W ramach tego badania przedstawiono projekty niedrogiej, łatwej do replikacji laboratoryjnej wagi cyfrowej typu open source, która może służyć jako precyzyjna waga. Konstrukcja umożliwia produkcję do użytku w większości laboratoriów na całym świecie przy użyciu drukarek 3D klasy RepRap typu open source, opartych na wytłaczaniu materiałów dla komponentów mechanicznych i łatwo dostępnej elektroniki typu open source, w tym Arduino Nano. Stworzono kilka wersji projektu i przetestowano je pod kątem precyzji i dokładności dla szeregu czujników wagowych. Wyniki pokazały, że skala typu open source jest powtarzalna w zakresie 0,05 g w przypadku wielu czujników wagowych, przy jeszcze większej precyzji (0,005 g) w zależności od zakresu i stylu czujników wagowych. Waga śledzi liniowo za pomocą zastrzeżonych wag laboratoryjnych, spełniając parametry określone w arkuszach danych ogniwa obciążnikowego, co wskazuje, że jest dokładna w całym zakresie zainstalowanego ogniwa obciążnikowego. Najmniejszy testowany czujnik wagowy (100 g) zapewnia precyzję na poziomie komercyjnego cyfrowego bilansu masy. Wagę można wyprodukować przy znacznych oszczędnościach w porównaniu z wagami o porównywalnym zakresie i precyzji, jeśli dostępna jest funkcja seryjna. Oszczędności kosztów znacznie rosną wraz ze wzrostem zakresu skali i są szczególnie dobrze dostosowane do obiektów medycznych i naukowych o ograniczonych zasobach.
- Repozytorium zawiera cały kod źródłowy projektów , publikacja zawiera instrukcje montażu i użytkowania
- Szybkie pobieranie plików STL
- Starsza wersja: Waga cyfrowa do druku 3D
Contents
Montaż elektroniki
Złożono prośby o bardziej szczegółowe instrukcje dotyczące montażu elektroniki na płytce lutowniczej. Poniżej szczegółowo opisano jedno możliwe podejście do okablowania tej wagi, które Benjamin zastosował przy składaniu trzeciej iteracji tej skali. Płytka prototypowa to siatka z polami, które można rozpoznać po literach biegnących po jednej osi i liczbach wzdłuż drugiej osi (podobnie jak w grze Battleship ). Posłuży to do zlokalizowania części na płytce prototypowej. Ten projekt opiera się na schemacie dostarczonym w OSF .
Zainstalowana płytka stykowa z zainstalowanym Arduino Nano i HX711
Zainstalowana płytka stykowa z widocznymi wszystkimi przewodami i stykamiWymagane rzeczy
- Płytka lutownicza o wymiarach 4 cm x 6 cm ( możliwe źródło )
- Długość skrętki 200mm/8" (tj. z kabla Cat5):
2xZielony / zielono-biały1xNiebieski / Niebiesko-biały1xPomarańczowy / Pomarańczowo-Biały1xBrązowy / Brązowo-Biały1xNiebieski/pomarańczowy
- Drut lity 22AWG ( możliwe źródło ):
2x40 mm/1,5 cala Żółty1x20mm/1" Zielony3x30 mm/1,25 cala Zielony1x40 mm/1,5 cala, zielony1x25mm/1" Czerwony1x45mm/1,75" Czerwony4x8mm/0,25 cala bez osłony
- Rezystor 220 omów
- Trymer/potencjometr 10k ( możliwe źródło )
- Żeńskie kołki nagłówkowe ( możliwe źródło ):
2x15x11x6x11x4x1
- Męskie kołki nagłówkowe:
1x4x1
- LCD 16x2 ( możliwe źródło )
- NIE Przycisk
- Koszulka termokurczliwa ( możliwe źródło ):
- 1x45mm (przecięty na pół)
- 3x45mm
- 5x45mm
Zamontuj kołki nagłówka
Przylutuj nagłówki do płytki prototypowej zgodnie z listą.
| Rozmiar | Pozycja deski do krojenia chleba |
|---|---|
| 15x1 | T0 - T14 |
| 15x1 | N0 - N14 |
| 6x1 | A4-F4 |
| 4x1 | B14 - E14 |
| Rozmiar | Pozycja deski do krojenia chleba |
|---|---|
| 4x1 | C1-F1 |
Na koniec użyj 4 bezbarwnych kawałków drutu, aby połączyć 4 męskie styki złącza z odpowiadającymi im 4 żeńskimi stykami złącza 6x1. Pozostałe dwa odbiorniki na żeńskim gnieździe głównym (w A4 i B4) nie są używane, ale instalowane w celu ułatwienia lokalizacji wzmacniacza HX711.
Zainstaluj potencjometr
Potencjometry mają trzy piny, 1 (stały), 2 (wycieraczka/zmienna), 3 (stały). W tym zespole Pin 1 to GND, Pin 2 to wyjście, a Pin 3 to Vcc.
- Pin 1 (GND): F7
- Pin 2 (wycieraczka): B8
- Pin 3 (VCC): F9
Zainstaluj przewody połączeniowe na płycie prototypowej
Wykorzystane zostaną wszystkie przewody Solid Core 22AWG z wyjątkiem zielonych przewodów 3 x 30 mm. Celem tych przewodów jest połączenie już zainstalowanych pinów z innymi, już zainstalowanymi pinami. Prowadzone są do podkładki obok interesującego ją pinu. Dodatkowy przewód należy zagiąć tak, aby stykał się z lutem na danym pinie, aby można było je ze sobą zlutować. W poniższej tabeli każda zworka jest oznaczona jako Pad to insert into: Pad to solder together.
| Drut | Koniec 1 | Koniec 2 |
|---|---|---|
| Zielony 40mm | E13: E14 | M3: N3 |
| Żółty 40mm | D13: D14 | M4: N4 |
| Żółty 40mm | C13: C14 | M5: N5 |
| Czerwony 45mm | B13: B14 | M6: N6 |
| Zielony 20mm | L3: M3 | G7: F7 |
| Czerwony 25mm | M14: N14 | G9: F9 |
| 220 omów | L14: M14 | I14 |
Podłącz przycisk
Podłącz jedną ze skręconych par zielono-zielono-białych do styków przycisku, zakrywając odsłonięty przewód 2 kawałkami koszulki termokurczliwej o grubości 1 mm. Pozostałe końce zostaną na końcu przymocowane do płytki stykowej, ponieważ należy ją zainstalować na miejscu (w skali).
Podłącz wyświetlacz LCD
Wyświetlacz LCD ma 16 pinów oznaczonych liczbami 1-16, 1 to VSS, a 16 to dioda LED (jak pokazano na schemacie ) . Zostanie on okablowany przy użyciu wszystkich pozostałych skręconych par i 3 kawałków 30-milimetrowego zielonego drutu 22AWG.
- Weź skrętkę zielono/zielono-białą. Podłącz jeden koniec wszystkich 3 przewodów typu solid-core do jednego końca zielonego przewodu w skrętce dwużyłowej, tworząc trójprzewodowy pigtail. Zakryj złącze lutowane 3 mm termokurczliwą koszulką. Będzie to użyte do uziemienia wyświetlacza LCD.
- Podłącz trzy końcówki pigtaili do styków 1, 5 i 16 wyświetlacza LCD. Podłącz odpowiedni koniec przewodu zielono-białego do 15. Drugi koniec skrętki zielono-zielono-białej zostanie podłączony do płytki w celu zasilania podświetlenia wyświetlacza LCD.
- Weź parę brązowo-brązowo-białą. Połącz brązowy z 14 i brązowo-biały z 13.
- Weź parę Niebieski/Niebiesko-Biały. Podłącz niebieski do 12 i niebiesko-biały do 11.
- Wybierz parę Pomarańczowo-Pomarańczowo-Białą. Podłącz Pomarańczowy do 6 i Pomarańczowo-Biały do 4.
- Wybierz parę niebiesko-pomarańczową. Podłącz niebieski do 3 i pomarańczowy do 2.
- Weź parę Zielony/Zielono-Biały. Podłącz zielony do K3:L3 i zielono-biały do H14:I14
Nie kurcząc się, załóż koszulkę termokurczliwą 5 mm wokół 4 jednokolorowych skręconych par (pozostaw parę niebiesko-pomarańczową wolną). Jeszcze jej nie kurcz! Będzie on używany do utrzymywania przewodów na miejscu i z dala od czujnika wagowego po ukończeniu płytki.
Teraz czas na przymocowanie wyświetlacza LCD do płytki prototypowej. Należy to zrobić, pamiętając o tym, jak przewody mają być ułożone w obudowie wagi (przed przycięciem przewodów na odpowiednią długość spróbuj wykonać montaż na sucho!). Poniższa numeracja wykorzystuje tę samą konwencję, co przy instalowaniu przewodów połączeniowych: włóż do pierwszego pola i przylutuj do drugiej podkładki. Lutuję również podkładkę, w którą wkładany jest drut, aby uzyskać dodatkową wytrzymałość.
- Wybierz parę Pomarańczowo-Niebieską. Podłącz niebieski do A8:B8 i pomarańczowy do F10:F9
- Weź parę brązowo-brązowo-białą. Podłącz brązowy do S6:T6 i brązowo-biały do S7:T7
- Weź parę Niebieski/Niebiesko-Biały. Podłącz niebieski do S8:T8 i niebiesko-biały do S9:T9
- Wybierz parę Pomarańczowo-Pomarańczowo-Białą. Podłącz Pomarańczowy do S10:T10 i Pomarańczowo-Biały do S11:T11
Po umieszczeniu przewodów i prawidłowym ich ułożeniu w obudowie wagi należy przystąpić do podgrzewania koszulki termokurczliwej, co pomoże ustalić ich kształt i zapobiegnie kontaktowi z ogniwem obciążnikowym.
Zakończ instalację przycisku
Jest to najbardziej niewygodna część instalacji i jest głównym powodem dodatkowej długości tej skrętki.
- Przeprowadź skrętkę zielono-zielono-białą z przycisku przez otwór w obudowie wagi.
- Podłącz zielony do J3:K3 i zielono-biały do M10:N10
Zainstaluj płytkę i wyświetlacz LCD
Jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś, zamocuj wyświetlacz LCD w gnieździe w obudowie, kierując przewody wokół występu czujnika wagowego. Jeśli jakiekolwiek przewody stykają się z czujnikiem wagowym, wiarygodne pomiary będą niemożliwe. Zamocuj płytkę prototypową na miejscu, upewniając się, że port USB w Arduino Nano (który będzie podłączony do 2 zestawów nagłówków 15x1) będzie dostępny. Jeśli deska nie przylega mocno, zabezpiecz ją gorącym klejem w dwóch lub trzech rogach.
Kończąc
To nie jest całkiem kompletne. Umieść Arduino Nano na zestawach nagłówków 15x1, a następnie załaduj kod, aby uruchomić tylko wyświetlacz LCD (i wydrukować coś na nim). Jeśli używasz kodu bilansu masy, skomentuj inicjalizację wagi/ogniwa obciążnikowego/HX711, ponieważ to wszystko zatrzyma (ponieważ HX711 nie jest jeszcze zainstalowany). Spowoduje to włączenie wyświetlacza LCD, ale prawdopodobnie nic nie będziesz mógł zobaczyć. Do regulacji potencjometru użyj śrubokręta lub pokrętła. Kontroluje to kontrast na wyświetlaczu LCD, dlatego należy go regulować tak, aby tekst był wyraźnie widoczny na wyświetlaczu. Po ustawieniu tej opcji nie będzie potrzeby ponownej regulacji.
Wyłącz zasilanie, zainstaluj HX711 w drugim zestawie żeńskich złączy i zainstaluj ogniwo obciążnikowe, podłączając je do czterech męskich złączy na płycie prototypowej.
W tym momencie waga powinna działać! Gratulacje, zatopiłeś mój pancernik!
Zobacz też
- Projekt pieca próżniowego typu open source do suszenia w niskiej temperaturze: ocena wydajności przetworzonego PET i biomasy
- Naukowy wałek do butelek typu open source
- Laboratorium otwartego oprogramowania
- Budowa sprzętu badawczego przy użyciu bezpłatnego sprzętu typu open source
- Nauka o otwartym kodzie źródłowym
- Sprzęt typu open source
- Pompa strzykawkowa typu open source
- Drukowany 3D mikser nutujący o otwartym kodzie źródłowym
- Mikser i wytrząsarka laboratoryjna typu open source z rotatorem próbek
- Pipeta wielokanałowa zgodna z normą ISO 8655, drukowana w technologii 3D typu open source
- Dwuosiowy system gimbala typu open source do druku 3D do pomiarów optoelektronicznych