Как сделать микроскоп из. Как сделать электронный ЮСБ-микроскоп в домашних условиях

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.

Предлагаем создать в домашних условиях электронный ЮСБ-микроскоп среднего разрешения для подключения к компьютеру по USB кабелю. Возможно, у вас уже есть необходимые детали для выполнения этого проекта, иначе вам придется их купить.

Необходимые детали для сборки своими руками самодельного микроскопа:

Один белый светодиод.
Провод сечением 0,05 мм2.
Термоусадочная трубка или изоляционная лента.
Клеевой пистолет (или любой другой подходящий клей).

Шаг 1: Модифицируем устройство

Карманный микроскоп имеет встроенную лампу накаливания для подсветки, которая питается от двух батарей AAA 1,5 В. Выньте лампу и батарейки из корпуса и установите один белый светодиод, протянув от него провода внутри корпуса наверх микроскопа.

Для изоляции контактов используйте термоусадочную трубку или изоленту.

Проверьте работу светодиода при помощи батарейки и пометьте, который провод является анодом, а который катодом.

На плате камеры есть маленький, но чертовски яркий оранжевый светодиод. Осторожно удалите его и подпаяйте на его место провода от белого светодиода. Светодиод находится под программным управлением, USB будет обеспечивать питание камеры и светодиода. Убедитесь, что провода не имеют натяжения.

Не жалейте термоклея для приклейки белого светодиода внутри корпуса. Расположите светодиод таким образом, чтобы он освещал то место, куда направлен объектив.

Шаг 2: Снимаем пластиковый корпус с камеры

Можете не снимать корпус, но лучше его все же удалить.

Под блестящим логотипом на корпусе имеется один-единственный фиксирующий винтик.

Шаг 3: Производим сборку

Соберите корпус.

Удалите маленькое резиновое кольцо из окуляра и вставьте камеру в окуляр.

Нанесите немного клея вокруг соединения линзы камеры и окуляра микроскопа.

Шаг 4: Делаем основание

Готовый USB-микроскоп достаточно легкий, поэтому его нужно закрепить в вертикальном положении. Приклейте парочку неодимовых магнитов снизу микроскопа. Затем изготовьте деревянное основание с приклеенной к нему металлической пластиной небольшого размера.

Идея заключается в том, что примагниченный к металлической пластине микроскоп, может свободно скользить по ней при передвижении его рукой и остается неподвижным, если к нему не притрагиваться.

Шаг 5: Делаем микрофотографии

Выше представлено несколько фотографий, сделанных при помощи этого микроскопа. Вы можете видеть, как микроскоп увеличивает различные предметы.

Посмотрите, как при увеличении выглядит часть ядра памяти от старого компьютера CDC-6600.

На левом фото изображена сама плата, а на правом – крупный план тороидов и проволочной сетки, составляющих ячейки памяти.

Так как камера имеет разрешение 2-мегапикселя, она имеет довольно хорошее качество изображения. Объектив камеры ZEISS имеет электромеханический корпус и посредством программного обеспечения приспосабливается к фокусному расстоянию, которое мы с вами создали для него.

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

Материалы:

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.

Инструменты:

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

Собираем микроскоп – пошаговая инструкция

Для штативной основы микроскопа используем перфорированные пластины и уголки из металла. Их используют для соединения деревянных изделий. Они легко скрепляются болтами, а множество отверстий позволяет это сделать на требуемом уровне.

Шаг первый – монтируем основание

Плоскую перфорированную пластину обкладываем с тыльной стороны мягкими мебельными подпятниками. Их просто наклеиваем по углам прямоугольника.

Следующим элементом будет кронштейн или уголок с разносторонними полками. Скрепляем короткую полку кронштейна и пластину-основание болтом с гайкой. Подтягиваем их плоскогубцами для надежности.

Два мелких кронштейна монтируем на край пластины по обеим ее сторонам. К ним прикрепляем еще два уголка подлиннее так, чтобы у нас образовалась небольшая рамка. Это будет основание для смотрового стекла микроскопа. Его можно сделать из небольшого отрезка тонкого стекла.

Шаг второй - делаем штатив

Штатив делаем из отрезка квадратной профильной трубы 15х15 мм. Его высота должна быть около 200-250 мм. Больше нет смысла делать, поскольку превышение отступа от смотрового стекла снижает качество изображения, а меньшее рискует быть засвеченным и некорректным.
Штатив крепим к перфорированному кронштейну, а поверх него насаживаем небольшой отрезок трубы 20х20 таким образом, чтобы он свободно двигался по этой стойке.

Из двух кронштейнов, совмещенных между собой внахлест, делаем открытую рамку. Болты выбираем подлиннее, чтобы их хватило на поджим этой рамки вокруг подвижного отрезка трубы. Насаживаем на них пластину с двумя отверстиями по бокам, и гайками фиксируем ее.

Для настройки отступа рамки от смотрового стекла используем болт М8х100 мм. Нам понадобится две гайки под размер болта, и две большего размера. Берем эпоксидный клей, и в трех местах приклеиваем гайки болта к штативу. Закрученную на конец болта гайку также можно зафиксировать эпоксидкой.

Шаг третий – изготавливаем объектив

На месте тубуса с окуляром в нашем микроскопе будет располагаться обычная вебкамера. Разрешение чем больше-тем лучше, подключение к компьютеру может быть, как проводным (USB 2.0, 3.0), так и через Wi Fi или Bluetooth.
Освобождаем камеру от корпуса, откручивая отверткой материнскую плату с матрицей.

Снимаем защитный колпак, и выкручиваем объектив с линзами и светофильтром. Все что необходимо сделать – это разместить его на том же месте, перевернув на 180 градусов.

Обматываем стык объектива камеры с цилиндрическим корпусом изолентой. При желании его можно дополнительно проклеить термоклеевым пистолетом. На этом этапе измененный объектив уже можно проверить в действии.

Шаг четвертый – окончательная сборка микроскопа

Собираем камеру в обратном порядке, сажая ее корпус на горячий клей к рамке штатива. Объектив при этом должен быть направлен вниз, на смотровое стекло микроскопа. Шлейф из проводки можно поджать нейлоновыми стяжками к стойке штатива.
Невысокий светодиодный фонарик приспосабливаем под осветитель смотрового стекла. Он должен свободно влезать под смотровую панель микроскопа. Подключаем камеру к компьютеру, и через некоторое время изображение появится на экране монитора.

В школьные годы мне очень нравилось рассматривать разные предметы под микроскопом. Все что угодно - начиная от внутренностей транзистора и заканчивая различными насекомыми. И вот, недавно решил я снова побаловаться микроскопом, подвергнув его небольшим переделкам. Вот что из этого получилось:

Под микроскопом - микросхема КС573РФ2 (ROM c УФ-стиранием). Когда-то на ней была записана тестовая программа для Спектрума.

Если попробовать решить задачу «в лоб» - приставить камеру к окуляру микроскопа, то ничего хорошего из этого не выйдет: очень трудно найти точку, в которой хоть что-то видно, камера постоянно пытается настроить экспозицию, видимая область очень маленькая (на видео с первой версией окуляра это видно). Поэтому я решил пойти другим путем

Немного теории

Изображение, которое видит человеческий глаз в геометрической оптике называется мнимым изображением, а изображение, которое можно спроецировать на экран, называется действительным изображением.
Камера воспринимает мнимое изображение, преобразует его в действительное с помощью объектива и проецирует его на матрицу.
Как показали мои опыты, в микроскопе все наоборот: изображение до окуляра является действительным (так как подставляя лист бумаги я видел то, что было под микроскопом), а после окуляра мнимым (потому что видно глазом).
Следовательно, если из камеры удалить объектив, а из микроскопа окуляр, то изображение сразу будет проецироваться на матрицу веб-камеры.
Детальней про геометрическую оптику - .

От теории к практике

Разбираю камеру:

Снимаю объектив:

Первый тест:

Чтобы сделать вещь вечной - нужно перемотать ее синей изолентой…

Делаю трубку, которая будет вставляться в микроскоп на место окуляра:

Трубка немного меньше по диаметру чем нужно, поэтому один конец пришлось немного «расширить».

Закрепляю трубку термоклеем на камере без объектива:

Вставляю вместо одного из окуляров:

Готово!

Ниже несколько видео, которые получилось снять с помощью этого объектива:

Глаз мухи

eInk экран от PocketBook 301+

Экран retina от iPod`а

Экран Nokia 6021

Поверхность компакт-диска

В статье расскажем как сделать как сделать микроскоп своими руками с увеличением х200, пошаговая инструкция и результатами экспериментов: луковая кожица, кровь, лист.

Здравствуйте! все, вы когда-нибудь мечтали исследовать микроскопический мир? Могу поспорить, что большинство из вас скажет ДА! Но инструменты, которые требуются, очень дорогие. Но есть решение, которое дает достойные результаты, которое будет стоить всего несколько долларов. Микроскопы используют линзы высокой мощности, чтобы сделать изображение с большим увеличением. Просто если у нас есть мощный объектив мы сможем это сделать. В обычных микроскопах изображение сфокусировано прямо на наших глазах. Это требует очень сложной конструкции линзы. Используя смартфон и мощный объектив, мы можем сделать это очень простым способом. Просто нужно держать объектив перед камерой смартфона, прикасаясь друг к другу. Затем через камеру вы можете увидеть сильно увеличенное изображение. Но для того, чтобы постоянно наблюдать за образцом, мы должны создать установку. Итак, давайте приступим!

Подготовка объектива

В этом проекте мы используем линзы высокой мощности, эти линзы очень дороги на рынке. Но мы можем найти их в головке устройства чтения DVD / CD. На самом деле они обладают высокой способностью увеличения для считывания записанных данных в микромасштабе.

Как показано на изображениях, безопасно снимите линзу с ридера. Даже небольшая царапина испортит его.

Материалы и инструменты

В этом проекте мы собираемся использовать объектив высокой мощности, который можно найти в DVD/CD-ридере с камерой смартфона, чтобы получить сильно увеличенное изображение. В списке материалов я упомянул медную доску, она понадобится для подставки под смартфон. Можно использовать любой материал.

Материалы:

1. 1/2 дюйма ПВХ трубы (около 20 см)

2. Стеклянный лист — около 25 см х 16 см

3. 2 мм диаметром 1 ‘1/2 дюйма длиной гайки и болта

4. Медная доска или Акрил

5. Объектив от DVD/CD-ридера

6. Акриловый клей

Инструменты:

1. Ножовочная пила

2. Сверло 2 мм

3. Горячий клеевой пистолет

Платформа для телефона

Чтобы получить четкое представление об образце, нам нужно, чтобы вся установка была устойчивой. Для этого мы используем медный лист, чтобы он соответствовал смартфону. Размеры листа будут всего на 2 мм больше, чем у смартфона по длине и ширине

Теперь у нас есть платформа, которая подходит для нашего смартфона. Следующий шаг — сделать отверстия для объектива и четыре винта. Перед этим я должен кое-что рассказать о дизайне. Для держателя телефона требуется механизм, позволяющий идеально сфокусировать установку на наблюдаемом образце. Для этого я буду использовать четыре винта, которые позволят изменить расстояние между линзой и образцом. Эти винты будут размещены в четырех углах платы держателя. При сверлении отверстия для камеры уделите время и отметьте точку, где находится камера.

После сверления отверстий самое время поместить четыре гайки болтов в углы. С помощью сильного клея поместите их идеально выровненными. Следите за тем, чтобы клей не пролился на резьбу винтов.

После установки четырех гаек самое время разместить линзу. Перед установкой линзы очистите неровные края просверленного отверстия. Затем поместите линзу на просверленное отверстие. 2 мм отверстие идеально облегают линзу и она не падает. Затем приклейте линзу небольшим количеством клея. Это очень сложная часть. Будьте осторожны, любое крошечное смещение может привести к ложному результату. Подставка для телефона готова!

Создание подиума для микроскопа

До этого момента мы завершили держатель. Итак, теперь нам нужна подиум для образца. Я выбрал стеклянную пластину для этой цели. Это позволяет помещать образец непосредственно на подиум. В то время как смартфон может свободно перемещаться и наблюдать любую часть образца. Это может немного запутать вас, но это будет ясно на изображениях.

Для того, чтобы видеть через этот микроскоп, нам нужно освещение. Чтобы освободить место для освещения, я поднял сцену с помощью четырех труб из ПВХ, нарезанных на одинаковую длину около 5 см. Затем мы устанавливаем метод освещения под стеклянной сценой. В моем случае Я использую фонарик телефона. Это легко и идеально подходит для этого проекта. Я испробовал много источников света, но смартфон-фонарик дал лучшие результаты.

Проверяем наш самодельный микроскоп

Теперь у нас есть готовый микроскоп. Посмотрим, как с этим работать. Прежде всего мы должны сбалансировать платформу телефона. Для этого, повернув четыре винта, вы можете изменить высоту держателя телефона. Держите высоту примерно на 2-3 мм. Хорошо, теперь вы должны поместить камеру вашего телефона идеально выровненной с объективом на платформе телефона. Это можно сделать, включив приложение камеры и выровняв его до получения идеального изображения.

После этого нам нужен образец для наблюдения. Как вы можете видеть на изображении, я поместил 2 луковичные ткани. Поскольку у нас достаточно места, можно разместить более одного образца. Затем включите вспышку. Теперь вы можете сдвинуть платформу телефона на стекло, пока изображение с камеры не покажет сфокусированное изображение ткани. Фокусировка может быть выполнена с помощью двух винтов, которые наиболее близко расположены к камере.

Результаты экспериментов под самодельным микроскопом

Вы не поверите результатам этого микроскопа. Трудно поверить, что возможно получить такие результаты с помощью этого простого микроскопа DIY. Примерно увеличение составляет около 200x. Ниже будут результаты под данным самодельным микроскопом.