Cette étude propose des conceptions pour une balance numérique open source de qualité laboratoire, peu coûteuse et facilement reproductible, qui peut être utilisée comme balance de précision. La conception est telle qu'elle peut être fabriquée pour être utilisée dans la plupart des laboratoires du monde entier avec des imprimantes 3D open source de classe RepRap basées sur l'extrusion de matériaux pour les composants mécaniques et des composants électroniques open source facilement disponibles, notamment l'Arduino Nano. Plusieurs versions de la conception ont été fabriquées et testées pour la précision et l'exactitude d'une gamme de cellules de pesée. Les résultats ont montré que l'échelle open source était reproductible à 0,05 g près avec plusieurs cellules de pesée, avec une précision encore meilleure (0,005 g) en fonction de la gamme et du style des cellules de pesée. La balance suit de manière linéaire les balances exclusives de qualité laboratoire, répondant aux performances spécifiées dans les fiches techniques des cellules de pesée, indiquant qu'elle est précise sur toute la plage de la cellule de pesée installée. La plus petite cellule de pesée testée (100 g) offre une précision de l’ordre d’une balance de masse numérique commerciale. La balance peut être produite avec des économies significatives par rapport aux balances de portée et de précision comparables lorsque la capacité en série est présente. Les économies de coûts augmentent considérablement à mesure que la portée de l'échelle augmente et sont particulièrement adaptées aux installations médicales et scientifiques aux ressources limitées.
- Le référentiel contient tout le code source des conceptions , le papier contient des instructions d'assemblage et d'utilisation
- Téléchargement rapide des STL
- Ancienne version : Balance numérique imprimable en 3D
Assemblage électronique
Certaines demandes ont été soumises pour des instructions plus détaillées pour assembler l'électronique sur une planche à souder. Vous trouverez ci-dessous une approche possible pour câbler cette balance, que Benjamin a utilisée pour assembler la troisième itération de cette balance. La maquette est une grille avec des pastilles identifiables par des lettres sur un axe et des chiffres le long de l'autre axe (un peu comme le jeu Battleship ). Ceci sera utilisé pour localiser les pièces sur la planche à pain. Cette conception est basée sur le schéma fourni sur OSF .
Articles requis
- Planche à pain à souder de 4 cm x 6 cm ( source possible )
- Longueurs de 200 mm/8" de paire torsadée (c'est-à-dire à partir d'un câble Cat5) :
2xVert / Vert-Blanc1xBleu / Bleu-Blanc1xOrange / Orange-Blanc1xMarron / Marron-Blanc1xBleu / Orange
- Fil à noyau solide 22AWG ( source possible ) :
2x40mm/1.5" Jaune1x20mm/1" Vert3x30mm/1.25" Vert1x40mm/1.5" Vert1x25mm/1" Rouge1x45mm/1.75" Rouge4x8 mm/0,25" sans gaine
- Résistance de 220 ohms
- Trim/Potentiomètre 10k ( Source Possible )
- Broches d'en-tête femelles ( source possible ) :
2x15x11x6x11x4x1
- Broches d'en-tête mâle :
1x4x1
- Écran LCD 16x2 ( Source possible )
- PAS de bouton poussoir
- Thermorétractable ( source possible ) :
- 1x45mm (coupé en deux)
- 3x45mm
- 5x45mm
Installez les broches d'en-tête
Soudez les en-têtes sur la planche à pain comme indiqué.
| Taille | Position de la planche à pain |
|---|---|
| 15x1 | T0 - T14 |
| 15x1 | N0-N14 |
| 6x1 | A4-F4 |
| 4x1 | B14-E14 |
| Taille | Position de la planche à pain |
|---|---|
| 4x1 | C1-F1 |
Enfin, utilisez les 4 morceaux de fil incolores pour connecter les 4 broches mâles de l'embase à leurs 4 broches femelles associées sur l'embase 6x1. Les deux autres récepteurs sur l'embase femelle (en A4 et B4) ne sont pas utilisés, mais installés pour faciliter la localisation de l'amplificateur HX711.
Installez le potentiomètre
Les potentiomètres ont trois broches, 1 (fixe), 2 (essuie-glace/variable), 3 (fixe). Dans cet assemblage, la broche 1 est GND, la broche 2 est la sortie et la broche 3 est Vcc.
- Broche 1 (GND) : F7
- Broche 2 (essuie-glace) : B8
- Broche 3 (VCC) : F9
Installer les fils de liaison sur la planche à pain
Cela utilisera tous les fils Solid Core 22AWG, à l'exception des fils verts 3x 30 mm. Le but de ces fils est de connecter des broches déjà installées à d’autres broches déjà installées. Ils sont dirigés vers un pad à côté de l’épingle qui les intéresse. Le fil supplémentaire doit être plié pour entrer en contact avec la soudure de la broche concernée afin qu'ils puissent être soudés ensemble. Dans le tableau ci-dessous, chaque cavalier est étiqueté Pad to insert into: Pad to solder together.
| Fil | Fin 1 | Fin 2 |
|---|---|---|
| Vert 40mm | E13 : E14 | M3 : N3 |
| Jaune 40mm | J13 : J14 | M4:N4 |
| Jaune 40mm | C13 : C14 | M5 : N5 |
| Rouge 45mm | B13 : B14 | M6 : N6 |
| Vert 20mm | L3 : M3 | G7 : F7 |
| Rouge 25mm | M14 : N14 | G9 : F9 |
| 220 ohms | L14 : M14 | I14 |
Câblez le bouton
Connectez l'une des paires torsadées Vert/Vert-Blanc aux broches du bouton, en recouvrant le fil exposé avec les 2 morceaux de thermorétractable de 1 mm. Les autres extrémités seront fixées à la planche à pain à l'extrémité, car celle-ci doit être installée en place (dans la balance).
Câbler l'écran LCD
L'écran LCD comporte 16 broches, étiquetées 1 à 16, 1 étant VSS et 16 étant LED (comme indiqué dans le schéma ). Celui-ci sera câblé en utilisant toutes les paires torsadées restantes et les 3 morceaux de 30 mm de fil Green Solid 22AWG.
- Prenez la paire torsadée Vert/Vert-Blanc. Connectez une seule extrémité des 3 fils à âme pleine à une extrémité du fil vert dans la paire torsadée, formant ainsi une queue de cochon à trois fils. Couvrez le joint de soudure avec le thermorétractable de 3 mm. Ceci sera utilisé pour mettre à la terre l’écran LCD.
- Connectez les trois extrémités de la queue de cochon aux broches 1, 5 et 16 de l'écran LCD. Connectez l'extrémité correspondante du fil Vert-Blanc au 15. L'autre extrémité de la paire torsadée Vert/Vert-Blanc sera attachée à la carte pour alimenter le rétroéclairage de l'écran LCD.
- Prenez la paire Marron/Marron-Blanc. Connectez Brown au 14 et Brown-White au 13.
- Prenez la paire Bleu/Bleu-Blanc. Connectez le Bleu au 12 et le Bleu-Blanc au 11.
- Prenez la paire Orange/Orange-Blanc. Connectez Orange au 6 et Orange-Blanc au 4.
- Prenez la paire Bleu/Orange. Connectez le bleu au 3 et l'orange au 2.
- Prenez la paire Vert/Vert-Blanc. Connectez le vert à K3:L3 et le vert-blanc à H14:I14.
Sans le rétrécir, placez le thermorétractable de 5mm autour des 4 paires torsadées unicolores (laissez la paire Bleu/Orange libre) Ne le rétrécissez pas encore ! Il sera utilisé pour maintenir les fils en place et à l'écart de la cellule de pesée une fois la carte terminée.
Il est maintenant temps de fixer l’écran LCD à la planche à pain. Faites cela en gardant à l'esprit la manière dont vous souhaitez que les fils soient posés dans le boîtier de la balance (essayez un ajustement à sec avant de couper les fils à la longueur souhaitée !) La numérotation ci-dessous utilise la même convention que l'installation des fils de liaison : insérez dans le premier plot et soudez. au deuxième pad. Je soude également le plot dans lequel le fil est inséré pour plus de solidité.
- Prenez la paire Orange/Bleu. Connectez le bleu à A8:B8 et l'orange à F10:F9
- Prenez la paire Marron/Marron-Blanc. Connectez Brown à S6:T6 et Brown-White à S7:T7
- Prenez la paire Bleu/Bleu-Blanc. Connectez le bleu à S8:T8 et le bleu-blanc à S9:T9
- Prenez la paire Orange/Orange-Blanc. Connectez Orange à S10:T10 et Orange-Blanc à S11:T11
Une fois les fils en place et correctement posés dans le boîtier de la balance, continuez et chauffez le thermorétractable, en aidant à fixer leur forme et à les empêcher d'entrer en contact avec la cellule de pesée.
Terminer l'installation du bouton
Il s’agit de la partie la plus inconfortable de l’installation, et c’est la principale raison de la longueur supplémentaire de cette paire torsadée.
- Faites passer la paire torsadée Vert/Vert-Blanc du bouton à travers le trou sur la face du boîtier de la balance.
- Connectez le vert à J3:K3 et le vert-blanc à M10:N10
Installez la carte et l'écran LCD
Si vous ne l'avez pas déjà fait, fixez l'écran LCD dans son emplacement sur le boîtier, en dirigeant les fils autour du bossage de la cellule de pesée. Si des fils restent en contact avec la cellule de pesée, des mesures fiables seront impossibles. Fixez la maquette en place, en vous assurant que le port USB de l'Arduino Nano (qui ira sur les 2 jeux d'en-têtes 15x1) sera accessible. Si la planche à pain n'est pas bien fixée, fixez-la avec de la colle chaude sur deux ou trois coins.
Finir
Ce n'est pas tout à fait complet. Mettez l'Arduino Nano en place sur les jeux d'en-têtes 15x1, puis chargez du code pour exécuter uniquement l'écran LCD (et imprimez quelque chose dessus). Si vous utilisez le code de bilan massique, commentez l'initialisation de la balance/cellule de pesée/HX711, car cela retardera tout (puisque le HX711 n'est pas encore installé). Cela allumera l'écran LCD, mais vous ne pourrez probablement rien voir. Utilisez un tournevis ou un bouton pour régler le potentiomètre. Cela contrôle le contraste sur l'écran LCD, alors ajustez-le jusqu'à ce que le texte soit clairement visible sur l'écran. Une fois réglé, il n’est plus nécessaire de l’ajuster à nouveau.
Éteignez, installez le HX711 dans l'autre ensemble de connecteurs femelles et installez une cellule de pesée, en la connectant aux quatre connecteurs mâles de la planche à pain.
À ce stade, la balance devrait être fonctionnelle ! Félicitations, vous avez coulé mon cuirassé !
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