Pioreactor Pioreactor 40 mL v1.5 XR

To nie jest samodzielny zestaw bazowy

Pioreactor 40 mL v1.5 XR jest rezultatem modernizacji kompletnego 40 mL v1.5. SKU 3010 i cena 79 USD dotyczą zestawu optyczno-mechanicznego XR, nie całego bioreaktora, Raspberry Pi, HAT, naczynia, mieszadła ani pomp. W dniu weryfikacji producent wskazywał zgodność wyłącznie z bazą 40 mL v1.5.

Osobna karta jest uzasadniona, choć XR jest dodatkiem: zmienia górny uchwyt fiolki, liczbę modułów Eye-Spy, adresy I²C, mapowanie czterech kanałów, procedurę kalibracji, minimalny software i rodzaj sygnału dostępnego dla automatyki.

Zestaw i geometria Pioreactor 40 mL XR. Źródło obrazu: pioreactor.com.

Model bazowy 40 mL

Baza zachowuje naczynie borokrzemowe 40 mL, Vial Cap S z portami SS304 długości 75 mm, pręt mieszający PTFE 15 × 6 mm, płytkę grzania/temperatury deklarowaną do około 15°C ponad otoczenie, Raspberry Pi i HAT.

• produkt bazowy 40 mL v1.5, SKU 1040; - zestaw XR 40 mL, SKU 3010; - opcjonalne pompy, kamerę, OLED, moduł dokładniejszej temperatury i Raspberry Pi; - części pozostałe po demontażu standardowego uchwytu; - aktualizację software i wykonane po niej estimatory.

Zasada pomiaru wielokątowego

Standardowe v1.5 obserwuje odniesienie oraz rozproszenie pod kątem 90°. XR dodaje 135° dla większej czułości przy małej–średniej mętności oraz 45°, który zachowuje użyteczność przy wysokiej gęstości, gdy kanał 90° staje się płaski lub nasycony. Producent deklaruje zakres około 100 razy niższy i 10 razy wyższy niż standard, czyli ponad trzy rzędy wielkości.

Na odczyt wpływają typ komórek, rozmiar i kształt, agregacja, pęcherzyki, mieszanie, osad na ściance, kolor medium, źródło IR i geometria.

Elementy zestawu i pozycje sensorów

Oficjalna instrukcja wymienia dodatkowe Eye-Spy adresowane 0x48 i 0x4B, przewody STEMMA QT 50 i 100 mm, osłonę optyki oraz śruby 8 mm. Górny uchwyt XR zawiera rowek na O-ring #024. Instrukcja identyfikuje cztery moduły według oznaczeń i umieszczenia:

Kąt/funkcja	Rozpoznanie modułu	Położenie logiczne
45°	mostek/adres 0x4B, lutowane pole przy górnym adresie	kanał 4
REF	biały znak w górnym lewym rogu	kanał 1
90°		kanał 2
135°	mostek/adres 0x48, pole przy dolnym adresie	kanał 3

Moduły są łączone szeregowo na magistrali: HAT → 45° → REF → 90° → 135°. Producent zaleca przewód 100 mm od HAT do 45°, kolejny 100 mm do REF, 50 mm do 90° i 50 mm do 135°.

Profile I²C i elektronika

Pioreactor używa I²C na GPIO2/GPIO3 Raspberry Pi. W HAT 1.1/1.2 RP2040/Pico pełniący funkcje ADC/DAC odpowiada typowo pod 0x2C, a czujnik temperatury płytki grzejnej pod 0x4F. Standardowy model 40 mL v1.5 ma optyczne pd1 0x48 i pd2 0x49. XR dołącza i rozróżnia dodatkowe moduły, w tym 0x4B; szczegółową intencję określa profil modelu i mapowanie kanałów.

Najpierw ładowana jest fizyczna konfiguracja HAT, następnie nadpisania modelu.

HAT prowadzi również PWM dla mieszadła, pomp i ogrzewania. Oficjalne GPIO dla pięciu kanałów to 17, 13, 16, 12 i 18, z ogrzewaniem na piątym. Granica zaufania przesuwa się z pojedynczego fotodetektora na cały wielokanałowy model.

Producent wspiera 3 B+, 3 A+, 4 B, 5 i Zero 2 z 40-pinowym GPIO oraz Wi-Fi. Oznacza to różne SoC Broadcom, RAM, firmware i interfejsy.

Konfiguracja po montażu

Konfigurację obsługuje aplikacja w wersji 26.1.30 lub nowszej.

1=REF 2=90 3=135 4=45

Minimalne 26.1.30 jest progiem kompatybilności historycznym. Od 26.3.0 numeracja aplikacji ma postać YY.M.N; 2 września 2026 r. publiczne Releases wskazywały 26.8.1. Wydanie 26.7.0 dodało raportowanie modelu i zgodności w pio status.

Kalibracja i estimator fuzji

od_fused jest dostępny wyłącznie dla modeli XR. Algorytm otrzymuje trójkę 45°/90°/135°, dopasowuje krzywą i wariancję dla każdego kąta, a następnie szacuje biomasę najbardziej zgodną z całym zestawem.

Model jest dopasowywany w log-space, zapisywany jako estimator, a użytkownik oznacza właściwy plik jako aktywny dla od_fused.

W konfiguracji, w której od_fused zasila biomass_signal turbidostatu, wynik steruje pompami. Łańcuch obejmuje optykę, mapowanie, surowe dane, estimator, publikację MQTT, automatykę, PWM, pompę i wpis dawkowania.

Software, sieć i role w klastrze

XR korzysta z tego samego otwartego stosu Pioreactor co model bazowy. Aktualna dokumentacja generowana z kodu wymienia setki operacji, w tym zmianę konfiguracji, modelu, zadań, kalibracji, update, restart i eksport plików.

Typowe usługi to SSH 22/TCP, HTTP 80/TCP, MQTT 1883/TCP, MQTT WebSocket 9001/TCP i mDNS.

Wersja 26.7.2 naprawiała przypadek, w którym po reconnect zadanie nie odtwarzało subskrypcji bazodanowych, mimo że usługa pozostawała uruchomiona.

Nośniki i artefakty śledcze

System działa z microSD, zwykle 16–32 GB Class 10/UHS-I. Karta przechowuje OS, aplikację, konfiguracje, klucze, kalibracje, estimatory, pluginy i logi.

• model i wersja przypisane do każdego workera; - pliki hardware YAML dla HAT oraz modelu XR; - unit_config.ini i wspólny config.ini, zwłaszcza mapowanie kanałów; - intensywność IR i zmiany ustawień OD; - pliki kalibracji pojedynczych kątów i estimatorów fuzji; - informacja, który estimator był aktywny; - profile eksperymentów wybierające od_fused; - surowe serie 45°/90°/135°/REF oraz wynik fuzji; - zdarzenia pomp, ustawienia automatyki, logi i komunikaty MQTT; - historia instalacji zestawu oraz aktualizacji software.

Aktualizacje i pluginy

Plik ~/.pioreactor/DISALLOW_UI_INSTALLS blokuje operacje pluginów z UI/API; dla silniejszej ochrony producent zaleca go na każdym węźle.

Producent ostrzega przed długą pracą mieszanych wersji.

Adresy I²C i ograniczenia fuzji

Mostki I²C używają adresów 0x48 i 0x4B. Fuzja łagodzi nasycenie pojedynczego kąta, ale nie kompensuje brudnej fiolki, niestabilnego IR, błędnego RPM, pęcherzyków, problemów z zasilaniem ani modyfikacji software. Platforma udostępnia HTTP i MQTT oraz ma znane domyślne poświadczenia.

Galeria identyfikacyjna

Porównanie standardowego modułu 40 mL i konfiguracji po instalacji zestawu XR. Źródło: oficjalna dokumentacja lub karta produktu Pioreactor.

Kompletny moduł 40 mL po montażu dodatkowych sensorów Eye-Spy XR. Źródło: oficjalna dokumentacja lub karta produktu Pioreactor.

Web UI używane do przypisania wariantu XR po modernizacji. Źródło: oficjalna dokumentacja lub karta produktu Pioreactor.

Widok konfiguracji kanałów optycznych i wariantu XR. 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 v1.5 → XR Upgrade Kit
• Instrukcja montażu 40 mL v1.5 → XR
• Fused OD biomass (XR)
• Opis zakresu XR
• Pioreactor 40 mL v1.5 — baza
• Pioreactor v1.5 — Eye-Spy
• I²C addresses
• Customize the hardware interface
• Security hardening
• Data stores
• Filesystem locations
• Back up and restore system files
• Leader API
• Unit API
• Oficjalne Releases

Stan źródeł i ceny sprawdzono 2 września 2026 r. Karta opisuje rzeczywistą konfigurację po modernizacji; nie utożsamia ceny i SKU dodatku z ceną ani numerem kompletnego stanowiska.