Как сделать микроскоп в домашних условиях. Как сделать карманный микроскоп для детей в домашних условиях. Как смастерить самодельный микроскоп

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».

Всегда любил биологию, но никогда не было у меня микроскопа, и вот решил обзавестись, чтобы полюбоваться на микромир вместе с подрастающим поколением, ну и возможно отснять основной чип приставки 3DO между делом.

Выбирать сам оптический прибор долго не пришлось, выбор пал на микроскоп Альтами 104 , это отечественный микроскоп, моя модель с 2000 кратным увеличением (больше оптика не дает, что бы там не писали - это цифровая туфта). Цена его очень даже невысокая, мне он обошелся 12800 рублей (май 2015). Не знаю как импортные аналоги, по сравнению с ним, но я доволен как слон =) Сомневаюсь, что можно сделать прибор сколько-нибудь лучше за эти деньги. Заказывал у производителя, поскольку так и быстрее и дешевле и наверняка надежней: http://www.altami.ru .

Микроскоп Альтами 104

Для тех кто тоже не нашел как отрегулировать световое поле микроскопа, подсказываю: снимите окуляр (если поспешили его нацепить), диафрагму на минимум и выставьте конденсатор регулировочными болтами так, чтобы пятно было по центру, затем больше эти винты не трогайте.

Пятно по которому регулировать

Разумеется смотреть в микроскоп (тем более в монокулярный) тяжело и хочется все выводить прямо на монитор. Однако камера для микроскопа сопоставима с ценой самого микроскопа. И я решил ее пока не брать, а попробовать сделать самому. О чем я сейчас и поведаю во всех деталях =)

Кроме микроскопа вам понадобится веб-камера, желательно с хорошей матрицей, я использовал Logitech C270 (в свое время по 700 р. брал несколько штук, специальная камера для микроскопа с аналогичным разрешением стоит 9000 р.). Очень удобна тем, что фокус этой камеры регулируется механически, хотя наверняка и в других это тоже возможно - просто не разбирал, не знаю.

Веб-камера Logitech C270

Еще вам понадобится отвертка, пробка от пластиковой бутылки, пара мелких шурупов (миллиметров пять длиной), а так же желательно иметь под рукой клеевой пистолет (Glue Gun), пару стяжек и бур на подобие, как у зубных врачей =) Итак приступим!

Первым делом, нужно уменьшить вес камеры, поэтому нужно снять крепежную часть камеры. Выдергиваем торцевые декоративные заглушки с поворотного механизма и выкручиваем шуруп, затем выдавливаем вал и камера становится словно пушинка.

Разбор крепежного механизма

Далее необходимо снять переднюю панель камеры, чтобы добраться до настройки фокуса. Для этого надо сдернуть декоративную панельку, а затем выкрутить пару винтиков и снять основную пластиковую панель, за которой находится нехитрая начинка.

Вскрытие камеры

Теперь нам нужна насадка на окуляр, и ее роль нам сыграет обычная пробка от пластиковой бутылки! Она идеально подходит по диаметру и внутри у нее есть упор, чтобы вплотную к оптике не прижиматься - лучше не придумаешь, нужно лишь срезать резьбу и просверлить дырку радиусом 3 плюс минус миллиметра. Я для этого использовал дрель с гибкой подводкой, в качестве насадки использовал маленький бур. Если у вас в хозяйстве этого нет, возьмите обычный нож и аккуратно срежьте резьбу, а отверстие сделайте обычным сверлом, ну или еще как проковыряйте. Лоскутки пластика можно опалить огнем, чтобы не болтались, затем необходимо выровнять верх пробки, например камнем.

Подготовка пробки

Насадите готовую пробку на окуляр и прислоните камеру с одетой основной панелью, если потребуется отрегулируйте фокус (не спеша, потихоньку, как можно точнее). А еще, заклейте светодиод в камере, например, изолентой, чтобы не светил куда не надо.

Далее необходимо прикрутить основную панель камеры к пробке, для этого я использовал шурупы, можно на клей наверное посадить, но нужно точно выставить камеру, поэтому шурупы предпочтительней, сначала выставить один, может не с первого раза. Примерить, возможно подстроить относительно первого шурупа и только потом зафиксировать вторым. Если наклон не оптимальный, вставить распорочки из кусочков пластика, или чего-то, что есть под руками. Затем выполнить генеральную примерку.

Крепление панели к пробке

Теперь осталось зафиксировать результат, для этого можно воспользоваться клеевым пистолетом. Здесь же рекомендую подклеить стяжку или другой гибкий кусочек пластика в качестве фиксаторов, это необходимо для того, чтобы зафиксировать окуляр, чтобы изображение у вас не вертелось, вслед за проводом веб-камеры, можно даже несколько таких стяжек, ну или еще как придумаете. Пролить вокруг клеем и дать застынуть.

Готовая цифровая насадка

Теперь установим все это на окуляр микроскопа, притянем затянем стяжкой фиксатор к трубе окуляра и наслаждаемся микромиром! Весь процесс занимает не более часа, статью дольше писал.

Микроскоп в сборе

В целом должен сказать, что специальная насадка предпочтительней, поскольку она не пытается адаптироваться к освещению, что при некоторых параметрах работы микроскопа приводит к автонастроечному дребезгу в изображении, возможно это регулируется в веб-камерах, еще не разбирался. Да и откалибровано все точно на заводских насадках, без всяких винтиков. Но тем не менее для любителей результат очень даже ничего, правда препарат делал наспех на старом стекле грязными руками - поэтому столько мусора на картинке =)

Какая-то бактерия на клетках лука

Меня как пользователя windows 7, после ХР ждал неприятный сюрприз - в 7-ке убрали веб-камеры из "моего компьютера", т.е. штатных средств глянуть на результат нет, поэтому не обошлось без попрограммировать =) Распакуйте в любое место и запустите экзешник.

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.

Простейший электронный цифровой микроскоп можно сделать своими руками используя старый телефон с камерой, хотя все же лучше использовать смартофон (в нашем случае iphone) и экран больше и камера лучше.

Общая увеличительная способность микроскопа может составлять до 375 раз в зависимости от количества и класса используемых линз.
Кстати, сами линзы при изготовлении микроскопы мы взяли из старенькой лазерной указки, но если у вас таковой не имеется, то их можно купить по дешевке в любом китайском интернет магазине.

Себестоимость самодельного микроскопа не превышает 300 рублей, если брать в расчет стоимость материалов:

Материалы для изготовления

Полный список необходимых материалов для проекта:

Изготовление

1) Разборка лазерной указки и извлечение линзы.

Для этого используем самую дешевую указку, поэтому не покупайте для этого дорогие модели. В общей сложности понадобится 2 линзы. (Этот шаг можно пропустить, если вы купите в магазине саму линзу).

Для разборки указки откручиваем заднюю крышку и вынимаем батарейки. Все внутренности извлекаем с помощью простого карандаша с ластиком. Линза находиться в объективе, и чтобы достать ее необходимо открутить кусок маленького черного пластика.

Сама линза состоит из тонкого полупрозрачного стекла, толщиной около 1 мм, можете приложить ее к камере телефона чтобы поэкспериментировать с увеличенной фотографией, сделать качественный фотоснимок очень тяжело, поэтому решил изготовить для микроскопа стойку фиксатор.

2) Изготовление основания корпуса.
Вход пошел кусок фанеры размерами 7 х 7 см, в котором сверлим 3 отверстия для стоек (болтов) Места сверлению отверстий показаны на фотографии метками.

3) Подготовка оргстекла и линз.
Вырезаем из оргстекла 2 куска размерами: 7 х 7 см и 3 х 7 см. На первом куске оргстекла сверлим 3 дырки по шаблону фанеры, это будет верхняя часть корпуса. На 2 куске сверлим 2 дырки по шаблону фанеры, это будет промежуточная полка микроскопа.
При сверлении оргстекла не давите сильно.

Теперь потребуется просверлить отверстия в оргстекле для линзы и объектива, для этого потребуется сверло D = D объектива или немного меньше. Финишную подгонку отверстия делаем с помощью круглых напильников или рашпилей.
Линзы необходимо встроить в просверленное отверстие в оба стекла.

4) Сборка корпуса.
Когда все детали микроскопа готовы, можно приступить и к самой сборке, но до этого остался еще 1 момент:
- необходимо снизу подать источник света, для этого в нижней части корпуса я просверлил отверстие для монтажа небольшого диодного светильника.

Приступаем к окончательной сборке. Закручиваем болты плотно к основанию.
Промежуточная стойка микроскопа с о 2 линзой должна помещаться вверх и вниз, чтобы можно было регулировать размер увеличения оптикой.

Для этого на 2 болта закручиваем гайки барашки, 2 шайбы и монтируем стекло с уже вклеенной линзой размером 3*7 см.

Затем устанавливаем верхнюю крышку, здесь уже используем обычные гайки, но ставим их и сверху и снизу.

Поздравляю, Вас вы только что сделали дешевый цифровой микроскоп, вот несколько фотоснимков сделанных с помощью него.

Видео инструкция по изготовлению и демонстрация работы

(на английском языке)