Mikroskop pre domácich majstrov vyrobený z dvoch šošoviek. Ako si vyrobiť elektronický USB mikroskop doma - domácu USB kameru vlastnými rukami

Počas školských rokov som sa veľmi rád pozeral na rôzne predmety pod mikroskopom. Čokoľvek - od vnútra tranzistora až po rôzny hmyz. A tak som sa nedávno rozhodol opäť sa pohrať s mikroskopom a podrobiť ho menším zmenám. Vyšlo z toho toto:

Pod mikroskopom - mikroobvod KS573RF2 (ROM s UV vymazaním). Kedysi na ňom bol zaznamenaný testovací program pre Spectrum.

Ak sa pokúsite vyriešiť problém „hlavou“ - umiestnením fotoaparátu na okulár mikroskopu, nič dobré z toho nepríde: je veľmi ťažké nájsť bod, kde je aspoň niečo viditeľné, fotoaparát je neustále pri pokuse o úpravu expozície je viditeľná oblasť veľmi malá (na videu z toho je viditeľná v prvej verzii okuláru). Tak som sa rozhodol ísť inou cestou

Trochu teórie

Obraz, ktorý ľudské oko vidí v geometrickej optike, sa nazýva virtuálny obraz a obraz, ktorý je možné premietnuť na plátno, sa nazýva skutočný obraz.
Kamera vníma virtuálny obraz, pomocou objektívu ho prevádza na skutočný obraz a premieta ho na matricu.
Ako ukázali moje experimenty, v mikroskope je všetko naopak: obraz pred okulárom je skutočný (pretože nahradením hárku papiera som videl to, čo bolo pod mikroskopom), a za okulárom je imaginárny (pretože je viditeľný okom).
Ak teda vyberiete šošovku z fotoaparátu a okulár z mikroskopu, obraz sa okamžite premietne na matricu webovej kamery.
Viac podrobností o geometrickej optike -.

Od teórie k praxi

Rozoberám fotoaparát:

Odstránim objektív:

Prvý test:

Aby niečo vydržalo navždy, musíte to previnúť modrou elektrickou páskou...

Vyrábam tubus, ktorý sa vloží do mikroskopu namiesto okuláru:

Rúrka má trochu menší priemer, ako je potrebné, takže jeden koniec bolo potrebné trochu „roztiahnuť“.

Rúrku pripevňujem horúcim lepidlom k fotoaparátu bez objektívu:

Vkladám namiesto jedného z okulárov:

Pripravený!

Nižšie je uvedených niekoľko videí, ktoré boli natočené pomocou tohto objektívu:

Mušie oko

eInk obrazovka z PocketBook 301+

Retina obrazovka z iPodu

Displej Nokia 6021

Povrch CD

Kvôli šialenému tempu vývoja rádiotechniky a elektroniky smerom k miniaturizácii sa pri opravách zariadení čoraz častejšie musíme potýkať s rádiovými súčiastkami SMD, ktoré bez zväčšenia niekedy nie je možné ani vidieť, nehovoriac o starostlivej inštalácii a demontáži. .

Život ma teda prinútil hľadať na internete prístroj, akým je mikroskop, ktorý by som si vedel vyrobiť sám. Voľba padla na USB mikroskopy, ktorých je veľa domácich výrobkov, no všetky sa nedajú použiť na spájkovanie, pretože... majú veľmi krátku ohniskovú vzdialenosť.

Rozhodol som sa experimentovať s optikou a vyrobiť si USB mikroskop, ktorý by vyhovoval mojim požiadavkám.

Tu je jeho fotka:

Dizajn sa ukázal byť pomerne zložitý, takže nemá zmysel podrobne popisovať každý výrobný krok, pretože tým bude článok veľmi neprehľadný. Popíšem hlavné komponenty a ich výrobu krok za krokom.

Takže „bez toho, aby sme nechali naše myšlienky voľne plynúť“, začnime:
1. Vzal som si najlacnejšiu webovú kameru A4Tech, aby som bol úprimný, dali mi ju len kvôli mizernej kvalite obrazu, o ktorú som sa naozaj nezaujímal, pokiaľ fungovala. Samozrejme, ak by som si vzal kvalitnejšiu a prirodzene drahú webkameru, mikroskop by sa ukázal byť najlepšia kvalita obrázky, ale ja, rovnako ako Samodelkin, konám podľa pravidla - „V neprítomnosti slúžky „milujú“ školníka,“ a okrem toho ma uspokojila kvalita obrazu môjho USB mikroskopu na spájkovanie.

Novú optiku som zobral z nejakého detského optického zameriavača.

Pre montáž optiky do bronzovej priechodky som do nej (objímky) vyvŕtal dva otvory ø 1,5 mm a vyrezal závit M2.

Do výsledných závitových otvorov som zaskrutkoval skrutky M2, na konce ktorých som nalepil guľôčky pre ľahké odskrutkovanie a utiahnutie, aby som zmenil polohu optiky vzhľadom na pixelovú maticu, aby som zväčšil alebo zmenšil ohniskovú vzdialenosť môjho USB. mikroskop.

Ďalej som premýšľal o osvetlení.
Samozrejme bolo možné vyrobiť LED podsvietenie napríklad z plynového zapaľovača s baterkou, čo stojí cent, alebo z niečoho iného s autonómnym napájaním, ale rozhodol som sa, že nebudem zavadzať dizajnom a využijem výkon webovej kamery, ktorá sa dodáva cez USB kábel z počítača.

Na napájanie budúceho podsvietenia z kábla USB, ktorý spája webovú kameru s počítačom, som vytiahol dva vodiče s mini konektorom (samec) - „+5v, z červeného kábla USB kábla“ a „-5v, z čierny drôt."

Aby som minimalizoval dizajn podsvietenia, rozhodol som sa použiť LED diódy, ktoré som odstránil z LED podsvietenia z rozbitej matrice notebooku, našťastie, taký pásik som mal v skrýši už dlho.

Z obojstrannej sklolaminátovej fólie sme pomocou nožníc, vhodnej vŕtačky a pilníka vyrobili krúžok požadovanej veľkosti a na jednej strane krúžku vyrezali dráhy na spájkovanie LED a zhášanie SMD odporov s nominálnou hodnotou 150 ohmov (a 150 ohmový odpor bol umiestnený v medzere kladného napájacieho vodiča každej LED) spájkoval naše podsvietenie. Pre pripojenie napájania som do vnútra prsteňa priletoval minikonektor (samičku).

Na pripojenie podsvietenia k objektívu som použil okrúhlu maticu so závitom (nepoužíva sa na pripevnenie okuliarov objektívu), ktorú som prispájkoval na vnútornú stranu krúžku podsvietenia (preto som vzal obojstranné sklolaminát).

Takže elektrónovo-optická časť USB mikroskopu je pripravená.

Teraz treba myslieť na pohyblivý mechanizmus na doladenie ostrosti, pohyblivý statív, základňu a pracovný stôl.
Vo všeobecnosti zostáva len vymyslieť a vytvoriť mechanickú časť nášho domáceho produktu.

Choď…

2. Ako pohyblivý mechanizmus na dolaďovanie ostrosti som sa rozhodol vziať zastaraný mechanizmus na čítanie diskiet (ľudovo nazývaný „flop mechanika“).
Pre tých, ktorí tento „zázrak technológie“ nevideli, to vyzerá takto:

Stručne povedané, po úplnom rozobratí tohto mechanizmu som vzal časť, ktorá bola zodpovedná za pohyb čítacej hlavy, a po mechanickej úprave (orezanie, pílenie a pilovanie) sa stalo toto:

Na pohyb hlavy v pohone flopu poslúžil mikromotor, ktorý som rozobral a zobral som z neho len hriadeľ, ktorý som pripevnil späť k pohyblivému mechanizmu. Na uľahčenie otáčania hriadeľa som na jeho koniec nasadil valček zo scrolleru starej počítačovej myši, ktorý bol vo vnútri krytu motora.

Všetko dopadlo tak, ako som chcel, chod mechanizmu bol plynulý a presný (bez vôle). Zdvih mechanizmu bol 17 mm, čo je ideálne pre jemné doladenie ostrosti mikroskopu pri akejkoľvek ohniskovej vzdialenosti optiky.

Pomocou dvoch skrutiek M2 som pripevnil elektrónovo-optickú časť USB mikroskopu k pohyblivému mechanizmu na jemné doladenie ostrosti.

Vytvorenie pohyblivého statívu mi nerobilo žiadne zvláštne ťažkosti.

3. Od čias ZSSR mi v stodole ležal zväčšovač UPA-63M, ktorého časti som sa rozhodol použiť. Na statívový stojan som zobral tento hotový prút s montážou, ktorý bol súčasťou zväčšovača. Táto tyč je vyrobená z hliníkovej rúrky s vonkajším ø 12 mm a vnútorným ø 9,8 mm. Aby som ho pripevnil k základni, vzal som skrutku M10, zaskrutkoval som ju do hĺbky 20 mm (silou) do tyče a nechal som zvyšok závitu, pričom som odrezal hlavu skrutky.

Držiak bolo potrebné mierne upraviť, aby sa dal spojiť s časťami mikroskopu pripravenými v kroku 2. Aby som to urobil, ohol som koniec spojovacieho prvku (na fotografii) do pravého uhla a do ohnutej časti som vyvŕtal otvor ø 5,0 mm.

Potom je všetko jednoduché - pomocou skrutky M5 s dĺžkou 45 mm cez matice spojíme predmontovaný diel s držiakom a nasadíme ho na stojan a zaistíme poistnou skrutkou.

Teraz základňa a stôl.

4. Dlho sa mi povaľoval kúsok priesvitného svetlohnedého plastu. Najprv som si myslel, že je to plexisklo, ale po spracovaní som zistil, že nie. No, dobre, rozhodol som sa ho použiť na základňu a stolík môjho USB mikroskopu.

Na základe rozmerov predtým získaného dizajnu a túžby vytvoriť veľký stôl na spoľahlivé upevnenie dosiek pri spájkovaní som z existujúceho plastu vyrezal obdĺžnik s rozmermi 250 x 160 mm, vyvŕtal do neho otvor ø 8,5 mm a vyrezal M10 závit na pripevnenie tyče, ako aj otvory na pripevnenie podnože stola.

Na spodok základne som prilepil nožičky, ktoré som domácou vŕtačkou vyrezal z podrážok starých čižiem.

5. Stôl bol točený na sústruhu (v mojom bývalom podniku, samozrejme, nemám sústruh, hoci existuje sústruh 5. triedy) s rozmermi 160 mm.

Ako základ pre stôl som si vzal stojan, aby som vyrovnal nábytok vzhľadom na podlahu, veľkosťou sa perfektne zmestil a vyzerá reprezentatívne, okrem toho mi ho dal známy, ktorý mal tieto kovania „ako blázon“.

Najjednoduchšia elektronika digitálny mikroskop Môžete to urobiť sami pomocou starého telefónu s fotoaparátom, aj keď je stále lepšie používať smartfón (v našom prípade iPhone) s väčšou obrazovkou a lepším fotoaparátom.

Celková zväčšovacia sila mikroskopu môže byť až 375-násobná v závislosti od počtu a triedy použitých šošoviek.
Mimochodom, pri výrobe mikroskopov sme zobrali samotné šošovky zo starého laserové ukazovátko, ale ak ho nemáte, môžete si ich lacno kúpiť v akomkoľvek čínskom internetovom obchode.

Náklady na domáci mikroskop nepresahujú 300 rubľov, ak vezmeme do úvahy náklady na materiály:

Materiály na výrobu

Kompletný zoznam materiálov potrebných pre projekt:

Výroba

1) Demontáž laserového ukazovátka a vybratie šošovky.

Na tento účel používame najlacnejší ukazovateľ, takže za to nekupujte drahé modely. Celkovo budú potrebné 2 šošovky. (Tento krok môžete preskočiť, ak si samotný objektív kúpite v obchode.)

Ak chcete ukazovateľ rozobrať, odskrutkujte zadný kryt a vyberte batérie. Všetky vnútornosti odstránime pomocou jednoduchá ceruzka s gumou. Šošovka je umiestnená v šošovke a aby ste ju dostali von, musíte odskrutkovať kúsok malého čierneho plastu.

Samotná šošovka pozostáva z tenkého priesvitného skla s hrúbkou asi 1 mm, môžete ho pripevniť na fotoaparát telefónu a experimentovať so zväčšenou fotografiou, je veľmi ťažké urobiť kvalitnú fotografiu, preto som sa rozhodol vyrobiť svorku pre mikroskop.

2) Vytvorenie základne tela.
Vstup bol kus preglejky s rozmermi 7 x 7 cm, do ktorého vyvŕtame 3 otvory pre stojany (skrutky).Miesta na vyvŕtanie otvorov sú na fotografii znázornené zn.

3) Príprava plexiskla a šošoviek.
Vystrihneme si 2 ks plexiskla s rozmermi: 7 x 7 cm a 3 x 7 cm.Na prvý kus plexiskla vyvŕtame 3 otvory podľa preglejkovej šablóny, toto bude vrchná časť kryty. Na 2. kus vyvŕtame 2 otvory podľa preglejkovej šablóny, bude to medzipolica mikroskopu.
Pri vŕtaní plexiskla netlačte silno.

Teraz budete musieť vyvŕtať otvory do plexiskla pre šošovku a šošovku, bude to vyžadovať vŕtačku na šošovky D = D alebo o niečo menšiu. Konečnú úpravu otvoru robíme pomocou okrúhlych pilníkov alebo rašplí.
Šošovky musia byť zabudované vyvŕtaný otvor v oboch okuliaroch.

4) Montáž krytu.
Keď sú všetky časti mikroskopu pripravené, môžete začať so samotnou montážou, ale predtým zostáva ešte 1 bod:
- je potrebné napájať zdroj svetla zospodu, na to som v spodnej časti puzdra vyvŕtal otvor na montáž malej diódovej lampy.

Začneme finálnu montáž. Skrutky pevne dotiahneme k základni.
Medzistojan mikroskopu so šošovkou o 2 musí byť umiestnený hore a dole, aby sa veľkosť zväčšenia dala nastaviť optikou.

Za týmto účelom utiahnite krídlové matice a 2 podložky na 2 skrutky a namontujte sklo s už nalepenou šošovkou 3*7 cm.

Potom nainštalujeme horný kryt, tu už používame bežné matice, ale položíme ich na hornú aj spodnú stranu.

Gratulujeme, práve ste vyrobili lacný digitálny mikroskop, tu je niekoľko fotografií nasnímaných s ním.

Video návod na výrobu a ukážku práce

(v angličtine)

Mikroskop je pomerne zložitý optický prístroj, ktorý možno použiť na pozorovanie predmetov, ktoré sú neviditeľné alebo ťažko viditeľné voľným okom. Umožňuje zvedavým ľuďom preniknúť do tajomstiev „mikrokozmu“. Môžete sa pokúsiť vyrobiť mikroskop sami. Dizajny domáce mikroskopy pomerne veľa a v tomto článku sa pozrieme na jeden z nich.

Jeden z najúspešnejších návrhov navrhol L. Pomerantsev. Na výrobu mikroskopu si musíte v lekárni alebo v obchode s optikou zakúpiť dve rovnaké šošovky, každá s +10 dioptriami, najlepšie s priemerom asi 20 milimetrov. Jedna šošovka je potrebná pre okulár mikroskopu, druhá pre objektív. Najprv však pochopme jednotky merania šošoviek.

Čo je to dioptria šošovky

Dioptrie je jednotka optickej mohutnosti (refrakcie) šošovky, prevrátená hodnota ohniskovej vzdialenosti. Jedna dioptria zodpovedá ohniskovej vzdialenosti 1 meter, dve dioptrie - 0,5 metra atď. Na určenie počtu dioptrií je potrebné vydeliť 1 meter ohniskovou vzdialenosťou danej šošovky v metroch. Naopak, ohniskovú vzdialenosť je možné určiť vydelením 1 metra počtom dioptrií. Ohnisková vzdialenosťšošovky +10 dioptrií sa rovná 0,1 metra alebo 10 centimetrom. Znamienko plus označuje zbiehavú šošovku a znamienko mínus označuje rozbiehavú šošovku.

Ako si vyrobiť domáci mikroskop

Dĺžka desať centimetrov podľa priemeru šošoviek. Potom ho rozrežte na polovicu, aby vznikli dve rúrky dlhé päť centimetrov. Vložte do nich šošovky.

Na jeden koniec každej rúrky prilepte kartónový krúžok alebo krúžok zlepený z úzkeho pásika papiera s otvorom v priemere desať milimetrov. Umiestnite šošovku na vnútornú stranu tohto krúžku a pritlačte ju kartónovým valcom potiahnutým lepidlom. Vnútro tuby a valca by mali byť natreté čiernym atramentom. (Musí sa to urobiť vopred)

Do tubusu vložte oba tubusy – tretí tubus má dĺžku 20 centimetrov a má taký priemer, aby do neho tubus okuláru a šošovky tesne zapadol, no mohol sa pohybovať. Vnútro trubice by malo byť tiež natreté čiernou farbou.

Nakreslite dva sústredné kruhy: jeden s polomerom 10 centimetrov a druhý s polomerom 6 centimetrov. Vystrihnite výsledný kruh a rozrežte ho na dve časti pozdĺž priemeru. Pomocou týchto polkruhov vytvorte telo mikroskopu v tvare C. Polkruhy sú spojené tromi drevenými blokmi, každý s hrúbkou 3 centimetre.

Horný a spodný blok by mal mať dĺžku 6 centimetrov a šírku 4 centimetre. Vyčnievajú 2 centimetre za vnútorný okraj preglejkových polkruhov. Pripevnite rúrku s rúrkami a nastavovacou skrutkou k hornému bloku. Pre rúrku vyrežte drážku v bloku a pre nastavovaciu skrutku vyvŕtajte priechodný otvor a vyhĺbte štvorcové vybranie.

A – tubus so šošovkami; B – rúrka; B – telo mikroskopu; G – spojovacie bloky; D – nastavovacia skrutka; E – štádium; F – membrána; Z – zrkadlo; A - stáť.

Nastavovacia skrutka je drevená tyč, na ktorej je tesne nasadený valec vyrezaný z gumy na ceruzku alebo navinutej izolačnej pásky. Na tento účel je najlepšie použiť malý kúsok vhodnej gumovej hadičky.

Skrutka je zostavená takto. Blok rozrežte pozdĺžne na polovicu. Skrutkovaciu tyč navlečieme do otvoru v jednej polovici, položíme na ňu gumený valec, potom druhý koniec navlečieme do otvoru v druhej polovici bloku a obe polovice zlepíme. Gumový valec by mal zapadnúť do štvorcového vybrania a voľne sa v ňom otáčať. Blok prilepíme skrutkou k preglejkovým polkruhom, pričom na ich koncoch urobíme výrezy pre jadro skrutky. Na koncoch tyče pripevníme rukoväte - polovice cievky nite.

Teraz ho pripevnite k bloku pomocou konzoly ohnutej z cínu. Najprv urobte výrezy v držiaku pre skrutku a pribite ju alebo priskrutkujte k bloku pomocou skrutiek.

Gumový valec nastavovacej skrutky by mal byť pevne pritlačený k trubici; keď sa skrutka otáča, trubica sa bude pomaly a hladko pohybovať hore a dole.

Mikroskop je možné vyrobiť bez nastavovacej skrutky. V tomto prípade stačí trubicu prilepiť na horný blok a zariadenie nasmerovať na objekt len ​​pohybom trubíc so šošovkami v trubici.

Na spodný blok pribite alebo prilepte stolík s predmetmi – s otvorom v strede s priemerom asi 10 milimetrov. Po stranách otvoru pribite dva zakrivené pásy cínu - svorky, ktoré budú držať pohár s príslušným liekom.

Na spodok stola na predmety pripevnite clonu – drevený alebo preglejkový kruh, do ktorého sú po obvode vyvŕtané štyri otvory rôznych priemerov: napríklad 10, 7, 5 a 2 milimetre. Membránu zaistite klincom tak, aby sa dala otáčať a aby sa jej otvory zhodovali s otvorom v stolíku. Pomocou clony sa mení osvetlenie preparátu a upravuje sa hrúbka svetelného lúča.

Rozmery stolíka objektu môžu byť napríklad 50x40 milimetrov, veľkosť clony je 30 milimetrov. Tieto veľkosti je však možné zväčšiť alebo zmenšiť.

Pod stolom predmetov pripevnite zrkadlo s rozmermi 50x40 alebo 40x40 milimetrov na ten istý blok. Zrkadielko je prilepené na dosku, po stranách sú do neho zatĺkané dva klince bez hlavičiek (gramofónové ihly). Pomocou týchto klincov sa doska vloží do otvoru plechovej konzoly priskrutkovanej k bloku skrutkou. Vďaka tomuto upevneniu je možné zrkadlo otáčať a inštalovať v rôznych uhloch na otvor v stolíku predmetov.

Na pripevnenie tela mikroskopu k stojanu použite tretí spojovací blok. Môže byť vyrezaný z hrubej dosky akejkoľvek veľkosti. Je dôležité, aby mikroskop na ňom pevne dosadol a nekýval sa. Zo spodnej časti bloku vyrežte rovný bodec a vyhĺbte preň hniezdo v stojane. Namažte hrot lepidlom a vložte ho do zásuvky.

Mikroskop sa nastavuje otáčaním zrkadla, posúvaním tubusu a tubusov so šošovkami v tubuse pomocou skrutky, čím sa obraz zväčšuje 100-krát alebo viac.