Usb камера для микроскопа своими руками

DIY для детей. Собираем USB-микроскоп

Вряд ли этот аппарат поможет вам паять микросхемы или рассматривать что-то серьезное. Но такой самодельный микроскоп точно понравится вашему ребенку, а сам процесс сборки – чудесная возможность провести вместе время и показать, что у папы руки растут из нужного места.

Итак, совместный досуг с ребенком на выходные – собираем usb-микроскоп из веб-камеры.

На хабре уже поднималась статья о том, как подключить обычный оптический микроскоп к компьютеру. Там же подробно расписана матчасть с линзами. Конечно, существует возможность купить уже готовый usb-микроскоп в магазине, но наша задача – показать ребенку устройство цифрового микроскопа и дать повод для дальнейшего изучения микро-мира.

Что нам понадобится

1. Веб-камера
2. Коробочка от конструктора (для корпуса)
3. Корпус от клея-карандаша
4. Колпачок от фламастера
5. Ночной фонарик
Опционально: Деталька-подставка от лего-человечка. Это если: а) не жалко, б) есть желание подключать микроскоп к конструктору).

Инструменты:

6. Термоклей
7. Двусторонний скотч на мягкой основе
8. Отвертка
9. Канцелярский резак
10. Мини-лобзик

Оптика:

Для цифровой начинки была выбрана 0,3 мегапиксельная веб-камера Hama, купленная по распродаже за 100 рублей.

Разбираем камеру. Вообще принцип USB-микроскопа – это перевернуть собирающую линзу веб-камеры и сделать из нее увеличивающую, которая будет проецировать изображение на цифровую матрицу. В нашем случае 0,3 мегапикселей представляют собой малюсенький квадратик.

Пластиковый корпус нам не нужен, поэтому его можно распилить лобзиком. Главное – не повредить провод. После того, как закончили с корпусом – можно выкрутить линзу.

Выкручивается линза очень просто. Но в таком виде, нам она не нужна, по крайней мере я не смог настроить фокус. Поэтому нужно удалить лишнюю линзу. Ободок оказался приклеен – удалим его резаком. В некоторых случаях линза может быть запаяна – придется повозиться.

После удаления ободка – выпуклая линза легко извлекается. Внутри этого «бочонка» оказался цилиндр, фиксирующий вторую линзу, которая спряталась за поляризационным стеклышком. Если не закрепить цилиндр, то линза не будет держаться ровно. Я использовал ПВА и зубочистку. Теперь можно собирать камеру обратно.

Убедитесь, что резьба «бочонока» и фиксатора на микросхеме точно совпадают. В моем случае резьба не сделала ни одного оборота. Пришлось сажать на термоклей. Тестируем, чтобы убедиться в работоспособности микроскопа.

В сети много сервисов, которые позволяют транслировать изображение с веб-камеры на страницу. Например вот.
Собственно на этом оптическую часть микроскопа можно считать готовой.

Фокусировка

Подойдем к вопросам и фокусировки линзы. Первая мысль – собрать механизм из лего. Это будет здорово, хотя бы потому, что ваш ребенок получит крутую увеличивающую штуку, совместимую с его конструктором.

Так, что если не жалко деталь – клейте к кубику. Если нет желания строить корпус из лего – идем дальше.

Винт фокусировки делаем из клея-карандаша. Удовлетворительная точность и короткий шаг делают эту деталь незаменимой. Была мысль сделать из шприца, но там даже удовлетворительной точности не добиться – слишком большое давление нужно оказывать на поршень.

Шайба с клеевым стержнем сидит глубоко и напрямую к ней нашу микросхему не приклеить. Добавляем звено – колпачок от фломастера.

Вставляем трубку из колпачка в шайбу и заливаем термоклеем.

Осталось прикрепить к колпачку микросхему. Потребовался «лего-интерфейс». Удобно тем, что можно всегда отсоединить.

Корпус

Для устойчивой конструкции я использовал коробочку от конструктора. Теоретически, можно сделать ее из чего угодно. Главное, чтобы фокусировочный винт из клея карандаша держался вертикально, а снизу в линзу бил свет. На веб-камере уже есть свето-диоды, но фокусное расстояние не дает их свету падать на препарат. Да и из школьного курса биологии мы помним, что нужно направлять луч света через зеркальце, чтобы подсветить изучаемый образец. Я использовал ночной светильник. Кстати, его поверхность можно сразу использовать, как препаратное стекло.

Осталось вырезать корпус и отверстие в крышке для клея-карандаша.

Используем лобзик и нож. Давать ребенку самостоятельно работать с ножом не стоит, лучше ему помочь и сделать это самостоятельно. Я использовал шуруповерт-дрель, для промежуточных отверстий, которые затем «соединял» ножом.

Вертикально закрепить фокусировочный винт нам поможет двусторонний скотч на мягкой основе и термоклей. Вообще не представляю, как мы умудрялись в детстве обходиться без него. Хотя, нет, представляю. Я заливал все ПВА.

Микроскоп готов! Даже формой он отдаленно стал напоминать настоящий. Подключаем его к компьютеру и заходим в веб-интерфейс.

Увеличиваем

Осталось научиться ловить фокусное расстояние. Это самое трудное во всем процессе! У меня оно получилось крайне маленьким (1-3 мм). Винт, при закручивании, не направлял линзу строго вертикально — ее болтало из стороны в сторону, это тоже добавило трудностей. Однако увеличение получилось весьма приличным.

1. Крыло мухи
2. Ножка мухи
3. Тоже ножка мухи, но под другим ракурсом.
4. Волос с головы автора

А это видео, снятое таким же микроскопом, но с 1,2-мегапиксельной матрицей камеры. Личинка комара:

Видео процесса сборки:

Бюджет:

Веб-камера 100 рублей
Клей-карандаш 20 рублей
Ночной фонарик 38 рублей
Инструменты не в счет.

Теперь вы знаете чем можно занять себя и своего ребенка на выходных. Удачных экспериментов!

Источник

DIY для детей. Собираем USB-микроскоп

Комплектующие и дополнительные детали

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.

Микроскоп из бинокля своими руками — Справочник металлиста

Самодельный бинокль, конечно, не сможет конкурировать с промышленными образцами.

Но если вы хотите порадовать своего ребенка или удивить друзей, то изготовленный по предложенному способу бинокль предоставит вам такую возможность.

К тому же его можно будет даже использовать по назначению. И качество изготовленного вами бинокля будет зависеть только от вашей аккуратности и терпеливости.

Наш бинокль будет состоять из двух абсолютно одинаковых частей, соединенных между собой по ширине глаз человека. Каждая часть бинокля состоит из двух цилиндрических трубок разных диаметров и длины. В каждой трубе вмонтировано по паре линз.

Принцип действия создаваемого нами бинокля очень прост: лучи света, идущие от удаленной точки, преломляются на передней линзе, называемой объективом, и поступают на заднюю линзу, называемую окуляром. И уже из окуляра попадают на сетчатку нашего глаза. Нашей задачей будет изготовление необходимых линз и установка их в сделанный нами корпус.

Как изготовить линзы для бинокля?

Базовым элементом нашей конструкции будет плосковыпуклая собирающая линза, которую мы получим из обыкновенной перегоревшей лампочки накаливания.

Во избежание травм, руки предварительно необходимо защитить, надев перчатки. Аккуратно, чтобы не разбить наш шаблон и не пораниться, шилом удалите с цоколя лампочки вещество, которым центральный контакт закрепляется в лампочке. Удалите из колбы всю сердцевину, и вы получите заготовку для вашей будущей линзы.

Закрепите или подвесьте полученную колбу за цоколь. Медленно и осторожно налейте в колбу прозрачный нитроклей. Он должен заполнить дно колбы примерно на 15 – 20 миллиметров от низа колбы. При отсутствии нитроклея можно подыскать ему замену в виде клея для оргстекла, а у кого-то может быть в хозяйстве и прозрачный лак.

Если сохранилась старая фотопленка, то ее также можно использовать, предварительно снявши с нее эмульсию, используя ацетон для ее растворения. Заливать нужно постепенно, несколько раз доливая выбранный наполнитель, каждый раз давши полностью стечь по стенкам колбы.

Это необходимо, чтобы не образовалась дугообразная поверхность.

После полного затвердения заполнителя, в колбе получится линза, плоская с одной стороны и выпуклая с другой стороны. На качество линзы очень влияет качество стекла. Непригодны лампочки с шероховатым стеклом колбы или колбой, деформированной при литье. Также необходимо полностью удалить все надписи на стекле.

Есть вариант заливки наполнителя не на дно колбы, а на ее сферическую боковую поверхность. Как правило, там отсутствуют всяческие надписи и более правильная сферическая форма.

При помощи стеклолома нужно постепенно обломать края колбы до получения линзы и тщательно отшлифовать плоскую поверхность линзы медленными круговыми движениями мелкой наждачной шкуркой. От тщательности обработки зависит степень прозрачности линзы. Не следует заливать в колбу слишком много наполнителя.

Количество наполнителя следует максимально ограничить в разумных пределах. Это связано с тем, что, имея разное тепловое расширение, в дальнейшем соединенные поверхности могут покоробиться и разрушиться.

Необходимо сделать две одинаковые по размерам плосковыпуклые линзы. Далее необходимо сложить их вместе, повернув друг к другу плоскими сторонами.

Закрепите линзы в таком положении, используя обмотанную по окружности линз бумагу, обмазанную клеем, металлические круговые хомуты и даже скотч или изоленту. Закрепив линзы в таком положении, мы получим двояковыпуклую собирательную линзу, необходимую нам для объектива.

Благодаря относительно малой выгнутости формы лампочки-заготовки, полученная линза будет обладать большим фокусным расстоянием.

Ту же самую процедуру проделаем, используя меньшие по размерам лампочки. Очень хорошо подойдут лампочки от автомобильных фар. Мы получим две плосковыпуклые линзы меньшего диаметра. Соберите из этих линз объектив.

Но помните, что нам необходима двояковогнутая линза, если, конечно, вы не хотим наблюдать перевернутые изображения. Для этого маленькие линзы соберите воедино выгнутыми сторонами внутрь и закрепите в этом положении. Таким образом, мы уже получим объектив.

Опять же, благодаря меньшему диаметру колбы исходной лампочки, у этой линзы будет меньшее фокусное расстояние.

Как определить кратность бинокля?

Фокусные расстояния полученных линз мы легко можем узнать, подложив под них лист белой бумаги и наведя на этот лист через линзу свет. Расстояние до линзы, на котором световой пучок сфокусируется в точку, и есть фокусное расстояние линзы.

Теперь мы можем легко подсчитать степень увеличения нашего будущего бинокля. Для этого фокусное расстояние большой линзы делится на фокусное расстояние малой линзы. Полученный результат и будет означать кратность увеличения вашего бинокля.

Как изготовить корпус бинокля?

Теперь нам необходимо изготовить футляры для линз. Это будут небольшие тубусы разного диаметра. Чтобы сделать тубус, подберите заготовку в виде круглого стержня диаметром немного больше диаметра изготовленной линзы.

Для изготовления объектива возьмите заготовку в расчете на большую линзу и, намотав вокруг 2 — 3 слоя картона, промазанного клеем, создайте корпус объектива. Зафиксировав полученное сооружение изолентой или скотчем, дайте клею полностью высохнуть.

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.

Изготовление

1) Разборка лазерной указки и извлечение линзы.

Для этого используем самую дешевую указку, поэтому не покупайте для этого дорогие модели. В общей сложности понадобится 2 линзы. (Этот шаг можно пропустить, если вы купите в магазине саму линзу).

Для разборки указки откручиваем заднюю крышку и вынимаем батарейки. Все внутренности извлекаем с помощью простого карандаша с ластиком. Линза находиться в объективе, и чтобы достать ее необходимо открутить кусок маленького черного пластика.

Сама линза состоит из тонкого полупрозрачного стекла, толщиной около 1 мм, можете приложить ее к камере телефона чтобы поэкспериментировать с увеличенной фотографией, сделать качественный фотоснимок очень тяжело, поэтому решил изготовить для микроскопа стойку фиксатор.

2) Изготовление основания корпуса.

Вход пошел кусок фанеры размерами 7 х 7 см, в котором сверлим 3 отверстия для стоек (болтов) Места сверлению отверстий показаны на фотографии метками.

Вырезаем из оргстекла 2 куска размерами: 7 х 7 см и 3 х 7 см. На первом куске оргстекла сверлим 3 дырки по шаблону фанеры, это будет верхняя часть корпуса. На 2 куске сверлим 2 дырки по шаблону фанеры, это будет промежуточная полка микроскопа. При сверлении оргстекла не давите сильно.

Приступаем к окончательной сборке. Закручиваем болты плотно к основанию. Промежуточная стойка микроскопа с о 2 линзой должна помещаться вверх и вниз, чтобы можно было регулировать размер увеличения оптикой.

Для этого на 2 болта закручиваем гайки барашки, 2 шайбы и монтируем стекло с уже вклеенной линзой размером 3*7 см.

Затем устанавливаем верхнюю крышку, здесь уже используем обычные гайки, но ставим их и сверху и снизу.

Источник