桌面上的微观实验室
PLOS Biology论文中的模块化开放仪器:树莓派相机、Arduino和3D打印结构,按需组合显微成像、荧光照明和温控。整理v1.0.0论文版BOM、原采购地址、逐页装配图与外部实际使用反馈,并保留原论文成像视频。
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PLOS Biology 2017
### 版本与模块选择
固定论文关联v1.0.0、v29_paper结构与直插PCB。不要混入master的SMD板、v2结构或新版元件值。基础成像、灯环、荧光、温控、调焦各模块单独清点;原表1套打印件不是逐件采购完成证明。
下面为原用户装配手册第1页。保留英文图注与箭头,按完整原图操作;中文说明为整理改编。来源:FlyPi作者团队,仓库文档许可声明GPL-2.0-or-later;论文图另按CC BY 4.0。本站未实机装配。
[完整27页用户与装配手册](https://github.com/amchagas/Flypi/blob/v1.0.0/User%20and%20Assembly%20Manual_revised.pdf)

### 准备系统与相机
按原手册安装兼容的Raspbian、启用旧版相机与串口。原Python使用legacy PiCamera;2017方法不能视为已适配现代Pi5或最新系统。断电插CSI排线,确认触点方向与锁扣,再启动测试相机。
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### Arduino与GUI依赖
安装Arduino环境与相应NeoPixel/LED Backpack依赖,使用v1.0.0中配套Arduino sketch与Python GUI。先确认两端版本和串口一致,再启动GUI。预制SD镜像为历史替代路线,不保证链接或现代兼容性。不要沿用公开默认密码。
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### 焊接直插PCB与Arduino插座
决定模块后先小元件后大元件;核对电阻、晶体管、二极管和电容的数值/方向。排母先插Arduino对位、焊边脚,再拔板完成余脚,减少热损伤。手册概述的L298N脚数不能替代Multiwatt15封装图。
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### 5V供电初测
按PCB丝印与原理图装Pi电源电路。先不接Pi,测输出与极性正确后接入。USB电源线芯颜色仅作参考,必须测通确认;Arduino USB口方向按原图。检查焊桥和负载后再上电。
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### 灯环、矩阵和温控电路
灯环与矩阵共享相应供电模块,按+/GND/信号接线。温控使用L298N、功率电阻与AD22100传感器;原文有热敏电阻称谓,但料号是有源模拟传感器。先断电核线、分模块测试,不直视高亮LED。
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### 打印结构与相机安装
按v29_paper选开关输出;先试印滑动配合再批量。原教程建议约15–25%填充,完整打印曾约30小时,取决于打印机。最长件223.5mm,200×200mm床面需斜放。相机座必须匹配具体相机;电动调焦要另装舵机座与两齿轮。
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### 选配Peltier与散热
按原图以导热膏保证热接触,四角胶固定并待固化。Peltier实际40×40mm;手册某处4×4mm为明显尺寸笔误,不能据此购买。散热器和风扇必须一起考虑,防止热积累导致控温失效。
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### 安装Pi与PCB支架
背板平放,对齐Pi孔位,先松装上方两枚M3,再安装PCB支架和下方两枚约30mm长螺钉。支架不能压住Pi表面元件;原图自注旧支架较窄,以同版CAD核对。
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### 合并主框架与传感器
装底座、背板与相机,温控版按3短1长夹片定位,长夹片用于固定温度探头。探头测样品表面接触点,RGB指示灯穿入孔位;各脚绝缘。原文“3\*x mm”螺钉长度未填,须测量CAD/实物厚度,不能猜。
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### 照明环与漫射片
将灯环装入支架、从颈部孔走线,按原图连接。可选矩阵依Adafruit原指南安装。白色漫射材料与LED保持距离,避免受热变形;两层漫射片间距几毫米属于可选改善。
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### 选配荧光光路
先焊LED引线再装准直器和散热器;激发滤片Roscolux381、发射滤片Roscolux12按原表。激发灯以45°入射,滤轮每孔贴适配滤片,胶不能污染通光区。遮挡闲置孔;紫光LED可能比目视更强,避免直视或裸露照眼。
下面为原用户装配手册第21,22页。保留英文图注与箭头,按完整原图操作;中文说明为整理改编。来源:FlyPi作者团队,仓库文档许可声明GPL-2.0-or-later;论文图另按CC BY 4.0。本站未实机装配。
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### 样品架与选配微操纵器
按图放置培养皿或玻片支架。双玻片行为腔为两打印件加两片玻片,留可滑入的盖片槽。微操纵器按独立PDF装配;主BOM没有全部螺母等细分采购,不把它声称为已闭合套件。
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### GUI与记录验收
只打开已安装模块的xxxxFlag。先用标尺/非生物样品测试照片、录像、照明切换与文件保存。分辨率和帧率要分别记录,最高帧率依赖降采样。调焦滑条控制连续舵机方向/速度,不是自动清晰度算法。
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### 控温、协议与复现记录
选配温控用独立温度计核查样品表面,测试设定值、读数、稳态和散热;相反方向应断电后排查极性。协议五列顺序执行并按IRI间隔重复,先不录像测试再记录。保存系统镜像、源码版本、BOM选配和验收日志;本页不代替生物实验审批或诊断设备认证。
下面为原用户装配手册第27页。保留英文图注与箭头,按完整原图操作;中文说明为整理改编。来源:FlyPi作者团队,仓库文档许可声明GPL-2.0-or-later;论文图另按CC BY 4.0。本站未实机装配。
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