Pioreactor Pioreactor 40 mL v1.0

Charakter i status urządzenia

Pioreactor 40 mL v1.0 jest starszą generacją modelu 40 mL, dziś oznaczoną w oficjalnym API jako legacy. Zachowuje architekturę Raspberry Pi + Pioreactor HAT, webowy interfejs, MQTT i możliwość pracy w klastrze; wykorzystuje przewodowy tor optyczny sprzed Eye-Spy.

Konwersja wykorzystuje istniejącą elektronikę.

Zmontowany Pioreactor 40 mL v1.0 z fiolką. Źródło obrazu: docs.pioreactor.com.

Pojemność i wetware

Profil software pioreactor_40ml version 1.0 podaje pojemność 40 mL, średnicę 27 mm i reactor_max_fill_volume_ml=36.

Wetware v1.0 obejmuje fiolkę 40 mL, pręt PTFE 15 × 6 mm oraz pokrywę z czterema portami ze stali nierdzewnej. Dwa proste porty trafiają w zewnętrzne otwory, dwa wygięte w wewnętrzne. Dwuczęściowy holder używa cieńszego O-ringu #024 o przekroju X w części górnej i #121 w części dolnej przy heater PCB.

Producent deklaruje odporność szkła, pręta i pokrywy na autoklawowanie i temperaturę do 125°C.

Optyka przewodowa

V1.0 używa dwóch przewodowych fotodiod (PD) oraz przewodowej diody IR. Pierwsza PD jest podłączona do kanału 1 i umieszczona w REF; druga do kanału 2 i kieszeni 90°. Kieszenie X1/X2 oraz 135° pozostają zaślepione kapslami w standardowej konfiguracji.

Różnica względem v1.5 i ścieżka upgrade

Zestaw 40 mL v1.0 → v1.5 ma SKU 3005 i kosztował 44,24 USD w dniu sprawdzenia. Zawiera dwa Eye-Spy kompatybilne ze STEMMA QT, nowy top vial holder, śruby, zastępczy O-ring oraz przewody 50/100 mm.

XR jest zestawem rozszerzającym bazę v1.5 o dodatkowe kanały 45°/135° i ma osobne SKU 3010.

HAT i magistrale

Dla HAT 1.1 oficjalny rejestr podaje RP2040/Pico jako ADC/DAC pod I²C 0x2C i czujnik temperatury heater PCB 0x4F. HAT 1.2 używa tych samych adresów. Starszy HAT 1.0 ma ADS1115 0x48, DAC 0x49 i temperaturę 0x4F.

GPIO2/GPIO3 są SDA/SCL. Kanały PWM używają GPIO17, 13, 16, 12 i 18; piąty jest przeznaczony dla grzania. GPIO23 steruje LED PCB.

Mieszadło, pompy i grzanie są sterowane PWM.

Raspberry Pi i nośnik danych

Głównym komputerem jest wybrany Raspberry Pi, a nie procesor stały dla 40 mL v1.0. Współczesna zgodność obejmuje Raspberry Pi 3 B+, 3 A+, 4 B, 5 i Zero 2 z 40-pinowym GPIO i Wi-Fi.

Aktualne zalecenie to 16–32 GB UHS-I/Class 10. MicroSD jest podstawowym nośnikiem dowodowym oraz pojedynczym punktem awarii.

Model w software

Bieżące API publikuje pioreactor_40ml version 1.0, display name „Pioreactor 40ml, v1.0”, capacity 40, diameter 27, maximum fill 36 oraz progi ochronne temperatury 78/80/85°C. is_legacy=true odróżnia go od 1.5.

Błędny profil wpływa na metadane, mapowania, limity i kontrole zgodności. pio status w nowych wydaniach raportuje model–hardware compatibility; nie widzi wysokości portów ani położenia PD.

Progi 78/80/85°C odpowiadają redukcji grzania, jego wyłączeniu i shutdown systemu. Układ pomiaru, sterowania i wykonania pozostaje w tym samym stosie.

Sieć, usługi i klaster

Typowy profil usług to SSH 22/TCP, HTTP 80/TCP, MQTT 1883/TCP, MQTT WebSocket 9001/TCP i mDNS.

MQTT przenosi dane i komendy, a trwały zapis realizuje baza SQLite na leaderze.

Oprogramowanie, aktualizacje i pluginy

Od wersji 26.3.0 aplikacja używa numeracji YY.M.N; 2 września 2026 r. oficjalne Releases wskazywały 26.8.1.

Artefakty i kopie

Rozdzielenie okresów danych przed/po modernizacji ma większą wartość niż przypisanie jednej etykiety do całego życia urządzenia.

Rekonstrukcja procesu i wiarygodność danych

Oddzielnie zaznacza się logowania, zmianę konfiguracji, aktywnej kalibracji, modelu workera, pluginów i wersji.

Hash plików, właściciel, prawa i czasy są częścią materiału.

Porównanie stanów możliwych na rynku

Stan egzemplarza	Optyka	Naczynie	Oczekiwany profil	Czynność rozstrzygająca
oryginalny 20 mL v1.1	przewodowe REF/90°	20 mL	pioreactor_20ml 1.1	oględziny vial/holder i model w Inventory
konwersja SKU 3003	przewodowe REF/90°	40 mL	pioreactor_40ml 1.0	historia części i zmiana profilu
40 mL v1.0	przewodowe REF/90°	40 mL	pioreactor_40ml 1.0	dokument zakupu oraz PCB/BOM
upgrade SKU 3005	Eye-Spy REF/90°	40 mL	pioreactor_40ml 1.5	nowy top holder, STEMMA QT, ponowna kalibracja
późniejszy XR SKU 3010	Eye-Spy REF/45°/90°/135°	40 mL	wariant XR	cztery moduły, mapowanie kanałów i estimator

Bezpieczeństwo biologiczne i wykonawcze

Pioreactor jest sprzętem otwartym i edukacyjno-badawczym, nie deklarowanym systemem bezpieczeństwa funkcjonalnego.

Co najmniej jeden port nad cieczą ogranicza wzrost ciśnienia.

Parametry, których nie wolno dziedziczyć

rynek historyczny i konwersja SKU 3003 uniemożliwiają wiarygodne wpisanie bieżącej ceny.

Galeria identyfikacyjna

Dokładna historyczna rewizja 40 mL v1.0 z oficjalnej dokumentacji montażu. Źródło: oficjalna dokumentacja lub karta produktu Pioreactor.

Bieżący 40 mL v1.5 pokazany wyłącznie jako punkt porównawczy dla legacy v1.0. Źródło: oficjalna dokumentacja lub karta produktu Pioreactor.

Bieżący stos sterowania 26.8.1 — granica zgodności

Kod źródłowy sprawdzony 8 września 2026 r. wskazuje wersję aplikacji 26.8.1 i commit 5d758529ea23aef387a2f18f4a774ff3898db7bc z 19 sierpnia 2026 r. Pioreactor przyjął schemat wersji YY.M.N; numer oprogramowania nie oznacza rewizji mechanicznej. Ten sam release może sterować modelami 20 mL, 40 mL, XR i sprzętem legacy, ale dobiera parametry przez jawny model i wersję workera.

Od wydania 25.11.12 backend, unit API i UI są utrzymywane w jednym repozytorium. Obraz bazowy przeszedł na Debian 13 „Trixie”, wprowadził /etc/pioreactor.env, usługę pioreactor-web.service i katalog /run/pioreactor/.

Od 26.4.0 konfiguracja właściwa dla jednostki jest przechowywana przez worker w unit_config.ini; leader utrzymuje jej obraz i pobiera aktualny stan. Interfejsy nazwane wcześniej /api/config/files* zostały usunięte na rzecz zasobów shared oraz unit-specific. W mieszanym klastrze leader i workery mogą zatem różnić się zarówno buildem aplikacji, jak i własnością konfiguracji.

Web UI — widoki operacyjne

Okno zarządzania konkretnym workerem: etykieta, docelowe RPM, temperatura i odstęp między dawkami. Źródło: oficjalna dokumentacja Pioreactor.

Panel Pioreactors pokazuje stan zadań i ustawień osobno dla każdego workera. Zakładki Activities, Settings, Dosing, LEDs i System odpowiadają różnym klasom komend. Zmiana Target stir RPM wpływa nie tylko na mieszanie, ale także na tor optyczny; zbyt wolne mieszanie może się zatrzymać, a zbyt duży wir zmienić OD. Pole czasu między dawkami może spowodować wcześniejsze zdarzenie dawkowania, dlatego zmiana w UI powinna być korelowana z logiem i wpisem dosing_events.

Overview z wykresami, podsumowaniem dawkowania i tabelą zdarzeń zawierającą czas, worker, źródło oraz komunikat. Źródło: oficjalna dokumentacja Pioreactor.

Overview łączy dane historyczne z SQLite z bieżącym stanem przesyłanym przez MQTT. Tabela zdarzeń odróżnia jednostkę i komponent źródłowy, np. monitor, instalację pluginu albo dodanie workera.

Okno wyboru modelu rozdziela 20/40 mL v1.5 oraz rewizje legacy. Źródło: oficjalna instrukcja instalacji.

Wybór modelu nie jest opisem kosmetycznym. Profile sprzętowe wpływają na geometrię naczynia, objętości, kanały optyczne, adresy I²C, pinout, ustawienia mieszania i dostępne kalibracje. Błędnie wybrany wpis może sprawić, że poprawny fizycznie sensor zostanie zinterpretowany jako inny kanał lub automatyka użyje wartości właściwych dla innej rewizji.

Drugi widok ustawień workera pokazujący, że parametry procesu są edytowane z centralnego web UI. Źródło: oficjalna dokumentacja Pioreactor.

Topologia leader–worker i granice zaufania

Leader serwuje SPA, obsługuje leader API, prowadzi główną bazę SQLite, uruchamia zadania tła przez Huey, pośredniczy w komendach do workerów i zazwyczaj hostuje Mosquitto. Worker wykonuje sterowanie lokalne i od 24.9.19 ma własny web server z unit_api, bez interaktywnego UI.

Warstwa webowa jest serwowana przez lighttpd. Pakiet zawiera osobne konfiguracje aplikacji, CORS i HTTPS, a podstawowa dokumentacja kieruje do http://pioreactor.local. Backend działa jako FastCGI z aplikacją Python, a długie operacje trafiają do kolejki Huey.

MQTT przenosi stan i komendy. Typowy broker nasłuchuje na TCP/1883, a web UI używa MQTT over WebSocket na TCP/9001. Dokumentowany przykład konfiguracji zawiera użytkownika pioreactor, hasło raspberry, use_tls=0 i WebSocket ws; HTTP UI zwykle korzysta z TCP/80, SSH z TCP/22, a mDNS z nazw .local.

Poświadczenia i uwierzytelnienie

Historyczne obrazy i skrypty klastrowe używały konta Linux pioreactor oraz hasła raspberry; to samo hasło występuje w przykładach MQTT. Współczesny proces przygotowania obrazu przez Raspberry Pi Imager prosi operatora o ustawienie nazwy użytkownika i hasła, więc raspberry jest wskaźnikiem do kontroli, a nie gwarantowanym poświadczeniem każdej sztuki.

Producent udostępnia opcjonalny plugin Basic Auth dla UI. Basic Auth bez HTTPS nie zapewnia poufności transportu; osobnymi mechanizmami pozostają konta Linux, klucze SSH leader–worker i poświadczenia MQTT.

Dokumentacja hardeningu zaleca niewystawianie interfejsu bezpośrednio do Internetu, odrębną sieć laboratoryjną lub prywatny kanał zdalny, zmianę haseł Linux/MQTT/AP oraz ograniczenie instalowania pluginów. Pliki DISALLOW_UI_INSTALLS i DISALLOW_UI_FILE_SYSTEM blokują wybrane operacje z UI/API, ale nie zastępują kontroli dostępu do SSH ani integralności samego systemu plików.

Dane trwałe i schemat SQLite

Główna baza leadera ~/.pioreactor/storage/pioreactor.sqlite jest źródłem danych historycznych dla UI. Aktualny schemat obejmuje między innymi tabele experiments, workers, przypisania workerów, raw_od_readings, od_readings_filtered, od_readings_fused, growth_rates, temperature_readings, stirring_rates, dosing_events, ustawienia i zdarzenia automatyki dawkowania/LED/temperatury, led_change_events, pwm_dcs, logs, calibrations, od_blanks, historie konfiguracji i uruchomienia profili eksperymentów.

Na węźle występują także SQLite cache: trwały local_persistent_pioreactor_metadata.sqlite oraz bieżący cache metadanych. W gałęzi 26.x cache tymczasowy przeniesiono do /run/pioreactor/, a SQLite może używać WAL/SHM. Kopia wykonana przy aktywnym procesie bez plików -wal i -shm może nie odzwierciedlać najnowszych transakcji. Oficjalne zadanie backupu potrafi kopiować bazę na workery; te repliki są dodatkowymi artefaktami, nie automatycznie niezależnym źródłem integralności.

Od wersji 24.5.22 MQTT w Pioreactorze jest kanałem danych efemerycznych, a trwałe dane procesu są przechowywane w SQLite.

Profile, kalibracje i estymatory

Profile eksperymentów są plikami YAML opisującymi kolejność zadań i nastaw. UI pozwala je tworzyć, edytować i uruchamiać, a backend zapisuje uruchomienia. Kalibracje pomp, OD i mieszania są osobnymi obiektami z nazwą, datą oraz aktywnym wyborem. W XR dochodzą estymatory fuzji kanałów. Kopia samych wykresów bez profilu, aktywnych kalibracji i mapowania modelu jest niewystarczająca do niezależnego odtworzenia wyniku.

Aktualizacje i łańcuch dostaw pluginów

Polecenia pio update i pios update aktualizują aplikację, UI, a zależnie od wydania także komponenty systemowe i skrypty migracyjne. Repozytorium zawiera wersjonowane migracje SQL, pakiety systemowe, zmiany usług i pliki konfiguracyjne. Aktualizacja może więc zmienić nie tylko kod Pythona, ale również lighttpd, bazę, systemd, model konfiguracji i lokalizację artefaktów.

Plugin może dostarczyć joby, automatyzacje, endpointy, elementy UI, definicje sprzętu, tabele SQL i eksportowane datasety. Od 26.4.0 opis możliwości workera jest pobierany dynamicznie, więc plugin obecny tylko na workerze może pojawić się w centralnym UI.

Elektronika, I²C i zależność od Raspberry Pi

Pioreactor HAT nie jest samodzielnym komputerem aplikacyjnym. GPIO, I²C, PWM i pomocniczy mikrokontroler współpracują z Raspberry Pi; obsługiwane modele mają różne SoC Broadcom i ilości RAM, a microSD pozostaje podstawowym nośnikiem.

Profile I²C rozdzielają przetworniki i moduły pomiarowe. Konflikt adresu, niestabilne zasilanie albo uszkodzenie przewodu może dawać przerwy w OD, temperaturze lub sterowaniu, które zdalnie wyglądają podobnie do błędu software. Self-testy pomagają w diagnostyce, lecz nie stanowią kryptograficznego attestation sprzętu.

Źródła podstawowe

• Pioreactor 40 mL v1.0 — indeks instrukcji
• Wetware assembly 40 mL v1.0
• Connect the optics system 40 mL v1.0
• Preparing your vial for cultures
• 20 mL v1.1 → 40 mL v1.0, SKU 3003
• 40 mL v1.0 → v1.5, SKU 3005
• API Reference — modele
• I²C addresses
• GPIO pins used
• Self-test reference
• Security hardening
• Filesystem locations
• Data stores
• Oficjalne Releases

Stan źródeł i cen sprawdzono 2 września 2026 r.