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.
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.
Луковая кожица под микроскопом
клеточные стенки и ядрышки хорошо видны.
Верхний слой эпидермиса листа под микроскопом
Клетка крови под микроскопом своими руками
Клетки крови кажутся красными, когда они слипаются. В распределенном виде они могут быть видны как маленькие пузырьки или рыбья икра.
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.
В связи с сумасшедшими темпами развития радиотехники и электроники в сторону миниатюризации, всё чаще при ремонте аппаратуры приходится иметь дело с SMD радиокомпонентами, которые без увеличения, порой, даже рассмотреть невозможно, не говоря уж об аккуратном монтаже и демонтаже.
Итак, жизнь заставила поискать в интернете прибор, типа микроскопа, который можно было бы изготовить своими руками. Выбор пал на USB-микроскопы, самоделок которых предлагается очень много, но все они не могут быть использованы для пайки, т.к. имеют очень маленькое фокусное расстояние.
Я решил поэкспериментировать с оптикой и сделать USB-микроскоп, который бы удовлетворял моим требованиям.
Вот его фото:
Конструкция получилась довольно-таки сложной, поэтому подробно описывать каждый шаг изготовления не имеет смысла, т.к. это очень загромоздит статью. Опишу основные узлы и пошаговое их изготовление.
Итак, «не растекаясь мыслью по древу», начнём:
1. Я взял самую дешёвую веб-камеру A4Tech, честно скажу, мне её просто подарили из-за фигового качества изображения, на что мне было глубоко наплевать, лишь бы была исправной. Конечно, если бы я взял более качественную и, естественно, дорогую веб-камеру микроскоп получился бы с лучшим качеством изображения, но я, как Самоделкин, действую по правилу – «За неимением горничной, «любят» дворника», да и, к тому же, качество изображения моего USB-микроскопа для пайки меня устроило.
Новую оптику я взял из какого-то детского оптического прицела.
Чтобы крепить оптику в бронзовой втулке, я просверлил в ней (втулке) два отверстия ø 1,5 мм и нарезал резьбу М2.
В полученные отверстия с резьбой ввернул болтики М2, на концы которых приклеил бусинки для удобства откручивания и закручивания, чтобы менять положение оптики относительно пиксельной матрицы с целью увеличения или уменьшения фокусного расстояния моего USB-микроскопа.
Далее, я задумался о подсветке.
Конечно, можно было сделать светодиодную подсветку, например, из газовой зажигалки с фонариком, которая стоит копейки, или ещё из чего-нибудь с автономным питанием, но я решил не загромождать конструкцию и использовать питание веб-камеры, которое подаётся по USB кабелю от компьютера.
Для питания будущей подсветки, с USB кабеля, которым соединяется веб-камера с компьютером, я вывел два провода с мини-разъёмом (папа) – «+5v, от красного провода USB кабеля» и «-5v, от чёрного провода».
Чтобы минимизировать конструкцию подсветки, я решил использовать LED-светодиоды, которые выпаял из ленты LED-подсветки от разбитой матрицы ноутбука, благо, такая лента у меня давно лежала в «загашнике».
Изготовив при помощи ножниц, подходящего сверла и напильника кольцо нужного размера из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита и, вырезав с одной стороны кольцА дорожки для пайки LED-светодиодов и гасящих SMD-резисторов номиналом 150 ом, (в разрыв плюсового провода питания каждого светодиода поставил резистор 150 ом) спаял нашу подсветку. Для подключения питания с внутренней стороны кольца припаял мини-разъём (мама).
Чтобы соединить подсветку с объективом я применил (неиспользуемую для крепления стёкол объектива) круглую гайку с резьбой, которую припаял к внутренней стороне кольца подсветки (вот для чего я взял именно двухсторонний стеклотекстолит).
Итак, электронно-оптическая часть USB-микроскопа готова.
Теперь необходимо подумать о подвижном механизме для точной настройки резкости, подвижном штативе, основании и рабочем столике.
В общем, осталось придумать и создать механическую часть нашей самоделки.
Поехали…
2. В качестве подвижного механизма для точной настройки резкости я решил взять устаревший механизм для чтения дискет (в народе его называли «флопповод»).
Для тех, кто не застал сие «чудо техники», выглядит он вот так:
Короче, после полной разборки этого механизма, я взял ту часть, которая отвечала за движение считывающей головки, и, после механической доработки (обрезки, спиливания и обработки напильником) получилось вот что:
Для перемещения головки в флопповоде использовался микродвигатель, который я разобрал и взял из него только вал, закрепив его обратно на подвижный механизм. Для удобства вращения вала, на его конец, который был внутри корпуса двигателя, я надел ролик от скроллера старой компьютерной мышки.
Всё получилось, как я хотел, движение механизма было плавным и точным (без люфтов). Ход механизма составил 17 мм, что идеально для точной настройки резкости микроскопа при любом фокусном расстоянии оптики.
При помощи двух болтов М2 я закрепил электронно-оптическую часть USB-микроскопа на подвижный механизм для точной настройки резкости.
Создание подвижного штатива у меня не вызвало особых трудностей.
3. С времён СССР у меня в сарае валялся увеличитель УПА-63М, детали которого я и решил использовать. Для стойки штатива я взял вот такую готовую штангу с креплением, которая была в комплекте увеличителя. Данная штанга изготовлена из алюминиевой трубки с наружным ø 12 мм и внутренним ø 9,8 мм. Для её крепления к основанию я взял болт М10, ввернул его на глубину 20 мм (с усилием) в штангу, а остальную часть резьбы оставил, отрезав шляпку болта.
Крепление пришлось немного доработать, чтобы соединить его с подготовленными во 2 пункте деталями микроскопа. Для этого конец крепления (на фото) я изогнул под прямым углом и в отогнутой части просверлил отверстие ø 5,0 мм.
Далее всё просто – болтом М5 длиной 45 мм через гайки соединяем предварительно собранную часть с креплением и надеваем на стойку, закрепив стопорным винтом.
Теперь основание и столик.
4. С давних времён лежал у меня кусок полупрозрачной пластмассы светло-коричневого цвета. Поначалу я думал, что это оргстекло, но при обработке понял, что нет. Ну, да ладно – решил я его применить для основания и столика моего USB-микроскопа.
Исходя из габаритов ранее получившейся конструкции, и желании сделать большой столик для надёжного крепления плат при пайке, я вырезал из имеющейся пластмассы прямоугольник размером 250х160 мм, просверлил в нём отверстие ø 8,5 мм и нарезал резьбу М10 для крепления штанги, а так же отверстия для крепления основания столика.
К нижней части основания приклеил ножки, которые вырезал из подошвы от старых ботинок самодельным сверлом.
5. Столик выточил на токарном станке (на моём бывшем предприятии, у меня, конечно же, нет токарного станка, хотя есть 5-й разряд токаря) размером 160 мм.
В качестве основания для столика взял подставку для выравнивания мебели относительно пола, она отлично подошла по габаритам и выглядит презентабельно, к тому же, мне её подарил знакомый, у которого этой фурнитуры, «как у дурака махорки».
Хотите, не приобретая сложного микроскопа, наблюдать интереснейшую жизнь простейших водорослей и других невидимых обитателей капли стоячей воды, проникнуть взором в тайны клеток растений _разглядеть красные кровяные шарики? Хотите увидеть, как выглядят чудесные чешуйки крыльев бабочки, мельчайшая цветочная пыльца при сильном увеличении? Если вы любите делать все своими руками, то смастерить 200— 500-кратный микроскоп не представит для вас никакой трудности. Микроскоп оригинальный — без единой стеклянной линзы (у обычного их несколько). Главной оптической частью его служит жестяная пластинка с небольшим отверстием в 0,3—2,5 мм, в которое помещается капля воды или, лучше, глицерина удерживаемая капиллярным притяжением. Если отверстие хорошо обработано, капля принимает форму правильной, сильно выпуклой линзы. Через эту единственную, но зато очень сильную “линзу” и рассматривается при проходящем свете прозрачный или достаточно малый объект, который помещается на расстоянии 0,2—3 мм от линзы, в зависимости от ее увеличения. Жестяная пластинка с каплей удерживается верхней Деревянной колодкой, которую можно поднимать и опускать с помощью винта. Колодка укреплена шарнирно на стойке. На другой, расположенной чуть ниже неподвижной колодке укреплена склеенная из бумаги трубка, в которую вставлена еще одна подвижная трубка, закрепляемая винтом. К этой трубке сверху приклеен круглый неподвижный столик из пластмассы с отверстием в 6—8 мм, по которому перемещается в двух горизонтальных направлениях с помощью винтов и пружины еще один подвижный квадратный пластмассовый столик. Металлическая скобка препятствует его поднятию и соскакиванию. Отверстие в этом столике делается большее. Сверху к квадратному подвижному столику приклеивается круглая пластина тоже с широким отверстием. На нее кладут предметное стекло. Диаметр столиков и пластины не должен превышать 50 мм. Для предохранения жидкостной линзы от пыли и от деформации ее защищают кусочком чистой целлулоидной пленки, которую приклеивают к небольшой пластмассовой шайбе. К верхней подвижной колодке для удобства прикрепляется круглый, диаметром 30 мм, окулярный щиток с отверстием для глаза. Щиток при замене объектива можно сдвигать в сторону. Объект освещается снизу подвижным зеркалом сквозь диафрагму, снабженную отверстиями от 2 до 15 мм обеспечивающими значительное улучшение качества изображения, если диафрагма помещена не ближе 100 мм от объекта. Центральная стойка укрепляется неподвижно в подставке. Объект, который надо рассмотреть, помещают на стекле, не выходящем за пределы столика. Для получения хорошего изображения особенно важно тщательно обработать отверстие для капли в пластинке, так как даже небольшая неправильность отверстия, незаметный завал или заусеницы искривят каплю и испортят изображение. Поэтому при сверловке и обработке отверстия его качество необходимо постоянно проверять с помощью сильной лупы. Чтобы капля не растекалась, пластинку смазывают вазелином и затем почти насухо протирают. Пластинка и глицерин должны быть безукоризненно чистыми: мельчайший сор в глицерине осядет на дно или всплывет наверх капли и превратится в туманное пятно в самом центре поля зрения. Для большего увеличения нужно применять отверстия меньшего диаметра. Лучше сделать набор пластин с отверстиями от 0,3 до 2,5 мм. При умелом обращении микроскоп может дать увеличение до 700 раз. Каждый любитель мастерить может за короткое время изготовить такой прибор из небольших кусочков дерева, пластмассы, жестяной банки и нескольких шурупов.
"Техника Молодежи", 1960 г., №1, Гребенников В.С.
Перед вами рисунки очень простенького карманного микроскопа, которым удобно пользоваться в походе. Для его изготовления вам не потребуется никаких дефицитных деталей, даже линзы. Ее заменяет... капля воды. В деревянном бруске (40x70x20 мм) вы просверливаете (вытачиваете) сквозное отверстие диаметром 8 мм и красите его изнутри черной гуашевой краской. Это тубус микроскопа. Он должен точно располагаться относительно осевых линий бруска. Затем вырезаете из жести (от консервной банки) два диска одни для диафрагм, другой для объективов. Приклепывал диафрагмовый диск к скобе, помните: 1) что он должен так плотно прижиматься к ней, чтобы не было бокового подсвечивания в тубус, и 2) что осевая линия тубуса должна совпадать с отверстиями диафрагм. Фокусирующая планка прикрепляется к бруску (основе микроскопа) также при строгом соблюдении осевого совмещения центров линз с центром тубуса. К изготовлению объективного диска отнеситесь с особой тщательностью: от чистоты проделанных отверстий зависит качество работы микроскопа. Разметив диск по чертежу, проколите в нем отверстия и разверните их шилом. Образовавшиеся заусенцы заточите на бруске. Отверстия должны быть правильной формы и нужного диаметра и, самое главное, должны иметь скос (фаску), необходимый для образования сферы капли. Цековка отверстий направлена наружу. Крепится объективный диск к фокусирующей планке заклепкой с шайбой. Перед тем как пользоваться микроскопом, тщательно протрите объективный диск тряпочкой, а края отверстий, предназначенных для водяных линз, смажьте слегка каким-либо жиром, тогда капельки воды не будут растекаться. Предметные стекла (15x70 мм) вырежьте из фотоплас-тинки. Между ними поместите рассматриваемый предмет и оба стекла вдвиньте в гнездо бруска так, чтобы рассматриваемый предмет оказался против смотровой линзы. Затем заостренным концом спички наберите чистой воды и коснитесь им обоих отверстий объективного диска. Попав в отверстия, капли примут форму двояковыпуклых линз. Так вы получите жидкостные объективы микроскопа. Не допускайте, чтобы капли растекались по поверхности диска. Готовый микроскоп поднесите к глазу жидкой линзой и направьте тубус в сторону источника света. Лучи света, пройдя через отверстие в диске и через рассматриваемый предмет, попадут в глаз. Вращая болтик, вы можете перемещать объективный диск ближе или дальше от рассматриваемого предмета и тем самым добиваться наилучшей резкости изображения. Степень увеличения можно менять, если, поворачивая объективный диск, устанавливать против рассматриваемого предмета то одну, то другую линзу. Наилучшее увеличение даст линза-капля, помещенная в отверстие меньшего диаметра. Диск с диафрагмовыми отверстиями облегчает настройку и дает яркость и четкость рассматриваемого предмета. На ветру, в жаркие дни капли воды быстро испаряются, поэтому в отверстия время от времени приходится пускать новые капли воды. Воду можно заменить чистым глицерином.
С. Вецрумб
ж. Юный Техник 1962, №8, стр. 74-75.
Loading...