Open Source Digitally Replicable Lab-Grade Scales/ru

Данные публикации
Тип	Бумага
Заголовок	Лабораторные весы с открытым исходным кодом и возможностью цифровой репликации
Описание
Авторы
Год	2020
Язык	Английский (en)
Лицензия	CC-BY-SA-4.0
Цитировать как	Бенджамин Р. Хаббард и Джошуа М. Пирс. Цифровые лабораторные весы с открытым исходным кодом . Instruments 2020, 4, 18; https://doi.org/10.3390/instruments4030018 (препринт в открытом доступе ).

Данные проекта
Тип
Авторы	Бенджамин Р. Хаббард Джошуа М. Пирс
Расположение	Мичиган , США
Статус	Разработанный Смоделированный Прототип Проверено
Проверено	БОЛЬШИНСТВО
Годы
Ссылки	https://www.academia.edu/43453161/Open_Source_Digitally_Replicable_Lab_Grade_Scales https://www.mdpi.com/2410-390X/4/3/18 https://www.preprints.org/manuscript/202004.0472/v1
Манифест ОКХ	Скачать

Данные устройства
Инструкция по сборке	https://osf.io/me9a8/
Файлы дизайна	https://www.myminifactory.com/object/3d-print-open-source-digitally-replicable-lab-grade-scale-126135
Лицензия на оборудование	ЦЕРН-OHL-S
Сертификаты	Начать сертификацию OSHWA

В этом исследовании представлены конструкции недорогих, легко воспроизводимых цифровых лабораторных весов с открытым исходным кодом, которые можно использовать в качестве прецизионных весов. Конструкция позволяет изготавливать их для использования в большинстве лабораторий по всему миру с использованием 3D-принтеров с открытым исходным кодом класса RepRap для механических компонентов и легкодоступной электроники с открытым исходным кодом, включая Arduino Nano. Было изготовлено и протестировано несколько версий конструкции на точность и достоверность для ряда тензодатчиков. Результаты показали, что весы с открытым исходным кодом демонстрируют повторяемость в пределах 0,05 г с несколькими тензодатчиками, с еще большей точностью (0,005 г) в зависимости от диапазона и типа тензодатчика. Весы линейно отслеживают показания с фирменными лабораторными весами, соответствуя характеристикам, указанным в технических характеристиках тензодатчиков, что свидетельствует о их точности во всем диапазоне установленных тензодатчиков. Наименьший протестированный тензодатчик (100 г) обеспечивает точность порядка точности коммерческих цифровых весов. Весы могут быть изготовлены со значительной экономией по сравнению с весами сопоставимого диапазона и точности при наличии возможности серийного производства. Экономия значительно увеличивается с увеличением диапазона весов и особенно хорошо подходят для медицинских и научных учреждений с ограниченными ресурсами.

Репозиторий содержит все исходные коды проектов , статья содержит инструкции по сборке и использованию.
Быстрая загрузка STL
Старая версия: Цифровые весы, печатаемые на 3D-принтере

Используются цифровые лабораторные весы с открытым исходным кодом и возможностью их воспроизведения

Сборка электроники

Были получены запросы на более подробные инструкции по сборке электроники на паяльной макетной плате. Ниже описан один из возможных подходов к подключению проводов к этим весам, который Бенджамин использовал при сборке третьей версии этих весов. Макетная плата представляет собой сетку с контактными площадками, обозначенными буквами по одной оси и цифрами по другой (как в игре « Морской бой» ). Это будет использоваться для определения местоположения деталей на макетной плате. Данная конструкция основана на схеме, предоставленной на сайте OSF .

Необходимые предметы

Макетная плата для пайки 4 см x 6 см ( возможный источник )
Длина витой пары 200 мм/8 дюймов (например, из кабеля Cat5):
- 2xЗеленый / Зелено-белый
- 1xСиний / Сине-белый
- 1xОранжевый / Оранжево-белый
- 1xКоричневый / Коричнево-белый
- 1xСиний/Оранжевый
Провод с одножильным сердечником 22AWG ( возможный источник ):
- 2x40 мм/1,5 дюйма, желтый
- 1x20 мм/1 дюйм зеленый
- 3x30 мм/1,25 дюйма, зеленый
- 1x40 мм/1,5 дюйма, зеленый
- 1x25 мм/1 дюйм красный
- 1x45 мм/1,75 дюйма, красный
- 4x8 мм/0,25 дюйма без оболочки
Резистор 220 Ом
Подстроечный резистор/потенциометр 10 кОм ( возможный источник )
Контакты женского разъема ( возможный источник ):
- 2x15x1
- 1x6x1
- 1x4x1
Контакты мужского разъема:
- 1x4x1
16x2 LCD ( Возможный источник )
Кнопка НЕТ
Термоусадка ( Возможный источник ):
- 1x45 мм (разрезанный пополам)
- 3x45 мм
- 5x45 мм

Установите штырьки разъема

Припаяйте разъемы к макетной плате, как указано.

Штыревые разъемы типа «мама»
Размер	Положение макетной платы
15 х 1	Т0 - Т14
15 х 1	N0 - N14
6 х 1	А4 - Ф4
4 х 1	В14 - Е14

Штыревые штыревые контакты
Размер	Положение макетной платы
4 х 1	С1 - Ф1

Наконец, используйте 4 бесцветных провода для соединения 4 штыревых контактов разъёма с соответствующими им 4 гнездовыми контактами разъёма 6x1. Два других приёмника на гнездовом разъёме (в A4 и B4) не используются, но установлены для облегчения поиска усилителя HX711.

Установите потенциометр

Потенциометры имеют три контакта: 1 (фиксированный), 2 (движок/регулируемый), 3 (фиксированный). В данной сборке контакт 1 — это GND, контакт 2 — выход, а контакт 3 — Vcc.

Контакт 1 (земля): F7
Штифт 2 (стеклоочиститель): B8
Контакт 3 (VCC): F9

Установка соединительных проводов на макетную плату

При этом будут использоваться все провода сечением 22AWG с одножильным сердечником, за исключением трёх зелёных проводов диаметром 30 мм. Эти провода предназначены для соединения уже установленных контактов. Они подключаются к контактной площадке рядом с нужным контактом. Лишний провод необходимо согнуть, чтобы он соприкасался с припоем нужного контакта для их пайки. В таблице ниже каждая перемычка обозначена Pad to insert into: Pad to solder together.

Провода-перемычки
Проволока	Конец 1	Конец 2
Зеленый 40мм	Е13: Е14	М3: Н3
Желтый 40 мм	Д13: Д14	М4: Н4
Желтый 40 мм	С13: С14	М5: Н5
Красный 45 мм	В13: В14	М6: Н6
Зеленый 20мм	L3: M3	Г7: Ф7
Красный 25 мм	М14: Н14	G9: F9
220 Ом	Л14: М14	И14

Подключите кнопку

Подключите одну из витых пар (зелёный/зелёный-белый) к контактам кнопки, обернув оголённый провод двумя отрезками термоусадки толщиной 1 мм. Другие концы будут прикреплены к макетной плате, которую нужно будет установить на место (в весы).

Подключите ЖК-дисплей

ЖК-дисплей имеет 16 контактов, обозначенных цифрами 1–16, где 1 — VSS, а 16 — LED- (как показано на схеме ). Для подключения используются все оставшиеся витые пары и 3 отрезка зелёного одножильного провода 22AWG длиной 30 мм.

Возьмите витую пару (зелёный/зелёно-белый). Подключите один конец каждого из трёх одножильных проводов к одному концу зелёного провода витой пары, сделав трёхпроводной косичку. Накройте место пайки термоусадкой толщиной 3 мм. Она будет использоваться для заземления ЖК-дисплея.
Подключите три конца кабеля к контактам 1, 5 и 16 ЖК-дисплея. Соответствующий конец зелёно-белого провода подключите к контакту 15. Другой конец зелёно-зелёно-белой витой пары будет подключён к плате для питания подсветки ЖК-дисплея.
Возьмите пару коричневый/коричневый-белый. Подключите коричневый к 14, а коричневый-белый — к 13.
Возьмите пару «синий/сине-белый». Подключите синий к 12, а сине-белый — к 11.
Возьмите пару «Оранжевый/Оранжево-белый». Подключите оранжевый к точке 6, а оранжево-белый — к точке 4.
Возьмите пару «синий/оранжевый». Подключите синий к точке 3, а оранжевый — к точке 2.
Возьмите пару зелёный/зелёный-белый. Подключите зелёный к K3:L3, а зелёный-белый к H14:I14.

Не усаживая, наденьте 5-миллиметровую термоусадку на четыре одноцветные витые пары (оставьте сине-оранжевую пару свободной). Пока не усаживайте! Она будет использоваться для фиксации проводов и не будет мешать тензодатчику после сборки платы.

Теперь пора прикрепить ЖК-дисплей к макетной плате. При этом учитывайте, как должны располагаться провода в корпусе весов (попробуйте выполнить установку насухо, прежде чем обрезать провода до нужной длины!). Нумерация ниже соответствует установке перемычек: вставьте в первую контактную площадку и припаяйте ко второй. Для дополнительной прочности я также припаиваю контактную площадку, в которую вставляется провод.

Возьмите пару оранжевый/синий. Подключите синий к A8:B8, а оранжевый — к F10:F9.
Возьмите пару коричневый/коричневый-белый. Подключите коричневый к S6:T6, а коричневый-белый — к S7:T7.
Возьмите пару синий/сине-белый. Подключите синий к S8:T8, а сине-белый — к S9:T9.
Возьмите пару оранжевый/оранжевый-белый. Подключите оранжевый к S10:T10, а оранжевый-белый — к S11:T11.

Уложив провода правильно в корпус весов, приступайте к нагреву термоусадочной трубки, что поможет зафиксировать их форму и предотвратить их контакт с тензодатчиком.

Завершение установки кнопки

Это самая неудобная часть установки, которая и является основной причиной дополнительной длины этой витой пары.

Пропустите зеленую/зелено-белую витую пару от кнопки через отверстие на лицевой стороне корпуса весов.
Подключите зеленый к J3:K3 и зелено-белый к M10:N10

Установите плату и ЖК-дисплей

Если вы ещё этого не сделали, закрепите ЖК-дисплей в слоте на корпусе, проложив провода вокруг выступа тензодатчика. Если какие-либо провода будут соприкасаться с тензодатчиком, точные измерения будут невозможны. Закрепите макетную плату, убедившись, что USB-порт Arduino Nano (который будет подключаться к двум наборам разъёмов 15x1) доступен. Если макетная плата сидит неплотно, закрепите её термоклеем за два или три угла.

Завершение

Это не совсем полная версия. Подключите Arduino Nano к наборам разъёмов 15x1, затем загрузите код для управления только ЖК-дисплеем (и вывода на него данных). Если используете код балансировки масс, закомментируйте инициализацию весов/тензодатчика/HX711, так как это затормозит всё (поскольку HX711 ещё не установлен). Это включит ЖК-дисплей, но вы, вероятно, ничего не увидите. Отрегулируйте потенциометр отвёрткой или ручкой. Он управляет контрастностью ЖК-дисплея, поэтому отрегулируйте его до тех пор, пока текст не станет чётко виден на дисплее. После этого настройка не потребуется.

Выключите питание, установите HX711 в другой набор гнездовых разъемов и установите тензодатчик, подключив его к четырем штыревым разъемам на макетной плате.

Теперь весы должны работать! Поздравляю, вы потопили мой линкор!

См. также

Данные страницы
Ключевые слова	аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом , 3D-печать , аддитивное производство , распределенное производство , лабораторное оборудование , открытое аппаратное обеспечение , открытый исходный код , весы , баланс , масса , химия
ЦУР	SDG09 Инновации и инфраструктура в промышленности
Авторы	Brhubbar , Joshua M. Pearce
Лицензия	CC-BY-SA-4.0
Организации	МОСТ , МТУ
Язык	Английский (en)
Переводы	французский , китайский , испанский , польский
Связанный	4 подстраницы , 44 страницы, ссылка здесь
Просмотры	784 просмотра страниц ( аналитика )
Созданный	27 июня 2020 г. Джошуа М. Пирс
Последнее редактирование	6 марта 2025 г. Фелипе Шеноне
Цитировать как	Брхуббар , Джошуа М. Пирс (2020–2025). «Лабораторные весы с открытым исходным кодом и возможностью цифровой тиражирования» . Appropedia . Дата обращения: 16 июля 2025 г.
API-запросы	базовый , семантический , html , файлы , другое