Как сделать цифровой микроскоп из веб камеры. Как сделать микроскоп своими руками с увеличением х200 Электронный микроскоп своими руками

Высокий уровень миниатюризации электроники привёл к необходимости применения специальных увеличительных средств и приспособлений, используемых при работе с очень мелкими элементами.

К их числу следует отнести такое распространённое изделие, как USB микроскоп для пайки радиоэлектронных деталей и ряд других подобных ему устройств.

Некоторые специалисты считают, что для изготовления бытового микроскопа своими руками оптимально подходит именно USB-устройство, с помощью которого удаётся обеспечить требуемое фокусное расстояние.

Однако для реализации этого проекта необходимо будет провести определённую подготовительную работу, значительно упрощающую сборку прибора.

За основу самодельного микроскопа для пайки миниатюрных деталей и микросхем можно взять самую примитивную и дешёвую сетевую камеру типа «A4Tech», единственное требование к которой – это чтобы она имела исправную пиксельную матрицу.

При желании получить высокое качество изображения рекомендуется применять изделия более высокого качества.

Для того чтобы собрать микроскоп из веб-камеры для пайки мелких электронных изделий следует также побеспокоиться о приобретении ряда других элементов, обеспечивающих требуемую эффективность работы с устройством.

Это в первую очередь касается элементов подсветки обзорного поля, а также ряда других составляющих, взятых из старых разобранных механизмов.

Самодельный микроскоп собирается на основе пиксельной матрицы, входящей в состав оптики старой USB-камеры. Вместо имеющегося в ней встроенного держателя следует использовать выточенную на токарном станке бронзовую втулку, подогнанную под размеры применяемой сторонней оптики.

В качестве нового оптического элемента микроскопа для пайки может применяться соответствующая деталь от любого игрушечного прицела.

Для получения хорошего обзора площадки распайки и пайки деталей, потребуется набор осветительных элементов, в качестве которых могут использоваться бывшие в употреблении светодиоды. Их удобнее всего выпаять из любой ненужной ленты LED-подсветки (из остатков разбитой матрицы старого ноутбука, например).

Доработка деталей

Электронный микроскоп можно начать собирать лишь после тщательной проверки и доработки всех подобранных ранее деталей. При этом должны учитываться следующие важные моменты:

• для крепления оптики в основании бронзовой втулки необходимо просверлить два отверстия диаметром приблизительно 1,5 миллиметра, а затем нарезать в них резьбу под винт М2;
• затем в готовые отверстия вворачиваются соответствующие установочному диаметру болтики, после чего на их торцы наклеивают небольшие бусинки (с их помощью управлять положением оптической линзы микроскопа будет намного легче);
• затем нужно будет организовать подсветку обзорного поля пайки, для чего берутся приготовленные ранее светодиоды от старой матрицы.

Регулировка положения линзы позволит при работе с микроскопом произвольно изменять (уменьшать или увеличивать) фокусное расстояние системы, улучшая условия пайки.

Для питания системы освещения от USB кабеля, которым веб-камера подключается к компьютеру, отводятся два провода. Один – красного цвета, идущий на контакт «+5 Вольт», а другой – чёрной расцветки (он подсоединяется к клемме «-5 Вольт»).

Перед сборкой микроскопа для пайки нужно будет изготовить основание подходящего размера. Оно пригодится для распайки светодиодов. Для этого подойдёт кусочек фольгированного стеклотекстолита, вырезанный по форме кольца с площадками для пайки LED-светодиодов.

Сборка устройства

В разрывах цепочек включения каждого из осветительных диодов размещаются гасящие резисторы номиналом порядка 150 Ом.

Для подсоединения питающего провода на кольце монтируется ответная часть, изготавливаемая в виде мини-разъёма.

Функцию подвижного механизма, обеспечивающего возможность настройки резкости изображения, может выполнять старое и ненужное устройство для чтения дискет.

Из имеющегося в дисководе двигателя следует взять один вал, а затем вновь установить его на подвижную часть.

Для того чтобы вращать такой вал было удобнее – на его конец, располагающийся ближе к внутренней части двигателя, надевается колёсико от старой «мышки».

После окончательной сборки конструкции должен получиться механизм, обеспечивающий требуемую плавность и точность перемещения оптической части микроскопа. Полный его ход составляет приблизительно 17 миллиметров, что вполне достаточно для наведения системы на резкость в различных условиях пайки.

На следующем этапе сборки микроскопа из пластика или дерева вырезают подходящее по габаритам основание (рабочий стол), на котором монтируют металлический стержень, подобранный по длине и диаметру. И лишь после этого на стойке фиксируется кронштейн с собранным ранее оптическим механизмом.

Альтернатива

Если нет желания возиться со сборкой микроскопа своими руками, то можно купить полностью готовое устройство для пайки.

Следует обратить внимание на расстояние между объективом и предметным столиком. Оптимально оно должно составлять почти 2 см, а изменить это расстояние поможет штатив с надежным держателем. Чтобы осмотреть всю плату целиком могут потребоваться уменьшающие линзы.

Продвинутые модели микроскопов для пайки оснащены интерфейсом, что значительно снимает нагрузку с глаз. Благодаря цифровой камере микроскоп можно подключать к компьютеру, фиксировать картину микросхемы после перед и после пайкой, подробно изучать дефекты.

Альтернативой цифровому микроскопу также являются специальные очки или лупа, хотя с лупой не совсем удобно работать.

Для пайки и ремонта схем можно применять обычные оптические микроскопы или стерео. Но такие приборы довольно дорогие, и не всегда обеспечивают нужный угол обзора. В любом случае цифровые микроскопы будут распространяться все шире, и цена на них со временем снизится.

Как сделать простой микроскоп Левенгука
Сначала научимся делать маленькие линзы - стеклянные шарики диаметром 1,5 - 3 мм. Возьмите стеклянную трубку длиной не менее 15 - 20 см и диаметром 4 - 6 мм. Прогрейте ее посередине на огне до размягчения стекла, не забывая все время поворачивать вокруг оси. Почувствовав, что трубка стала пластичной посередине, резко разведите два ее конца в стороны. В итоге вы получите две трубки с тонкими длинными кончиками на одном из концов.

Прогрейте кончик над пламенем спиртовки или газовой горелки, чтобы силы поверхностного натяжения образовали на его конце стеклянный шарик.

Стеклянный шарик поместите с помощью пинцета в углубление. Накройте сверху второй пластиной и стяните их вместе с помощью винтов и гаек. (Мы специально сделали разборную конструкцию, чтобы поэкспериментировать с шариками разного диаметра). Головки винтов должны быть со стороны выступа смотрового отверстия, потому что при просмотре микроскоп касается кожи лица.

Теперь с помощью клейкой ленты (скоча) прикрепите по контуру к медной пластине напротив смотрового отверстия покрывное стеклышко от школьного микроскопа. (Если у вас его нет, подойдет прозрачная пластмассовая пластинка, вырезанная из пластиковой бутылки).
Положите напротив смотрового отверстия объект, который вы хотите рассмотреть в микроскоп, и накройте вторым покрывным стеклышком. Но фото вы видите, что объектом наблюдения является простая нитка.

Микроскоп нужно поднести к самому глазу и смотреть через него на какой-либо источник света. Это может быть окно в яркий солнечный день или настольная лампа. После этого вам откроется удивительный микромир. Нитка, например, будет выглядеть огромным канатом, из которого торчат оборванные тросы. Ножка обыкновенной мухи скорей напомнит ногу слона, сильно покрытую щетиной.

Не менее интересно рассматривать разные жидкости. Если рассматривать сильно разбавленную в воде акварельную краску, можно увидеть знаменитое броуновское движение частичек краски в воде. Молоко предстанет перед вами в виде огромных плавающих островов капелек жира. Вода из соседней лужи скрывает в себе невидимый мир микроорганизмов, которые даже не подозревают о том, что вы за ними пристально наблюдаете.
Кровь лягушки при рассмотрении в микроскоп выглядит совершенно ошеломляюще.

Ни для кого не секрет, что окружающий нас мир имеет тонкие структуры, организацию и строение которых невозможно различить человеческим глазом. Целая вселенная оставалась недосягаемой и непознанной, пока не был изобретен микроскоп.
Это устройство всем нам известно со школы. В нем мы рассматривали бактерий, живые и мертвые клетки, предметы и объекты, которые все мы видим каждый день. Через узкий смотровой объектив они чудесным образом превращались в модели из решеток и мембран, нервных сплетений и кровеносных сосудов. В такие моменты осознаешь, насколько этот мир велик и многогранен.
С недавнего времени микроскопы начали делать цифровыми. Они намного удобней и эффективнее, ведь теперь не надо пристально вглядываться в объектив. Достаточно взглянуть на экран монитора, и перед нами предстает увеличенное цифровое изображение рассматриваемого объекта. Представьте, что такое чудо техники можно сделать своими руками из обычной веб-камеры. Не верите? Предлагаем вам убедится в этом вместе с нами.

Необходимые ресурсы для изготовления микроскопа

• Перфорированные пластина, уголок и кронштейны для крепления деревянных деталей;
• Отрезок профильной трубы 15х15 и 20х20 мм;
• Небольшой фрагмент стекла;
• Веб-камера;
• Светодиодный фонарик;
• Болт М8 с четырьмя гайками;
• Винты, гайки.

• Электродрель или шуруповерт со сверлом на 3-4 мм;
• Плоскогубцы;
• Отвертка крестовая;
• Термоклеевой пистолет.

Собираем микроскоп – пошаговая инструкция

Шаг первый – монтируем основание

Шаг второй - делаем штатив

Шаг третий – изготавливаем объектив

Шаг четвертый – окончательная сборка микроскопа

Микроскопы позволяют вам рассматривать очень маленькие объекты. С помощью этого портативного микроскопа вы сможете разглядывать крошечные вещи в мельчайших подробностях. Вы можете исследовать растения, насекомых, даже земля при ближайшем рассмотрении может быть впечатляющей!

До этого я уже занимался проектами недорогих приспособлений и пару месяцев назад, в рамках научной программы, начал работу над самодельным микроскопом в домашних условиях.

Уникальными особенностями этого микроскопа являются:

• Свободный дизайн, который вы сможете повторить
• Встроенный отсек для подсветки — когда вы подсвечиваете микроскоп, многие вещи становятся более различимыми
• Он открывает широкий угол обзора, и вы легко сможете рассмотреть исследуемый образец

Заметка об увеличении: у мини микроскопа есть две линзы: одна примерно 0,6 см диаметром (увеличение 80x), и вторая примерно 0,24 см диаметром (увеличение 140x). Несмотря на большее увеличение у второй линзы, я обычно предпочитаю пользоваться первой, ведь чем меньше линза, тем больше ей нужно света, а фокусировка становится сложнее и это приводит к большим трудностям при изучении образцов. Большое поле обзора у большей линзы делает её простой в использовании, а увеличения в 80 раз вполне хватает, чтобы рассмотреть все детали, невидимые невооруженному глазу.

Дочитайте статью до конца, и вы научитесь тому, как сделать детский микроскоп своими руками!

Шаг 1: Собираем материалы

Вот список материалов, нужных для сборки карманного микроскопа. В дополнение к этому списку, для изготовления корпуса вам будет необходим 3D принтер (или креативность для создания корпуса своими руками). Если не считать стеклянных шариков (линз), то, возможно, всё что нужно для сборки, вы сможете найти дома под рукой.

Я приобрёл шарики в McMaster:

• Боросиликатный стеклянный шар на 1/4 дюйма (8996K25)
• Боросиликатный стеклянный шар на 3/23 дюйма (8996K21)
• дюймовый винт 4-40 (винт M3 длиной 25mm тоже подойдёт) (90283A115)
• 5mm белый светодиод (например такой)
• Батарейка CR2032
• Скрепки (например такие)

Если ваш бюджет ограничен, то вы можете купить лишь стеклянный шарик — в то время как остальные части лишь добавляют функциональности, для работы микроскопа на самом деле необходим лишь этот шарик.

Шаг 2: Напечатайте корпус

Печать 3D — это наиболее доступный способ изготовления деталей для любителей сделать что-то своими руками. Я спроектировал корпус микроскопа для печати на принтере, но он может быть изготовлен из дерева или из обычного пластика.

Батарейка выступает и вы можете волноваться из-за некоторого натяжения в отсеке для неё. Не волнуйтесь — вы уберёте лишний пластик, когда будете вставлять батарейку. Я не рекомендую добавлять опоры, потому что их будет сложно убрать.

Что, если у меня нет 3D принтера?

Если вы сбираетесь сделать корпус другим способом, то я добавил для вас чертёж с основными измерениями. Ваши габариты не должны очень точно совпадать с моими. Любая часть механизма, держащего линзу, находится на расстоянии менее 1 мм от изучаемого образца, и вы можете слегка двигать его вверх и вниз для фокусировки — это сработает.

Файлы

Шаг 3: Сборка микроскопа

Когда все части микроскопа находятся под рукой, можно приступить к сборке.

Вдавите линзы
Первым делом вдавите линзы в верхнюю часть корпуса. Большая линза помещается в большое отверстие, а маленькая в выступающую часть маленького отверстия.
Если какая-то из линз сидит неплотно, смажьте край корпуса суперклеем для её закрепления. Если же наоборот, линза не входит в отверстие при давлении пальцами, используйте кусочек пластика, чтобы вдавить её на место.

Скрутите две части корпуса вместе
Соедините верхнюю и нижнюю части микроскопа при помощи болта длиной примерно 25 мм. Если части корпуса сидят очень туго — срежьте немного пластика. Соединение должно быть надёжным, но не слишком тугим.

Вставьте скрепки
Скрепки будут держать ваши образцы на нужном месте. Вставьте их на свои места, как показано на фотографиях.

Вставьте батарейку
Возьмите батарейку 2032 и вставьте в отсек для батареек. Для этого нужно будет приложить небольшое усилие и вы можете отломить несколько кусочков пластика, которые заполняли зазор. Вставьте батарейку так глубоко, как это возможно.

Вставьте диод
Аккуратно вставьте ножки диода по обеим сторонам батарейки. Диод будет гореть только тогда, когда подключён правильным образом. Если ножки диода слишком длинные — немного обрежьте их. Если подсветка не требуется, можете вставить ножки светодиода по одну сторону батарейки — схема не будет замкнута, и заряд не будет тратиться.

Шаг 4: Подготовьте образец для изучения

Далее вам следует найти вещи, которые вы хотели бы изучить под микроскопом. Вам не нужно искать слишком усердно — даже простые вещи могут смотреться впечатляюще! Если вы ничего не находите — попробуйте начать с оторванного края обычной бумаги. Поместите образец под линзу и закрепите его скрепками.

Вот несколько советов по поиску хороших образцов для изучения:

• Чем тоньше — тем лучше. Если свет не может проникнуть сквозь образец, то его будет сложнее изучить
• Если ваш образец всё-таки толстый — рассмотрите его край
• При фокусировке ищите легко различимую часть вашего образца, например, если вы изучаете лист растения — фокусируйтесь на жилке или каком-либо изъяне.
• Закрепляйте маленькие предметы между двумя слоями прозрачной плёнки

Карманный детский микроскоп предназначен для закрепления слайдов микроскопа на фиксированном месте, поэтому вам не нужно делать стеклянные слайды (как это делается в лабораториях). «Сэндвич» из прозрачного скотча вполне подойдёт — просто остерегайтесь пузырьков воздуха, похожих на что-то интересное.

Еще один совет: листья растений высыхают и деформируются, поэтому приклеивание их на слайд микроскопа дольше сохраняет их форму.

Шаг 5: Используйте микроскоп

Показать еще 5 изображений

Теперь у вас есть рабочий микроскоп, и вы можете исследовать мир!

Как использовать микроскоп

Наиболее простым способом начать использовать микроскоп будет просто посмотреть через большую линзу с расстояния на что-то с хорошим узором. Я начал с разглядывания листьев бамбука, так как на них было много разных неровностей.

Чтобы сфокусироваться, двигайте руку вверх и вниз. Если у вас не получается, начните вплотную к образцу и постепенно удаляйте микроскоп, пока не попадёте в фокус.

Когда вы разберётесь, как фокусироваться и как выглядят вещи в фокусе, поднесите его к своему глазу. Микроскоп должен покрыть бОльшую часть вашего поля зрения и вы попадёте в микроскопический мир!

Что вы можете сделать при помощи карманного микроскопа

Всё выглядит совсем иначе в другом масштабе. На что похожа земля? Или песок? А пыль? Чем отличается свежий листок от сухого?

Микроскопия позволяет вам отвечать на вопросы об окружающем мире путём наблюдений. Вы можете даже перевернуть микроскоп и использовать просто линзу. Держите её напротив монитора компьютера или смартфона, и вы увидите отдельные пиксели и то, как различные комбинации цветов на экране складываются из отдельных красных, зеленых и синих пикселей. Попробуйте держать камеру поверх микроскопа и заснять то, что вы изучаете.

Всегда любил биологию, но никогда не было у меня микроскопа, и вот решил обзавестись, чтобы полюбоваться на микромир вместе с подрастающим поколением, ну и возможно отснять основной чип приставки 3DO между делом.

Выбирать сам оптический прибор долго не пришлось, выбор пал на микроскоп Альтами 104 , это отечественный микроскоп, моя модель с 2000 кратным увеличением (больше оптика не дает, что бы там не писали - это цифровая туфта). Цена его очень даже невысокая, мне он обошелся 12800 рублей (май 2015). Не знаю как импортные аналоги, по сравнению с ним, но я доволен как слон =) Сомневаюсь, что можно сделать прибор сколько-нибудь лучше за эти деньги. Заказывал у производителя, поскольку так и быстрее и дешевле и наверняка надежней: http://www.altami.ru .

Микроскоп Альтами 104

Для тех кто тоже не нашел как отрегулировать световое поле микроскопа, подсказываю: снимите окуляр (если поспешили его нацепить), диафрагму на минимум и выставьте конденсатор регулировочными болтами так, чтобы пятно было по центру, затем больше эти винты не трогайте.

Пятно по которому регулировать

Разумеется смотреть в микроскоп (тем более в монокулярный) тяжело и хочется все выводить прямо на монитор. Однако камера для микроскопа сопоставима с ценой самого микроскопа. И я решил ее пока не брать, а попробовать сделать самому. О чем я сейчас и поведаю во всех деталях =)

Кроме микроскопа вам понадобится веб-камера, желательно с хорошей матрицей, я использовал Logitech C270 (в свое время по 700 р. брал несколько штук, специальная камера для микроскопа с аналогичным разрешением стоит 9000 р.). Очень удобна тем, что фокус этой камеры регулируется механически, хотя наверняка и в других это тоже возможно - просто не разбирал, не знаю.

Веб-камера Logitech C270

Еще вам понадобится отвертка, пробка от пластиковой бутылки, пара мелких шурупов (миллиметров пять длиной), а так же желательно иметь под рукой клеевой пистолет (Glue Gun), пару стяжек и бур на подобие, как у зубных врачей =) Итак приступим!

Первым делом, нужно уменьшить вес камеры, поэтому нужно снять крепежную часть камеры. Выдергиваем торцевые декоративные заглушки с поворотного механизма и выкручиваем шуруп, затем выдавливаем вал и камера становится словно пушинка.

Разбор крепежного механизма

Далее необходимо снять переднюю панель камеры, чтобы добраться до настройки фокуса. Для этого надо сдернуть декоративную панельку, а затем выкрутить пару винтиков и снять основную пластиковую панель, за которой находится нехитрая начинка.

Вскрытие камеры

Теперь нам нужна насадка на окуляр, и ее роль нам сыграет обычная пробка от пластиковой бутылки! Она идеально подходит по диаметру и внутри у нее есть упор, чтобы вплотную к оптике не прижиматься - лучше не придумаешь, нужно лишь срезать резьбу и просверлить дырку радиусом 3 плюс минус миллиметра. Я для этого использовал дрель с гибкой подводкой, в качестве насадки использовал маленький бур. Если у вас в хозяйстве этого нет, возьмите обычный нож и аккуратно срежьте резьбу, а отверстие сделайте обычным сверлом, ну или еще как проковыряйте. Лоскутки пластика можно опалить огнем, чтобы не болтались, затем необходимо выровнять верх пробки, например камнем.

Подготовка пробки

Насадите готовую пробку на окуляр и прислоните камеру с одетой основной панелью, если потребуется отрегулируйте фокус (не спеша, потихоньку, как можно точнее). А еще, заклейте светодиод в камере, например, изолентой, чтобы не светил куда не надо.

Далее необходимо прикрутить основную панель камеры к пробке, для этого я использовал шурупы, можно на клей наверное посадить, но нужно точно выставить камеру, поэтому шурупы предпочтительней, сначала выставить один, может не с первого раза. Примерить, возможно подстроить относительно первого шурупа и только потом зафиксировать вторым. Если наклон не оптимальный, вставить распорочки из кусочков пластика, или чего-то, что есть под руками. Затем выполнить генеральную примерку.

Крепление панели к пробке

Теперь осталось зафиксировать результат, для этого можно воспользоваться клеевым пистолетом. Здесь же рекомендую подклеить стяжку или другой гибкий кусочек пластика в качестве фиксаторов, это необходимо для того, чтобы зафиксировать окуляр, чтобы изображение у вас не вертелось, вслед за проводом веб-камеры, можно даже несколько таких стяжек, ну или еще как придумаете. Пролить вокруг клеем и дать застынуть.

Готовая цифровая насадка

Теперь установим все это на окуляр микроскопа, притянем затянем стяжкой фиксатор к трубе окуляра и наслаждаемся микромиром! Весь процесс занимает не более часа, статью дольше писал.

Микроскоп в сборе

В целом должен сказать, что специальная насадка предпочтительней, поскольку она не пытается адаптироваться к освещению, что при некоторых параметрах работы микроскопа приводит к автонастроечному дребезгу в изображении, возможно это регулируется в веб-камерах, еще не разбирался. Да и откалибровано все точно на заводских насадках, без всяких винтиков. Но тем не менее для любителей результат очень даже ничего, правда препарат делал наспех на старом стекле грязными руками - поэтому столько мусора на картинке =)

Какая-то бактерия на клетках лука

Меня как пользователя windows 7, после ХР ждал неприятный сюрприз - в 7-ке убрали веб-камеры из "моего компьютера", т.е. штатных средств глянуть на результат нет, поэтому не обошлось без попрограммировать =) Распакуйте в любое место и запустите экзешник.