DIY для детей. Собираем USB-микроскоп

• DIY или Сделай сам

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.

Увеличиваем

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

Видео процесса сборки:

Бюджет:

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

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:

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.

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».

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:

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.

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.

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.

Оптические микроскопы существуют уже очень много лет, долгие годы ученые и любители наблюдали макромир своими глазами через окуляры этих приборов. Но не стоит забывать, что прогресс не стоит на месте с появлением компьютеров и других цифровых устройств, все изменилось. У пользователей появился вопрос: «Можно ли подключить оптический микроскоп к компьютеру и как это сделать?» На этот вопрос есть однозначный ответ, такая возможность есть, при этом нет необходимости функционального преобразования микроскопа. Сейчас на рынке появились так называемые системы визуализации для микроскопа. Система визуализации это общее название для устройств позволяющих выводить изображение получаемое микроскопам на экран монитора. Такие системы представлены на рынке разнообразными устройствами: видоокуляры, цифровые микроскопы, USB-микроскопы и так далее.

Цифровая окулярная камера

Окулярная камера (видеоокуляр) – цифровая камера, которую без труда можно установить вместо стандартного окуляра микроскопа. Стандартный окуляр имеет диметр 23.2мм (C-mount), если Ваш микроскоп оснащен не стандартным окуляром, необходимо воспользоваться переходными кольцами различных диаметров.

Окулярные камеры различны по своим характеристикам и исполняемым функциям. Продукция компании ToupTek делит окуляры на два типа: компактные окулярные камеры и цифровые камеры. Компактные камеры имеют небольшой размер и просты в использовании, все настройки проводятся автоматически. Такие камеры прекрасно подойдут для ознакомления с технологией и для исследователей любителей. Более серьезные камеры позволяют проводить ручную настройку (баланс белого, яркость и так далее) через специализированную программу ToupView. Представляем Вашему выбору камеры с различными характеристиками (разрешение матрицы, вид матрицы, интерфейсы передачи данных и так далее)

Подключение микроскопа к компьютеру

Микроскопы бывают трех типов: монокулярные, бинокулярные и тринокулярные. Для установки окуляра в монокулярные и бинокулярные микроскопы необходимо:

• Установить на компьютер специализированное ПО ToupView (поставляется в комплекте, так же доступно для скачивания на нашем сайте)
• Извлечь оптический окуляр, и на его место установить видеоокуляр
• Подключить видеоокуляр к компьютеру по соответствующему интерфейсу (чаще всего USB), подождать пока пойдет первая настройка и установка драйверов устройства.
• Выбрать устройство в списке доступных камер, через программу ToupView

Для тринокулярных микроскопов порядок подключения такой же. Отличие в том, что такие микроскопы оснащены специальным разъемом для видеоокуляров и могут быть использованы одновременно как цифровой и оптический микроскоп.

Подключить микроскоп к компьютеру совсем несложно при наличии качественного оборудования.

Микроскоп - очень важная и полезная вещь. Возможно, на первый взгляд это может показаться не так, но если вдуматься, то становится понятно, что данный прибор просто необходим во многих отраслях. Он не просто помогает рассмотреть невидимые глазу предметы, а открывает целый неопознанный мир. На сегодняшний день невозможно представить какие-либо исследование в науке, медицине, промышленности без микроскопа.

Современные приборы устроены таким образом, что полученное увеличенное изображение сохраняется и передается на персональный компьютер. Результат исследования можно подробно рассмотреть и изучить на мониторе. Для того чтобы такой вариант стал доступен, цифровая камера подключается к микроскопу специальным адаптером.

Определившись с выбором микроскопа и цифровой камеры, можно посмотреть , пользователь часто интересуется: каково будет увеличение на мониторе компьютера, как его рассчитать?

Максимальное увеличение микроскопа рассчитывается по формуле: значение увеличения объектива умножают на значение увеличения окуляра. Например, изображение, полученное из микроскопа с параметрами объектива 4х и окуляра 10х, будет в 40 раз больше исследуемого предмета.

Но есть несколько нюансов при расчетах величин увеличения. При рассмотрении изображения на мониторе окуляр не используется, а применяется дополнительная линза - адаптер. Помимо этого, картинка сначала проецируется на матрицу камеры, а за тем передается на экран. Поэтому, для получения наиболее корректного результата, вводятся дополнительные величины.

Величины для настройки монитора

Первая - увеличение адаптера . С учетом того, что сенсор камеры обычно меньше, чем поступающая с микроскопа картинка, используется уменьшающий адаптер (с увеличением меньшим единицы). К примеру, при применении камеры с форматом чувствительного элемента 1/2" используют адаптер 0.5х.

Вторая величина - соответствие размеров сенсора и монитора компьютера . Для ее расчета вводится специальный индекс увеличения. Он определяется довольно просто: размер диагонали монитора разделить на размер матрицы камеры. Возьмем стандартный монитор с диагональю 19" и камеру с сенсором 1/2". Для удобства расчетов дюймы переведем в миллиметры (1 дюйм = 25.4 мм), итого 19 * 25.4 = 482.6мм - это размер экрана. Диагональ сенсора можно определить из ниже приведенной таблицы:

• сенсор 1/3"- диагональ 6 мм;
• сенсор 1/2,5"- диагональ 7 мм;
• сенсор 1/2"- диагональ 8 мм;
• сенсор 2/3"- диагональ 11 мм;
• сенсор 1"- диагональ 16 мм.

В нашем случае камера имеет диагональ 8 мм, из чего следует, что индекс увеличение получаем такого размера: 482.6/8 = 60.325

С учетом всех выше перечисленных параметров, мы получаем итоговое увеличение монитора: объектив 4х * адаптер 0,5 * индекс увеличения (4*0.5*60.325). Итого получается число 120.65, что означает увеличение в 120,65 раз.

Стандартный биологический микроскоп имеет в комплекте объективы 4х, 10х, 40х, 100х. Соответственно, подставив в формулу каждое значение поочередно, мы получаем увеличенные изображения на мониторе в 120, 300, 1200, 3000 крат!

Исключением из данной формулы являются просчеты величин, получаемых со стереоскопических микроскопов, которые имеют плавный зум.

Для корректных расчетов вводится дополнительный множитель - увеличение трансфокатора.

Для сравнения возьмем все предыдущие параметры величин неизменными, только микроскоп поменяем на стереомикроскоп. Например, популярную модель Альтами СМ0745-Т. Без использования дополнительных расширяющих диапазон увеличения линз, (0.37х, 0.5х, 0.7х, 1.5х, 2х) с увеличением объектива равном единице. Минимальное значение трансфокатора этой модели - 0.7х. Теперь остается перемножить все просчитанные ранее величины с учетом нового значения: 1 х 0.7 х 0.5 х 60.325 = 21.11х. Если установить трансфокатор в максимальное положение (4.5), то получается: 1 х 4.5 х 0.5 х 60.325 = 135.73х. Если дополнительно применяются еще какие-либо линзы, то в данной формуле значение их увеличения подставляется вместо объектива 1х.

Цифровой биологический микроскоп Levenhuk D70L Digital предназначен для изучения прозрачных микропрепаратов и исследования непрозрачных предметов по методу светлого поля. Он отлично подойдет для обучения школьников и студентов – изображение не нужно рассматривать в окуляре, оно в режиме реального времени выводится на ЖК-монитор .

Качественная оптика обеспечивает яркое и контрастное изображение. С помощью такого микроскопа можно быстро и продуктивно проводить практические и лабораторные работы по биологии, ботанике и другим наукам, требующим микроскопических исследований.

Качественная оптика
Высокое качество изображения обеспечивается использованием только стеклянных оптических элементов, на которые нанесено многослойное просветляющее покрытие. Это позволяет обеспечить максимальную яркость, контрастность изображения и отсутствие искажений по всему полю зрения. Микроскоп позволяет получать увеличения 40, 100 и 400х.

ЖК-монитор вместо окуляра
Микроскоп воспринимает изображение микропрепаратов с помощью 2 Мп камеры и выводит его на ЖК-монитор диагональю 3,6” (9,1 см) в реальном времени. Это облегчает групповую работу с микроскопом – изображение сразу же видят все присутствующие.

Возможность быстрой смены увеличения
Микроскоп снабжен револьверной головкой для объективов, что позволяет изменять используемое увеличение в процессе работы буквально за несколько секунд. Для этого понадобится только повернуть револьверную головку вокруг оси.

Встроенная подсветка
В микроскоп встроены два осветителя, которые обеспечивают достаточную освещенность микропрепаратов даже при работе в темном помещении. Используются светодиодные осветители – они более экономичны и имеют огромный ресурс по сравнению с лампами накаливания (десятки тысяч часов ). Осветители могут быть включены как вместе, так и по отдельности, их яркость регулируется, что позволяет подобрать оптимальные условия освещенности для каждого микропрепарата.

Возможность наблюдения непрозрачных предметов
Наличие верхнего осветителя дает возможность изучать непрозрачные объекты в отраженном свете. Это позволит рассмотреть микроструктуру таких привычных и обыденных вещей как лист бумаги, монета и т.д.

Особенности :
— Стеклянная просветленная оптика
— Возможность сохранять изображения на карту памяти
— Увеличение до 400x
— Камера разрешением 2 Мпикс
— ЖК-дисплей с диагональю 3,6″ (9,1 см) и матрицей Мпкс КМОП
— Встроенные светодиодные осветители
— Позволяет исследовать непрозрачные объекты
— Револьверная головка для объективов
— Механическая длина тубуса 160 мм

Комплект поставки :
— Штатив с фокусировочным механизмом
— Основание с встроенным осветителем
— Кронштейн с предметным столиком
— Револьверное устройство с объективами
— ЖК-дисплей, слот для карты памяти
— Диск с диафрагмами
— Осветительная линза нижняя / верхняя
— Окуляр 10x
— Объективы 4х, 10х, 40х
— Переходник под окуляр
— Набор для опытов Levenhuk K50
— Кейс для транспортировки
— Адаптер питания от сети
— Инструкция по эксплуатации и гарантийный талон

И напоследок «Обзор микроскопа Levenhuk 2L NG »