Open Source Digitally Replicable Lab-Grade Scales/zh
本研究设计了一种低成本、易于复制的开源实验室级数字秤，可用作精密天平。该设计可用于全球大多数实验室，使用开源 RepRap 级材料挤压 3D 打印机打印机械部件，以及包括 Arduino Nano 在内的现成开源电子设备。该设计的多个版本经过制造，并针对一系列称重传感器的精度和准确度进行了测试。结果表明，开源秤在多个称重传感器下可重复性达到 0.05 g，甚至更高精度（0.005 g），具体取决于称重传感器的范围和样式。该秤与专有实验室级秤呈线性跟踪，符合称重传感器数据表中规定的性能，表明它在安装的称重传感器的范围内都是准确的。测试的最小称重传感器（100 g）的精度与商用数字质量天平相当。与具有串行能力的同等范围和精度的秤相比，该秤的生产成本可以大大降低。随着规模范围的增加，成本节省显著增加，特别适合资源受限的医疗和科学设施。
- 存储库包含设计的所有源代码，论文包含组装和使用说明
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- 旧版本：3D可打印电子天平
电子组装
有人提交了一些请求，要求提供更详细的说明，以便在焊接面包板上组装电子设备。下面详细介绍了一种接线此天平的可能方法，Benjamin在组装此天平的第三代时使用了这种方法。面包板是一个网格，其焊盘可通过一个轴上的字母和另一个轴上的数字来识别（很像Battleship游戏）。这将用于在面包板上定位零件。此设计基于OSF上提供的原理图。
所需物品
- 4cm x 6cm 焊接面包板（可能来源）
- 200mm/8" 长度的双绞线（即 Cat5 电缆）：
2x绿 / 绿白1x蓝色 / 蓝白1x橙色 / 橙白1x棕色 / 棕白色1x蓝色 / 橙色
- 22AWG 实心线（可能的来源）：
2x40mm/1.5" 黄色1x20mm/1" 绿色3x30mm/1.25" 绿色1x40mm/1.5" 绿色1x25mm/1" 红色1x45mm/1.75" 红色4x8mm/0.25" 无护套
- 220欧姆电阻
- 10k 微调器/电位器（可能的来源）
- 母头引脚（可能的来源）：
2x15x11x6x11x4x1
- 公头引脚：
1x4x1
- 16x2 LCD（可能的来源）
- 无按钮
- 热缩（可能的来源）：
- 1x45mm（切成两半）
- 3x45毫米
- 5x45毫米
安装接头引脚
按照列表将接头焊接到面包板上。
| 尺寸 | 面包板位置 |
|---|---|
| 15 x 1 | T0—T14 |
| 15 x 1 | N0—N14 |
| 6 x 1 | A4 — F4 |
| 4 x 1 | B14至E14 |
| 尺寸 | 面包板位置 |
|---|---|
| 4 x 1 | C1 – F1 |
最后，使用 4 根无色电线将 4 个公头针脚连接到 6x1 头上的 4 个母头针脚。母头上的另外两个接收器（位于 A4 和 B4）未使用，但已安装以帮助定位 HX711 放大器。
安装电位器
电位器有三个引脚，1（固定）、2（电位器/可变）、3（固定）。在此组件中，引脚 1 为 GND，引脚 2 为输出，引脚 3 为 Vcc。
- 引脚 1 (GND)：F7
- 引脚 2（雨刮器）：B8
- 引脚 3 (VCC): F9
在面包板上安装跳线
这将使用除 3x 30mm 绿色电线之外的所有 22AWG 实心电线。这些电线的用途是将已安装的引脚连接到其他已安装的引脚。它们被连接到相关引脚旁边的焊盘。必须弯曲多余的引线以接触相关引脚上的焊料，以便将它们焊接在一起。在下表中，每个跳线都标记为Pad to insert into: Pad to solder together。
| 金属丝 | 结束 1 | 结束 2 |
|---|---|---|
| 绿色40mm | E13：E14 | M3：N3 |
| 黄色40mm | D13：D14 | M4：N4 |
| 黄色40mm | 13 号：14 号 | M5：N5 |
| 红色45mm | B13：B14 | M6：N6 |
| 绿色20mm | L3：M3 | G7：F7 |
| 红色25mm | M14：N14 | G9：F9 |
| 220欧姆 | L14：M14 | I14 |
连接按钮
将其中一条绿/绿-白双绞线连接到按钮的引脚，用 2 根 1 毫米热缩套管覆盖裸露的电线。另一端将连接到面包板上，因为必须将其安装到位（在秤中）。
连接 LCD
LCD 有 16 个引脚，标记为 1-16，1 为 VSS，16 为 LED-（如示意图所示）。这将使用所有剩余的双绞线和 3 根 30 毫米长的绿色实心 22AWG 电线进行接线。
- 取出绿/绿-白双绞线。将所有 3 根实心线的一端连接到双绞线中绿线的一端，形成三线辫状线。用 3 毫米热缩管覆盖焊点。这将用于接地 LCD。
- 将三根引线末端连接到 LCD 上的引脚 1、5 和 16。将绿白线的相应端连接到 15。绿/绿白双绞线的另一端将连接到电路板，为 LCD 上的背光供电。
- 取棕色/棕色-白色对。将棕色连接到 14，将棕色-白色连接到 13。
- 取蓝色/蓝白色对。将蓝色连接到 12，将蓝白色连接到 11。
- 取橙色/橙白色对。将橙色连接到 6，将橙白色连接到 4。
- 取蓝色/橙色对。将蓝色连接到 3，将橙色连接到 2。
- 取绿色/绿白色对。将绿色连接到 K3:L3，将绿白色连接到 H14:I14
无需收缩，将 5mm 热缩套管放在 4 条单色双绞线周围（让蓝色/橙色对自由放置）不要收缩！一旦电路板完成，它将用于将电线固定到位，并远离称重传感器。
现在，是时候将 LCD 连接到面包板上了。在执行此操作时，请记住您希望电线如何放置在秤外壳中（在将电线剪至适当长度之前，先尝试干装！）下面的编号使用与安装跳线相同的惯例：插入第一个焊盘，然后焊接到第二个焊盘。我还焊接了插入电线的焊盘以增加强度。
- 取橙色/蓝色对。将蓝色连接到 A8:B8，将橙色连接到 F10:F9
- 取棕色/棕色-白色对。将棕色连接到 S6:T6，将棕色-白色连接到 S7:T7
- 取蓝色/蓝白色对。将蓝色连接到 S8:T8，将蓝白色连接到 S9:T9
- 取橙色/橙白色对。将橙色连接到 S10:T10，将橙白色连接到 S11:T11
将电线安装到位并正确放置在天平外壳中后，继续加热热缩管，帮助固定其形状并防止其接触称重传感器。
完成按钮安装
这是安装过程中最不舒服的部分，也是该双绞线长度过长的主要原因。
- 将绿色/绿白色双绞线从按钮穿过天平外壳表面的孔。
- 将绿色连接至 J3:K3，将绿白色连接至 M10:N10
安装电路板和 LCD
如果尚未安装，请将 LCD 固定在外壳上的插槽中，并将电线绕过称重传感器的凸台。如果任何电线与称重传感器接触，则无法进行可靠的测量。将面包板固定到位，确保 Arduino Nano 上的 USB 端口（将安装在 2 组 15x1 接头上）可以访问。如果面包板没有固定牢固，请在两三个角上用热胶将其固定。
完成
这还不算完整。将 Arduino Nano 放在 15x1 接头上，然后加载一些代码以运行 LCD（并在其上打印一些内容）。如果使用质量平衡代码，请注释掉平衡/称重传感器/HX711 的初始化，因为这将阻止一切（因为 HX711 尚未安装）。这将启动 LCD，但您可能看不到任何东西。使用螺丝刀或旋钮调整电位器。这控制 LCD 上的对比度，因此请调整它直到文本在显示屏上清晰可见。一旦设置完成，就不需要再次调整。
关闭电源，将 HX711 安装到另一组母接头中，并安装一个称重传感器，将其连接到面包板上的四个公接头。
此时秤应该可以正常工作了！恭喜你，你击沉了我的战舰！