013-04-15 2014-09-20 Общество с ограниченной ответственностью"Сталфорд технолоджи" Unit for increasing suspensions of microorganisms
RU166782U1 (en) * 2015-09-24 2016-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центр внедрения медицинских инноваций" DEVICE FOR REGULATING AND CONTROL OF TEMPERATURE, ADMINISTRATION SPEED OF LIQUIDS AND MEDICINAL SOLUTIONS USED IN INFUSION THERAPY - TRANSFUSION COMPOSITION PRO

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5475610A (en) * 1990-11-29 1995-12-12 The Perkin-Elmer Corporation Thermal cycler for automatic performance of the polymerase chain reaction with close temperature control
DE20302144U1 (en) * 2003-02-10 2003-04-24 Progorelik Solomon Controlled temperature working surface uses a control circuit coupled to a Peltier element
RU2528779C1 (en) * 2013-04-15 2014-09-20 Общество с ограниченной ответственностью"Сталфорд технолоджи" Unit for increasing suspensions of microorganisms
RU166782U1 (en) * 2015-09-24 2016-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центр внедрения медицинских инноваций" DEVICE FOR REGULATING AND CONTROL OF TEMPERATURE, ADMINISTRATION SPEED OF LIQUIDS AND MEDICINAL SOLUTIONS USED IN INFUSION THERAPY - TRANSFUSION COMPOSITION PRO

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zachariadou et al. A low-cost computer-controlled Arduino-based educational laboratory system for teaching the fundamentals of photovoltaic cells
CN103034264B (en) Attemperating unit
CN204883432U (en) Reaction chamber temperature controlling means , temperature control system and hematology analyzer
CN202257322U (en) Temperature control device
RU210037U1 (en) TEMPERATURE MAINTENANCE DEVICE FOR SYNCHRONOUS CULTIVATION OF MICROORGANISMS
CN101187816A (en) Precision temperature controller
CN104199488A (en) Constant-temperature control device and method for reaction liquid in cuvette of full-automatic biochemical analyzer
CN205679330U (en) A kind of fishing boat High Accuracy Temperature Measure System
CN201041639Y (en) Precise temperature control instrument
US6783368B2 (en) Transient heat conduction using thermocouples, thermochromic liquid crystals, and numerical simulation
CN205420440U (en) A portable constant temperature culture apparatus for zebra fish embryo and juvenile fish
CN104166414B (en) A kind of miniature water temperature control system
CN201845483U (en) Multi-functional temperature control experiment instrument
CN2835990Y (en) Thermostatic Ostwald viscometer
CN203941468U (en) A kind of miniature water temperature control system
CN206580817U (en) A kind of high-precision biochemical cultivation case
CN205774555U (en) Biochemical cultivation case
CN2901303Y (en) Visual integrated melting and boiling point detector
CN102682683A (en) Liquid crystal module detection device, detection evaluation system and method for detecting residual image
CN208949300U (en) A kind of temperature-control circuit based on gene sequencing
CN203284412U (en) Large-screen true color touch screen type carbon dioxide cell culture box
CN206931276U (en) Specific heat capacity experiment instrument
CN202268122U (en) Open type hot water boiler heating experiment system
CN206322021U (en) A kind of equipment for evaluating and testing temperature controller temperature accuracy
CN205826452U (en) A kind of high-precision electronic many activity adsorption isotherm experiment device