对于喜欢3D打印的树莓派爱好者来说，最头疼的事情之一，莫过于打印进行到一半时发现线材不够用了。好在最近，一位名叫 Chris Forde 的创客设计了一款基于 RP2040 微控制器的智能称重装置，可以轻松判断你的线材是否足够完成下一次打印。
“知道剩余线材的重量，就能判断是否需要备用的卷轴、购买新线材，或者当前这卷是否够用。”Chris 解释道。通常，大家会使用外部的电子秤和计算器来估算，但他认为，将称重功能集成到打印机中会更加方便实用。
如何实现？用“称重传感器”代替普通线材架
Chris 的解决方案是：将打印机原有的线材架替换为一个带有 梁式称重传感器 的支架。这种传感器可以通过感知压力并将其转换为电信号，来准确测量重量。他选择的传感器最大承重为 5 公斤，而一般线材卷轴重量约为 1 公斤，因此还留有一定的超载保护空间。
传感器配套的信号调理放大器可以与微控制器连接，于是 Chris 搭配了一块 集成 LCD 显示屏的 RP2040 开发板。他提到：“这样不仅能缩小体积、降低成本，还节省了搭建时间。”
从设计到组装，全流程自制
Chris 专门为 Elegoo Neptune 4 Pro 3D 打印机设计了3D打印的线材架和外壳，使用 BlocksCAD 进行主体设计，并在 Tinkercad 中制作螺纹结构。组装完成的称重臂上，还集成了一枚 HX711 ADC 芯片，这是一款专为电子秤设计的高精度模拟数字转换器。
为了提升项目的稳定性和可重复性，他还用 EAGLE 设计了一块定制 PCB，用于固定 RP2040 开发板及相关电路。
软件：让硬件“聪明”起来
Chris 使用 Thonny IDE 编写了 MicroPython 程序，使整个系统能够真正发挥作用。软件需要用户提供几项关键信息：校准值（通过已知重量校准确保准确）、空载重量、线材密度、直径以及空卷轴的重量。
系统内部预存了一些常用线材的参数，也支持通过文本文件进行修改和扩展。用户选择对应材料后，设备即可自动计算剩余线材的重量和可用长度，并通过 LCD 屏幕清晰提示每一步操作，例如“请取下卷轴以测量空载重量”。
成果一目了然
最终，这款自制的线材称重仪能够直接显示剩余线材的克数和可用米数，让用户在打印前心中有数。由于所用零件成本低廉，它已经成了一个既节约材料、又避免浪费的实用工具。
