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
Давно известно, что простенькие безделушки, собственноручно сделанные родителем для своего ребятенка, ценятся им куда выше, нежели хитроумные покупные подарки. При этом авторитет старшего в глазах малолетки заметно возрастает. Одну из подобных рукотворных «мелочей» и предлагаем здесь вниманию читателя. Речь пойдет о несложном оптическом приборе из «породы» микроскопов. Способность увеличивать последнего намного превышает возможности самой сильной лупы, микроскоп позволит ребенку увидеть массу интересного, рассматривая, например, насекомых и растения, а взрослому поможет при необходимости оценить качество заточки режущего инструмента.
Самодельный микроскоп из оптики от старого фотоаппарата
В самодельном микроскопе использованы два готовых оптических узла - штатные объективы: от малоформатного фотоаппарата (типа «ФЭДа», «Зенита») и до съемочной восьмимиллиметровой кинокамеры. Добыть кинооптику вполне реально, поскольку тысячи любительских киноаппаратов осели мертвым грузом после массового распространения электронной видеотехники.
Итак, как же из фотоаппарата сделать микроскоп?
Для нашего микроскопа был взят объектив «Зоннар» (от немецкой камеры) с фокусным расстоянием 10 мм, на который возложили роль окуляра микроскопа. В качестве объектива самоделки подошел объектив «Индустар-50» от старого «ФЭДа». Еще понадобилось удлинительное кольцо №4 с присоединительной резьбой М39х1 (самое длинное), применяемое при макросъемке. Если использован объектив от «Зенита», потребуется кольцо №3 с резьбой М42х1. Фото- и кинообъективы объединяют в единое оптическое целое с помощью жесткого светонепроницаемого тубуса. Удлинительное кольцо послужит связующим звеном между объективом , тубусом и подставкой. Для сопряжения миниатюрного кинообъектива с задним концом тубуса подойдет верхняя коническая часть (вместе с горлышком) подходящей пластмассовой бутылочки от напитков или парфюмерных снадобий.
Наш оптический прибор в собранном виде показан на рисунке. Подставка изготовлена из тонкой доски либо многослойной фанеры толщиной 6...10 мм. Для кронштейна подойдет алюминиевая полоска шириной до 50 мм и толщиной 1...1,5 мм. Можно сделать кронштейн из пары пластинок из текстолита, связав их между собой и с подставкой уголками из алюминия. Желательно придать кронштейну форму, обеспечивающую оптическому узлу удобный для «работы» наклон. Тубус, склеенный из картона, на корпусе удлинительного кольца фиксируют на клею. Длина тубуса зависит от размеров и формы горловины от пластмассовой бутылочки (при этом отрезать горловину следует так, чтобы ее цилиндрическая часть оказалась длиной не менее 20 мм, что обеспечит при стыковке соосность оптических узлов). В горлышке горловины укрепим киносъемочный объектив, например, от простейшей съемочной камеры «Спорт» (любой модификации).
Фокусирование оптической системы на объекте наблюдения осуществляется с помощью дистанционного кольца фотообъектива. Тубус лучше изготовить составным (из отдельных секций, входящих с легким трением одна в другую), что расширит пределы фокусировки. Внутренние поверхности тубуса и горловины желательно покрыть черной матовой краской. Если оснастить прибор столиком для поддержки предметного стекла и зеркальцем, появится возможность рассматривать объекты в проходящем свете.
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».
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.
Наткнулся на просторах Интернета на интересную заметку от том, как сделать из смартфона микроскоп. Процесс в ней был описан очень подробно и доступно - автор действительно хорошо разбирался в том, о чём писал. Мне даже захотелось прочитать остальные его заметки. Но какое разочарование постигло меня, когда я обнаружил, что заметка переводная и заимствована с немецкого сайта.
В среде творческой интеллигенции заимствование идей особо не осуждается. Вот и мне захотелось повторить зарубежный опыт и написать более подробный материал. Повторить конструкцию стола для смартфона несложно. Стол можно сделать за один вечер, если запастись всем необходимым.
В ближайшем хозяйственном были куплены четыре болта М8 х 100 мм, гайки М8 и пара «барашков».
Превратить смартфон в микроскоп очень просто: надо наложить маленькую линзу на объектив фотокамеры. Линзу можно вынуть из старого CD-привода или из лазерной указки, купленной в ближайшем киоске. Но когда вы закрепите линзу на смартфоне. то столкнётесь с одной проблемой: ровно удерживать смартфон на небольшом расстоянии от объекта съёмкиочень сложно из-за маленькой глубины резкости. Вот тут и надо начинать делать специальный стол.
Основание стола сделано из обрезка доски толщиной 20 мм. По углам просверлены отверстия под болты диаметром 8 мм. Оргстекло толщиной 3 мм добыл на работе -позаимствовал канцелярскую подставку. Из неё вырезал крышку для стола, на которой будет
лежать смартфон. Так же, как в основании, в крышке просверлены отверстия под болты. Из той же подставки вырезан предметный стол для размещения объектов изучения.
Закрепляем крышку. Она опирается на четыре гайки и гайками фиксируется сверху.
Вставляем болты в отверстия в основании. Их головки будут ножками стола.
Фиксируем болты гайками.
Теперь устанавливаем предметный столик. Столик опирается на два барашка, ими же регулируется его высота.
Под линзу в крышке просверлено отверстие. Даже два, поскольку мне удалось найти две разные линзы. Отверстие сверлится диаметром, меньшим чем диаметр линзы, а потом круглым напильником растачивается до нужного размера. Место для отверстия под линзу надо выбрать, приложив смартфон к крышке и отметив фломастером положение объектива камеры.
Делаем отверстие коническим (оно сужается книзу) - тогда линза ложится в отверстие и не проваливается. Закреплять линзу ничем не надо.
Визуально стёклышко для скрапбукинга даёт весьма приличное увеличение.
В прошлом году я назаказывал на «Али» разных стекляшек для шкатулок. Пакетик с 20 прозрачными кабошонами диаметром м мм стоил около доллара. Этот кабашон и был использован как линза.
Цветок мака, тычинки. Съёмка на солнце без стола, с руки. Оценка увеличения - 30…40х.
Первый объект исследования - денежная купюра. Закрепляем сторублёвку на предметном столе. Совмещаем объектив с линзой, включаем режим фотокамеры и кладём смартфон на крышку. Дальше с помощью барашков регулируем положение предметного столика, пытаясь добиться максимальной резкости изображения.
Сторублёвая купюра. Картинка получилась достаточно чёткой, изображение слегка расплывалось только по краям. Оценка увеличения - 30…40х.
Одуванчик под микроскопом. Съёмка без стола, с руки. Оценка увеличения - 30,..40х.
ЛИНЗА ИЗ ЛАЗЕРНОЙ УКАЗКИ СВОИМИ РУКАМИ
Качество снимков микромира всё-таки хотелось улучшить. «Наверное, если использовать настоящую линзу, изображение будет лучше». - подумал я. По дороге с работы купил в газетном киоске лазерную указку за 150 руб.
Микрошрифт на 500-рублёвой купюре: по краям изображение слегка расплывалось. Оценка увеличения - 60…80х.
Мелкий речной песок. Очень красивый снимок получился!
Разобрал девайс и добыл маленькую линзочку. Пригодилась и мягкая прокладка из указки.
Линза с прокладкой замечательно встала на место кабашона. Осталось только совместить с ней объектив камеры. Что удивительно, смартфон сам наводит объектив на резкость, учитывая ещё один оптический элемент. Как он это делает, для меня осталось загадкой.
Экспериментируя с кабашоном. я совсем забыл, что у хорошего микроскопа должна быть штатная подсветка. Чем лучше освещён объект, тем качественнее получится снимок. Тут и пригодился мощный светодиодный фонарик из набора для выживания. Меняя угол освещения объекта, я добился большей резкости изображения.
Фрагменты комара, который хотел меня укусить. Съёмка в отражённом свете, оценка увеличения - 60…80х.
Послесловие
Сделайте микроскоп на даче - приоткройте детям окно в микромир! Возможно, этот опыт определит их будущую специальность.
МИКРОСКОП ИЗ ТЕЛЕФОНА СВОИМИ РУКАМИ – ВИДЕО В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ
Модные мужские солнцезащитные очки от Kdeam Поляризованные мужские классические солнцезащитные…
541.41 руб.
Бесплатная доставка