Pioreactor Pioreactor 20 mL v1.5 XR

Status produktu: konfiguracja po modernizacji

Pioreactor 20 mL v1.5 XR jest konfiguracją powstałą przez rozszerzenie bazowego Pioreactor 20 mL v1.5 o wielokątowy tor optyczny. Producent sprzedaje zestaw „20ml v1.5 → XR Upgrade Kit”, a nie odrębny kompletny bioreaktor pod inną nazwą katalogową.

Zestaw nosi SKU 3011 i kosztował 74 USD w dniu 2 września 2026 r. Jest deklarowany wyłącznie jako kompatybilny z 20 mL v1.5. Źródło: karta 20 mL v1.5 → XR.

Pioreactor 20 mL XR. Źródło obrazu: pioreactor.com.

Co zmienia XR

Standardowy v1.5 używa kanału referencyjnego oraz pomiaru rozproszenia pod kątem 90°. XR dodaje kanały 45° i 135°. Producent deklaruje, że 135° poprawia czułość na początku wzrostu i przy małej biomasie, 90° obejmuje zakres pośredni, a 45° pozostaje użyteczny przy dużej gęstości, gdy 90° ulega nasyceniu. Zestaw ma rozszerzać użyteczny zakres w przybliżeniu stukrotnie w dół i dziesięciokrotnie w górę, czyli łącznie ponad trzy rzędy wielkości.

BOM i identyfikacja mechaniczna

Karta zestawu wymienia uchwyt górny XR z ustaloną geometrią 45°/135°, dwa dodatkowe kanały optyczne, przewody STEMMA QT dobrane do prowadzenia w obudowie oraz elementy mocujące. Instrukcja montażu precyzuje dwa moduły Eye-Spy — adresowane jako 0x48 i 0x4B — przewody 50 mm i 100 mm, osłonę optyki, cztery śruby 8 mm i pierścień O-ring #024 w nowym uchwycie.

Pozycja	Identyfikacja wg instrukcji	Funkcja logiczna
REF	biały znacznik w górnym lewym rogu modułu	referencja źródła IR
90°	moduł bez znacznika/adresu lutowanego	klasyczny kanał pośredni
135°	moduł z ustawionym adresem 0x48	czułość dla małej–średniej mętności
45°	moduł z ustawionym adresem 0x4B	sygnał użyteczny przy wysokiej mętności

Instrukcja nakazuje połączyć moduły łańcuchowo STEMMA QT: HAT → 45° → REF → 90° → 135°.

Montaż obejmuje także osadzenie źródła IR w profilowanym gnieździe oraz prawidłowe ułożenie O-ringu. Uchwyt ustala kąty mechanicznie; przesunięcie, luz, deformacja wydruku lub zabrudzenie zmienia funkcję pomiarową bez koniecznej zmiany software.

Wymagania software i model w Inventory

Oficjalna instrukcja określa oprogramowanie 26.1.30 lub nowsze.

Numer 26.1.30 jest minimalnym progiem instrukcji montażu, nie zaleceniem utrzymywania tej starej wersji. Od wydania 26.3.0 projekt używa numeracji YY.M.N. Na dzień weryfikacji oficjalna lista Releases wskazywała 26.8.1.

Wydanie 26.7.0 dodało do pio status przypisany model i kontrole zgodności model–hardware.

od_fused: sygnał złożony

XR wprowadza sygnał od_fused, dostępny wyłącznie dla modeli XR. Model fuzji traktuje trójkę pomiarów 45°/90°/135° jako sygnaturę biomasy.

Kalibracja wykorzystuje skonfigurowane kanały XR, stałą liczbową intensywność IR i co najmniej cztery wzorce OD600 w fiolkach Pioreactor.

1. źródło IR i jego stała intensywność;
2. zestaw wzorców i zapis sesji kalibracyjnej;
3. komenda MQTT/API do pomp;

Główny komputer i hardware bazowy

Nadal wspierane są różne Raspberry Pi z Wi-Fi i 40-pinowym GPIO: 3 B+, 3 A+, 4 B, 5 oraz Zero 2 z goldpinem.

HAT v1.x wykorzystuje GPIO2/GPIO3 jako I²C oraz pięć kanałów PWM na GPIO17, 13, 16, 12 i 18. Typowe zadania to mieszanie, pompy i ogrzewanie; mapowanie jest edytowalne. HAT 1.1/1.2 zawiera RP2040/Pico obsługujące ADC/DAC pod 0x2C, a czujnik temperatury płytki grzejnej występuje pod 0x4F. Eye-Spy dodają kolejne urządzenia na tej samej magistrali.

Standardowa dokumentacja I²C dla modelu v1.5 wymienia pd1 0x48 i pd2 0x49. Instrukcja XR wprost identyfikuje dodatkowy moduł 45° jako 0x4B i 135° jako 0x48; pełne powiązanie wynika z profilu modelu i mapowania kanałów.

Storage i artefakty właściwe XR

System startuje z microSD, zwykle 16–32 GB UHS-I/Class 10.

Sieć i powierzchnia sterowania

XR nie zmienia podstawowych usług sieciowych względem bazy; zwiększa wartość ich naruszenia. Typowy profil to SSH 22/TCP, HTTP 80/TCP, MQTT 1883/TCP, MQTT WebSocket 9001/TCP i mDNS. Endpointy obejmują nie tylko odczyt, ale także uruchamianie zadań, zmianę ustawień, konfiguracji, modelu, kalibracji, restart i operacje plikowe.

Mapowanie i kalibracja kanałów XR

Sensory są przypisywane do kątów pomiaru, a algorytm interpretuje sygnały według tej geometrii. Modernizacja standardu 90° do XR wykorzystuje nowy estymator. Fuzja pomiarów wykorzystuje liczbową intensywność IR, a model wybiera operator.

Rozpoznawanie manipulacji w danych

Druga to warstwa modelu: identyfikator aktywnego estimatora, jego plik źródłowy, daty utworzenia/modyfikacji i standardy.

Od 26.4.0 ustawienia specyficzne są własnością workera, a leader przechowuje lub pobiera ich obraz.

Galeria identyfikacyjna

Porównanie standardowego modułu 20 mL i konfiguracji po instalacji zestawu XR. Źródło: oficjalna dokumentacja lub karta produktu Pioreactor.

Widok web UI służący do przypisania prawidłowego modelu i wersji XR po modernizacji. Źródło: oficjalna dokumentacja lub karta produktu Pioreactor.

Widok konfiguracji wymaganej po instalacji sensorów wielokątowych 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 20 mL v1.5 → XR Upgrade Kit
• Instrukcja montażu 20 mL v1.5 → XR
• Fused OD biomass (XR)
• Opis rozszerzenia zakresu XR
• Pioreactor 20 mL — produkt bazowy
• I²C addresses
• Customize the hardware interface
• Security hardening
• Filesystem locations
• Back up and restore system files
• Leader API
• Unit API
• Oficjalne Releases

Źródła i ceny sprawdzono 2 września 2026 r. Karta opisuje konfigurację XR po modernizacji, nie twierdzi, że SKU 3011 obejmuje kompletny Raspberry Pi, HAT, naczynie i pompy.