i nästan 130 år har kilogrammet definierats av en liten platina och iridiumcylinder som sitter i en valv utanför Paris. Varje annan måttenhet definieras av reproducerbart fysiskt fenomen; Den andra är ett korrekt antal oscillationer av en cesiumatom, och en mätare är längdljuset reser i 1/299792458: e sekund. Endast kilogrammet definieras av ett verkligt objekt, tills NIST och den internationella kommittén och stegen definierar det som en funktion av Planck-konstanten. Hur mäter du Planck konstant? Med en wattbalans. Hur bygger du ett wattbalans? Med Lego, förstås.
En watt-balans ser ut som en dubbelarmad skala där en vikt kan jämföras med en annan vikt av kända massa. I stället för att använda två armar har en wattbalans endast en arm, som leds i balans med en ström som strömmar genom en spole. Den mekaniska kraften i balansen – orsakad av vad som helst på balansplattan – kan sedan jämföras med elkraften och så småningom planck konstant. Detta kommer snart att vara en del av den formella definitionen av kilogrammet, och ja, en enhet för att mäta detta kan göras av LEGO.
De enda stora icke-LEGO-delarna i Lego Watt-balansen är några spolar av trådlindning runt ett PVC-rör och några neodymmagneter. Dessa placeras på båda armarna i balansen, och ett par lasrar används för att säkerställa att båda armarna i balans är jämn. Data samlas in genom mätning av spolarna genom några analoga stift på en labjack och en phidget. När spänningen och strömmen inducerad i varje spole mäts kan wattal beräknas, sedan planck konstant, och äntligen hur nära massan på balanspanen är till ett verkligt, idealiserat kilogram. Trots att det är gjorda av LEGO kan detta system mäta en grammassa till 1% osäkerhet.
Författarna har inkluderat en lista över LEGO-delar, varav många kunde hittas i något stort badkar av LEGO i en 8-årig garderob. Det enda riktigt dyra objektet på BOM är en 16-bitars USB DAQ; Bortsett från det är det något som någon kan bygga.
Tack [Matt] för spetsen.