Public Lab Research note


T-Box

by GSan | May 30, 2016 21:27 | 429 views | 2 comments | #13155 | 429 views | 2 comments | #13155 30 May 21:27

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GSan was awarded the Photo Documentation Barnstar by stevie for their work in this research note.


Therminator Box - Thermal arduino incubator Box - V1.1.0

Caixa térmica de incubação microcontrolada.

Microcontrolled Thermal Incubator Box

O objetivo da Therminator Box é manter uma incubadora para cultura de bactérias com temperatura controlada. Quando ligada, a caixa procurará se regular automaticamente com a temperatura selecionada pelo botão angular (potenciômetro) desde que a temperatura desejada seja maior que a do ambiente. Caso deseje resfriar o ar da incubadora o lado da pastilha peltier deverá ser invertido ao desta montagem.

Como fazer

How-To

Materiais necessários

1 Arduino UNO https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno atualizado com firmware therminator-box: https://github.com/guimasan/therminator-box ;

1 Mini BreadBoard https://www.sparkfun.com/products/12043 ;

1 Transistor NPN TIP122 - https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/TIP120.pdf ;

1 Fonte 12Volts 5A (no mínimo);

Fios para eletrônica ;

1 Pastilha peltier 12V ~ 40W http://peltiermodules.com/peltier.datasheet/TEC1-12705.pdf ;

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1 Dissipador com relevo do tamanho da pastilha:

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1 Dissipador do tamanho da pastila peltier:

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1 Caixa plástica (Incubadoras que fiquem com temperatura de até 60⁰C):

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1 Sensor de temperatura: http://www.seeedstudio.com/wiki/Grove-Temperature_Sensor

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1 Display LCD: https://github.com/Seeed-Studio/Grove_LCD_RGB_Backlight http://www.seeedstudio.com/wiki/Grove-LCD_RGB_Backlight

Construção

Marque o tamanho do relevo do dissipador escolhido, para que apenas essa área fique em contato com a parte interna da incubadora. Faça um corte na caixa plástica:

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Acople o dissipador, se necessário pode ser colada a parte de baixo na caixa plástica com silicone de alta temperatura:

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Passe pasta térmica no dissipador e na pastilha peltier. Coloque o lado que resfria da pastilha com o dissipador externo da caixa:

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Adicione um dissipador menor que fará o papel de aquecer o ar interno da incubadora:

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Coloque o sensor de temperatura próximo de onde ficará a amostra incubada:

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A amostra não deve ficar sobre o dissipador interno pois o mesmo ficará com temperatura superior enquanto mantém o ar a caixa em temperatura controlada.

Conecte um Transistor NPN Darlington TIP122 na protoboard: https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/TIP120.pdf

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Conecte o fio negativo (preto) da pastilha peltier no pino 2 do transistor TIP122 e o fio positivo (vermelho) da pastilha conecte na saída Vin do arduino

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Conecte o sensor de temperatura na entrada A0 do Arduino (Neste exemplo o Arduino está com um shield de conexão (Groove Seeedstudio) IMG_7419_v1.JPG

Conecte um potenciômetro (sensor angular resistivo) na entrada A1 do Arduino

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Conecte o pino 3 do transistor TIP122 no GND do Arduino

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Faça um dissipador de calor para o transistor TIP122. Passe pasta térmica na carcaça de junção dos metais IMG_7426_v1.JPG

Conecte o pino 1 do transistor TIP122 na saída digital 3 ~ PWM do Arduino

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Tampe a caixa e adicione o Display LCD IMG_7429_v1.JPG

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Conecte a fonte 12V 5A no Arduino e ajuste no potênciometro a temperatura na qual o dissipador deverá chegar e manter o ar da caixa aquecido

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Questões e próximos passos

Questions and next steps

[1]Esta estufa ainda não é capaz de trabalhar com temperaturas maiores que 60⁰C por muito tempo por conta de uma limitação no tip122.

[2]Pensando em acessibilidade e facilidade de replicação, uma versão simples (SV) foi desenvolvida:

Therminator Box SV (Small Version)

therminatorBoxSV_bb.png

firmware: https://github.com/guimasan/therminator-box/blob/master/therminatorBoxSV.ino

Edite no código a temperatura (em graus Celsius) desejada, ex.:

[...]define TEMP 37 (37 é a temperatura desejada);

Proceda a montagem como no tutorial acima, substituindo o termistor sensor de temperatura da Grove Kit pelo lm35 e a fiação necessária.

Substitua o LCD Display pelo LED RGB Anôdo comum. O TherminatorBox SV ligará:

LED Azul quando a temperatura estiver abaixo do desejado;

LED Verde quando a temperatura estiver equilibrada com o desejado;

LED Vermelho quando a temperatura estiver acima do dejesado;

Pode ser comum o LED Vermelho ligar quando a estufa estiver se equilibrando com a temperatura, por causa do delay entre o aquecimento do ar e o da pastilha.

Espere aproximadamente 10min para que a incubadora fique em temperatura equilibrada.

Why I'm interested

Qual meu interesse

Incubar culturas de e.coli em aproximadamente 37⁰C constante.


2 Comments

Real cool. I recommend putting a GFI (Ground Fault Circuit Interruptor) in front of any electronics project that plugs into a wall, for safety's sake. This is the type of wall outlet found in bathrooms. https://en.wikipedia.org/wiki/Residual-current_device

I worked on a much-less-beautiful version of this a few years back and used an incandescent light bulb as the heating element: http://www.instructables.com/id/Moisture-Test-Build-an-Arduino-Controlled-Low-Tem/

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Hi @mathew, thanks for contribution!!

I performed the test making yogurt in 43⁰C Was completed in two hours ... dont require much effort of the equipament, however I think to chenge de source (12V 5A) for de independent power supply to the peltier chip.

Arduino had a little overheating on the voltage regulator through the Arduino Vin.

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