Este estudio proporciona diseños para una báscula digital de laboratorio de código abierto, de bajo costo y fácilmente replicable que se puede utilizar como balanza de precisión. El diseño es tal que puede fabricarse para su uso en la mayoría de los laboratorios de todo el mundo con impresoras 3D de código abierto basadas en extrusión de materiales de clase RepRap para los componentes mecánicos y dispositivos electrónicos de código abierto fácilmente disponibles, incluido el Arduino Nano. Se fabricaron y probaron varias versiones del diseño para determinar su precisión y exactitud para una variedad de celdas de carga. Los resultados mostraron que la báscula de código abierto era repetible dentro de 0,05 g con múltiples celdas de carga, con una precisión aún mejor (0,005 g) dependiendo del rango y estilo de las celdas de carga. La báscula realiza un seguimiento lineal con básculas patentadas de laboratorio, cumpliendo con el rendimiento especificado en las hojas de datos de la celda de carga, lo que indica que es precisa en todo el rango de la celda de carga instalada. La celda de carga más pequeña probada (100 g) ofrece una precisión del orden de una balanza de masa digital comercial. La báscula se puede producir con importantes ahorros de costos en comparación con básculas de rango y precisión comparables cuando la capacidad en serie está presente. El ahorro de costes aumenta significativamente a medida que aumenta el alcance de la escala y son especialmente adecuados para instalaciones médicas y científicas con recursos limitados.
- El repositorio contiene todo el código fuente de los diseños , el papel contiene instrucciones de montaje y uso.
- Descarga rápida de STL
- Versión anterior: Balanza digital imprimible en 3D
Ensamblaje de electrónica
Se han enviado algunas solicitudes para obtener instrucciones más detalladas para ensamblar los componentes electrónicos en una placa de soldadura. A continuación se detalla un posible enfoque para cablear esta balanza, que Benjamin utilizó para ensamblar la tercera iteración de esta escala. El tablero es una cuadrícula con paneles identificables por letras que se ejecutan en un eje y números a lo largo del otro eje (muy parecido al juego de Battleship ). Esto se utilizará para ubicar piezas en la placa de pruebas. Este diseño se basa en el esquema proporcionado en OSF .
Objetos requeridos
- Placa de soldadura de 4 cm x 6 cm ( fuente posible )
- Longitudes de 200 mm/8" de par trenzado (es decir, de cable Cat5):
2xVerde / Verde-Blanco1xAzul / Azul-Blanco1xNaranja / Naranja-Blanco1xMarrón / Marrón-Blanco1xAzul / Naranja
- Cable de núcleo sólido 22AWG ( fuente posible ):
2x40 mm/1,5" Amarillo1x20mm/1" Verde3x30 mm/1,25" verde1x40 mm/1,5" verde1x25mm/1" Rojo1x45 mm/1,75" rojo4x8 mm/0,25" sin funda
- Resistencia de 220 ohmios
- Potenciómetro/recortador de 10k ( fuente posible )
- Pines de cabecera hembra ( fuente posible ):
2x15x11x6x11x4x1
- Pines de cabecera macho:
1x4x1
- LCD 16x2 ( Posible fuente )
- SIN pulsador
- Termocontraíble ( fuente posible ):
- 1x45mm (cortado por la mitad)
- 3x45mm
- 5x45mm
Instale los pasadores del cabezal
Suelde los encabezados en la placa como se indica.
| Tamaño | Posición de la placa de pruebas |
|---|---|
| 15x1 | T0-T14 |
| 15x1 | N0-N14 |
| 6x1 | A4 - F4 |
| 4x1 | B14-E14 |
| Tamaño | Posición de la placa de pruebas |
|---|---|
| 4x1 | C1 - F1 |
Finalmente, use los 4 trozos de cable incoloros para conectar los 4 pines macho del cabezal a sus 4 pines hembra asociados en el cabezal 6x1. Los otros dos receptores en el cabezal hembra (en A4 y B4) no se usan, pero se instalan para ayudar a ubicar el amplificador HX711.
Instale el potenciómetro
Los potenciómetros tienen tres pines, 1 (fijo), 2 (limpiador/variable), 3 (fijo). En este conjunto, el pin 1 es GND, el pin 2 es la salida y el pin 3 es Vcc.
- Pin 1 (TIERRA): F7
- Pin 2 (limpiaparabrisas): B8
- Pin 3 (VCC): F9
Instale cables de puente en la placa de pruebas
Esto utilizará todos los cables de núcleo sólido de 22 AWG, excepto los 3 cables verdes de 30 mm. El propósito de estos cables es conectar pines ya instalados con otros pines ya instalados. Se dirigen a una plataforma junto al pin de interés. El cable adicional debe doblarse para hacer contacto con la soldadura en el pin de interés para que puedan soldarse juntos. En la siguiente tabla, cada puente está etiquetado Pad to insert into: Pad to solder together.
| Cable | Fin 1 | Fin 2 |
|---|---|---|
| Verde 40mm | E13: E14 | M3:N3 |
| Amarillo 40mm | D13: D14 | M4:N4 |
| Amarillo 40mm | C13: C14 | M5:N5 |
| Rojo 45mm | B13: B14 | M6: N6 |
| Verde 20mm | L3: M3 | G7: F7 |
| Rojo 25mm | M14: N14 | G9: F9 |
| 220 ohmios | L14: M14 | I14 |
cablear el botón
Conecte uno de los pares trenzados Verde/Verde-Blanco a las clavijas del botón, cubriendo el cable expuesto con las 2 piezas de termorretráctil de 1 mm. Los otros extremos se unirán a la placa de pruebas al final, ya que esta debe instalarse en su lugar (en la báscula).
Cablear la pantalla LCD
La pantalla LCD tiene 16 pines, etiquetados del 1 al 16, siendo 1 VSS y 16 LED (como se muestra en el esquema ). Esto se conectará utilizando todos los pares trenzados restantes y los 3 trozos de cable verde sólido de 22 AWG de 30 mm.
- Tome el par trenzado Verde/Verde-Blanco. Conecte un solo extremo de los 3 cables de núcleo sólido a un extremo del cable verde en el par trenzado, formando una coleta de tres cables. Cubra la junta de soldadura con el termorretráctil de 3 mm. Esto se utilizará para conectar a tierra la pantalla LCD.
- Conecte los tres extremos del pigtail a los pines 1, 5 y 16 de la pantalla LCD. Conecte el extremo correspondiente del cable Verde-Blanco al 15. El otro extremo del par trenzado Verde/Verde-Blanco se conectará a la placa para alimentar la luz de fondo de la pantalla LCD.
- Tomemos como ejemplo el par Marrón/Marrón-Blanco. Conecte Marrón al 14 y Marrón-Blanco al 13.
- Tome el par Azul/Azul-Blanco. Conecte Azul al 12 y Azul-Blanco al 11.
- Tomemos como ejemplo el par Naranja/Naranja-Blanco. Conecte Naranja al 6 y Naranja-Blanco al 4.
- Tome el par Azul/Naranja. Conecte Azul al 3 y Naranja al 2.
- Tomemos como ejemplo el par Verde/Verde-Blanco. Conecte Verde a K3:L3 y Verde-Blanco a H14:I14
Sin encogerlo, coloca el termorretráctil de 5 mm alrededor de los 4 pares trenzados de un solo color (deja libre el par Azul/Naranja) ¡ No lo encojas todavía! Se utilizará para mantener los cables en su lugar y fuera del camino de la celda de carga una vez que la placa esté completa.
Ahora es el momento de conectar la pantalla LCD a la placa de pruebas. Haga esto teniendo en cuenta cómo desea que queden los cables en la carcasa de la báscula (pruebe con un ajuste en seco antes de cortar los cables a medida). La numeración a continuación utiliza la misma convención que la instalación de los cables de puente: insértelos en la primera almohadilla y suelde. a la segunda plataforma. También sueldo la almohadilla en la que se inserta el cable para mayor resistencia.
- Tome el par naranja/azul. Conecte azul a A8:B8 y naranja a F10:F9
- Tomemos como ejemplo el par Marrón/Marrón-Blanco. Conecte Marrón a S6:T6 y Marrón-Blanco a S7:T7
- Tome el par Azul/Azul-Blanco. Conecte azul a S8:T8 y azul-blanco a S9:T9
- Tomemos como ejemplo el par Naranja/Naranja-Blanco. Conecte Naranja a S10:T10 y Naranja-Blanco a S11:T11
Con los cables en su lugar y colocados correctamente en la carcasa de la balanza, continúe y caliente el termorretráctil, ayudando a fijar su forma y evitando que entren en contacto con la celda de carga.
Terminar de instalar el botón
Esta es la parte más incómoda de la instalación, que es la razón principal de la longitud adicional de este par trenzado.
- Pase el par trenzado Verde/Verde-Blanco desde el botón a través del orificio en la parte frontal de la carcasa de la balanza.
- Conecte Verde a J3:K3 y Verde-Blanco a M10:N10
Instale la placa y la pantalla LCD.
Si aún no lo ha hecho, asegure la pantalla LCD en su ranura en la carcasa, dirigiendo los cables alrededor del saliente de la celda de carga. Si algún cable permanece en contacto con la celda de carga, será imposible realizar mediciones confiables. Asegure la placa en su lugar, asegurándose de que se pueda acceder al puerto USB del Arduino Nano (que irá en los 2 juegos de encabezados 15x1). Si la placa de pruebas no está bien asentada, asegúrala con pegamento caliente en dos o tres esquinas.
Terminando
Esto no está del todo completo. Coloque el Arduino Nano en su lugar en los conjuntos de encabezados de 15x1, luego cargue algún código para ejecutar solo la pantalla LCD (e imprima algo en él). Si usa el código de balance de masa, comente la inicialización de la balanza/celda de carga/HX711, ya que esto detendrá todo (ya que el HX711 aún no está instalado). Esto encenderá la pantalla LCD, pero probablemente no podrás ver nada. Utilice un destornillador o una perilla para ajustar el potenciómetro. Esto controla el contraste en la pantalla LCD, así que ajústelo hasta que el texto sea claramente visible en la pantalla. Una vez configurado, no será necesario volver a ajustarlo.
Apague, instale el HX711 en el otro conjunto de cabezales hembra e instale una celda de carga, conectándola a los cuatro cabezales macho en la placa.
¡En este punto la báscula debería estar funcional! ¡Felicitaciones, hundiste mi acorazado!
Ver también
- Diseño de horno de vacío de código abierto para secado a baja temperatura: evaluación del rendimiento para PET reciclado y biomasa
- Rodillo de botella científica de código abierto
- Laboratorio de código abierto
- Construyendo equipos de investigación con hardware gratuito y de código abierto
- Ciencia de código abierto
- Hardware de código abierto
- Bomba de jeringa de código abierto
- Mezclador nutante impreso en 3D de código abierto
- Mezclador y agitador rotatorio de muestras de laboratorio de código abierto
- Pipeta multicanal de código abierto impresa en 3D que cumple con la norma ISO 8655
- Sistema de cardán de doble eje de código abierto imprimible en 3D para mediciones optoelectrónicas