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电化学-NanoStat-开源系统的使用说明

本文主要介绍了NanoStat开源系统的使用方法，从硬件打板、设备组装、软件安装3个层次进行了详细说明。整个流程根据作者提供的视频能够很好的完成，不需要太多的技术，对刚入门的新手是一个不错的练手项目。其次软件还有很大的优化空间，能够进一步提高系统的精度，对之后类似恒电位仪系统的开发也有很大的借鉴意义。
开源资料可以在本文章顶部下载，或者在本人主页资源中免费下载：link

文章目录

  • 电化学-NanoStat-开源系统的使用说明
    • 1. 硬件下单
      • 1.1 Gerber 和 CAD 文件描述
      • 1.2 供应链问题
      • 1.3 资源
    • 2. 收到硬件后
      • 2.1 电池/电源
      • 2.2 外壳
    • 3. 软件/固件安装
      • 3.1 软件安装的简要说明
    • 4. 使用
      • 4.1 进入网站界面

1. 硬件下单

您可以从 JLCPBC 或其他供应商/制造商那里订购基本已完全组装好的主板。这里有一段教程视频，展示了如何使用 GitHub 文件从头到尾订购硬件：https://www.youtube/watch?v=MpEoAoR6BOA

1.1 Gerber 和 CAD 文件描述

这些 .json 文件包含了原理图和布局信息。您可以将这些文件导入到 EasyEDA 这款在线的 CAD 程序中（网址：https://easyeda/editor）。不过，您也可以使用任何您喜欢的其他 CAD 程序（例如 Altium、Autodesk Eagle 等）。在 CAD 程序中，您可以生成物料清单（BOM）、放置元件文件以及 Gerber 文件。作者已经完成了这些操作，并将这些文件放入了这个 GitHub 仓库中（网址：https://github/PeterJBurke/Nanostat ）。您可以使用任何您想要的其他制造商（例如 JLCPBC、PCBWAY、4PCB 等）。
一般来说，需要的是用于制造电路板的 Gerber 文件，以及用于将元件焊接到电路板上的元器件清单（BOM）。如果采用点胶贴片的方式进行焊接（强烈推荐，因为这种方式非常精细），那么还需要点胶贴片文件。有些制造商要求您单独采购零件（例如从 Digikey、Mouser、 Newark 等公司采购），并将其寄送给制造商。有些制造商会为您从第三方（例如从 Digikey、Mouser、 Newark 等公司）采购零件。有些制造商（比如 JLCPCB）有自己的内部零件采购渠道（仓库，您可以这样理解），所以您无需第三方采购服务。
在 EasyEDA 在线电路设计程序中，可以仅选择库存中有货的元件，并直接从 JLCPCB 购买用于点胶组装。（其他电路设计程序也有接口库存元件的方式，但我认为 JLCPCB 和 EasyEDA 是最简单、最优雅的解决方案）。要在 EasyEDA 中放置元件，需进入原理图编辑器，右键点击，然后从下拉菜单中选择元件进行放置。会出现一个弹出菜单，允许您在在线库中进行搜索。您需要库存中的元件，并且可以通过表面贴装技术（SMT）进行组装。因此，类别应为“JLCPCB 组装”，SMT 图标（带有正方形的 SMT）以及库存旁边的“购物车”图标应出现。有“扩展型”和“标准型”之分。您应该尝试选择“标准型”，因为对于点胶 SMT 来说，这些是免费的，而“扩展型”则需要 JLCPCB 手动将其加载到盒式存储器中，因此成本更高。YT 上的一个不错的教程链接在此：https://www.youtube/watch?v=MICBFN2mD6Q&t=727s
EasyEDA就是嘉立创的国外版，作者的电路原理图和PCB布局可以直接在嘉立创中文版软件中直接打开并一键下单，十分便捷。您甚至都不需要明白原理图就能够线上下单得到用于测试的硬件系统。淘宝上也有该硬件售卖，但是价格昂贵，建议自行下单打板，嘉立创SMT贴片不能保证100%良品率，建议一次打5片板用于测试

1.2 供应链问题

对于已发布的版本（3.5），这些文件是为了历史记录而包含在内的。由于供应链问题和库存波动，相关部件当时没有库存，所以作者制作了一个新版本（3.5.1），截至 2024 年 8 月 22 日该版本的部件是有库存的。（USB 连接器和 LDO 已经更换。）
看起来 LMP91000（该产品的模拟前端部分，也是整个系统的核心部件）在美国没有现货供应。Digikey 没有库存，Mouser 和 Newark 也有现货订单，预计在 2023 年夏季可到货。所以 JLCPBC 在库存中的少量产品售价为每个 60 美元，这大约是我在 2021 年购买时价格的十倍。这样一来，整个电路板的成本从 25 美元上升到了每块约 80 至 90 美元，最低订单量为 5 块。希望芯片短缺情况缓解后，LMP91000 的价格能回落到历史水平，NanoStat 电路板的价格也能随之下降。

1.3 资源

jlcpcb 这个网站用于订购电路板，包括贴片组装服务以及零部件采购服务。
https://easyeda/editor 用于 CAD 设计、布局以及下单给 JLCPCB 的在线工具
为 JLCPCB 寻购全球零部件的操作流程如下，详情请见：https://support.jlcpcb/article/192 如何使用 JLCPCB 全球采购零部件服务
一些有用的教程：
EasyEDA 在线编辑器拥有自己的 YouTube 频道：https://www.youtube/watch?v=MsuR6W-jN5M&list=PLbKMtvtYbdPMZfzGuVTdc0MWKrFvU4nsu
在线 gerber 查看器：https://www.pcbway/project/OnlineGerberViewer.html

2. 收到硬件后

您将需要 3 根电极针，分别用于对电极、参考电极和工作电极。电化学电池由您自行设计。作者使用鳄鱼夹，如论文中所示。
此外，还有两个用于电池的插针，如果您选择使用的话。请务必确保插针的极性正确。

2.1 电池/电源

选择所需的正确电池容量。若无电池，NanoStat 可通过 USB 接口供电。

2.2 外壳

按照您的要求进行 3D 打印。STL 格式文件在 GitHub 仓库中，网址为：https://github/PeterJBurke/Nanostat

3. 软件/固件安装

有关如何安装固件的教程，请参阅：https://youtu.be/zEnHAq8oCHY
该软件是用 Microsoft Visual Studio Code 开发的。它使用 PlatformIO 进行开发。网上有很多关于此的教程。您需要安装这个开发环境，对其进行配置，并从 github（https://github/PeterJBurke/Nanostat ）下载源代码以及包配置。成功编译后，您需要使用 USB 将固件十六进制代码传输到板子上。
您还需要将此代码库数据目录中的网站文件进行转移。这包括所有用于展示网站的 HTML 文件和 JS（JavaScript）文件。ESP32 具有一个名为“SPIFFS”的磁盘结构。有关这方面的一些教程，请参阅：https://www.youtube/watch?v=Pxpg9eZLoBI和https://www.youtube/watch?v=NVD46mRbVXM

3.1 软件安装的简要说明

作者是在Linux环境进行固件安装的，实际上也可以在Windows环境下进行固件安装，参照作者的软件安装视频，除去Linux系统的相关操作，其他操作均是一样的（先编译下载固件，然后下载文件系统即可）。
软件安装完成后，最后进行网络连接即可。相关操作如下：

  1. 打开设备，它将创建一个名为nanostat AP的 Wi-Fi 热点。
  2. 电脑连接这个nanostat AP热点，浏览器输入192.168.4.1，就可以给设备配置网络。
  3. 配置的网络就是你的手机热点（或者路由器Wifi热点）
  4. 设备重启一下，它会自动连接到你Wifi热点。
  5. 这时候在浏览器中输入：nanostat.local 等待一会，就会连接上设备。
  6. 要是需要更换wifi热点，只要关掉现在的Wifi热点，等待1分钟，设备连不上，就会重新出现nanostat AP热点，让你重新配置网络。

如果这样不行的话，就登录路由器去查找本地分配的 IP 地址。通常它会是类似于 192.168.1.xxx 或 192.168.2.xxx 等这样的形式，其中 xxx 在 1 到 256 之间。
此时你应该能看到 nanostat 的用户界面。

4. 使用

相关使用说明可在 nanostat 所托管的网站上找到。有关使用案例的示例，请参阅论文。

4.1 进入网站界面

首次使用时，Nanostat 会创建一个 Wi-Fi 热点。它被称为“NanostatAP”。用您的电脑或智能手机连接到它。默认的 IP 地址是 192.168.4.1。访问该地址，应该会打开一个 Wi-Fi 访问配置页面。
输入您希望为本地 Wi-Fi 网络设置的 Wi-Fi 密码，然后重启设备。之后您就可以通过本地 Wi-Fi 网络登录到 Nanostat 系统了。在任何浏览器中尝试使用“nanostat.local”作为地址进行访问。如果这种方式无法实现，请从您的路由器获取本地 IP 地址。

本文标签： 电化学 使用说明 开源 系统 NanoStat

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