Как сделать своими руками микроскоп
Как сделать микроскоп в домашних условиях
Недавно мы рассказывали, как сделать микроскоп из веб-камеры, сегодня же мы поговорим о самостоятельном создании оптического микроскопа. Для этого обратимся к книге Льва Васильевича Померанцева «Юный техник-конструктор: Практическое руководство по изготовлению самодельных приборов». Она была издана в СССР в 1951 году, и в ней можно найти множество полезных советов по созданию разных технических устройств, в том числе и инструкцию, как сделать микроскоп своими руками.
Нам понадобятся:
Где все это найти?
Линзы берем в аптеке или добываем из двух дешевых луп, за остальным нужно сходить в строительный магазин. Если металлических трубок и пластинок под рукой нет, их можно заменить картонными, но это сделает микроскоп более хрупким.
Как сделать микроскоп в домашних условиях из всех этих предметов:
Конечно, это упрощенная схема микроскопа. В идеале еще нужно сделать штатив, предметный столик и подсветку. Но даже в таком виде микроскопом вполне можно пользоваться. Он дает небольшое увеличение, но вполне подходит для знакомства с микромиром. В него можно рассматривать насекомых, паукообразных, срезы растений и минералы.
Собрать микроскоп своими силами – это увлекательно и познавательно. Но для научного хобби мы все-таки рекомендуем выбирать любительские микроскопы, созданные известными оптическими компаниями. Они не так дорого стоят, но предлагают современный функционал и хорошие оптические возможности. В нашем интернет-магазине вы сможете найти микроскопы для разных видов наблюдений.
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Детский мир
Микроскоп является довольно сложным оптическим прибором, с помощью которого можно производить наблюдения за невидимыми или плохо видимыми невооружённым глазом объектами. Любознательным людям он позволяет проникнуть в тайны «микрокосмоса». Микроскоп можно попробовать сделать самим. Конструкций самодельных микроскопов довольно много и в этой статье мы рассмотрим одну из них.
Одна из наиболее удачных конструкций была предложена Л. Померанцевым. Для изготовления микроскопа вам нужно приобрести в аптеке или оптическом магазине две одинаковые линзы по +10 диоптрий, желательно диаметром около 20 миллиметров. Одна линза нужна для окуляра микроскопа, другая – для объектива. Но прежде давайте разберёмся в единицах измерения линз.
Что такое диоптрия линзы
Диоптрия – единица оптической силы (рефракции) линзы, обратная фокусному расстоянию. Одна диоптрия соответствует фокусному расстоянию в 1 метр, две диоптрии – 0,5 метра и т.д. Для определения числа диоптрий надо 1 метр разделить на фокусное расстояние данной линзы в метрах. И наоборот, фокусное расстояние можно определить, разделив 1 метр на число диоптрий. Фокусное расстояние линзы +10 диоптрий равно 0.1 метра или 10 сантиметрам. Знак плюс обозначает собирательную линзу, знак минус – рассеивающую.
Как смастерить самодельный микроскоп
Из бумаги склейте трубку длиной десять сантиметров по диаметру линз. Затем разрежьте её пополам, чтобы получились две трубки длиной по пять сантиметров. В них вставьте линзы.
В один конец каждой трубки вклейте картонное или склеенное из узкой полоски бумаги колечко с отверстием диаметром десять миллиметров. На это колечко изнутри положите линзу и прижмите её картонным цилиндриком, смазанным клеем. Внутри трубка и цилиндрик должны быть окрашены чёрной тушью. (Это надо сделать заранее)
Обе трубки вставьте в тубус – третью трубку длиной 20 сантиметров и таким диаметром, чтобы трубки окуляра и объектива входили в него туго, но могли передвигаться. Внутри тубус также должен быть окрашен в чёрный цвет.
На листе фанеры начертите две концентрические окружности: одну радиусом 10 сантиметров, другую радиусом 6 сантиметров. Получившийся круг выпилите, и разрежьте по диаметру на две части. Из этих полукругов сделайте корпус микроскопа С-образной формы. Полукруги соединяют тремя деревянными колодочками, толщиной 3 сантиметра каждая.
Верхняя и нижняя колодочки должны быть длиной по 6 и шириной по 4 сантиметра. Они выступают на 2 сантиметра за внутренний край фанерных полукругов. На верхней колодочке закрепите тубус с трубками и регулировочный винт. Для тубуса в колодочке вырежьте желобок, а для регулировочного винта просверлите сквозное отверстие и выдолбите квадратное углубление.
А — трубка с линзами; Б — тубус; В — корпус микроскопа; Г — соединительные колодочки; Д — регулировочный винт; Е — предметный столик; Ж — диафрагма; З — зеркальце; И — подставка.
Регулировочный винт – это деревянный стерженёк, на который туго насажен цилиндрик, вырезанный из резинки для карандаша или из намотанной изоляционной ленты. Лучше всего для этой цели использовать небольшой отрезок подходящей резиновой трубки.
Сборка винта производится так. Колодочку разрезаем по длине пополам. В отверстие одной половины продеваем стрежень винта, насаживаем на него, резиновый цилиндрик, затем другой конец продеваем в отверстие второй половины колодочки и склеиваем обе половины. Резиновый цилиндрик должен поместиться в квадратном углублении и свободно в нем вращаться. Колодочку с винтом приклеиваем к фанерным полукругам, сделав на концах их вырезы для стрежня винта. На концы стержня насаживаем ручки – половинки катушки от ниток.
Теперь тубус с трубками прикрепите к колодочке с помощью скобы, выгнутой из жести. Предварительно в скобе сделайте вырезы для винта и прибейте её или привинтите шурупами к колодочке.
Резиновый цилиндрик регулировочного винта должен плотно прижиматься к тубусу при вращении винта тубус будет медленно и плавно передвигаться вверх и вниз.
Микроскоп можно сделать и без регулировочного винта. В этом случае тубус достаточно приклеить к верхней колодочке, а наводить прибор на предмет только передвижением трубок с линзами в тубусе.
К нижней колодочке сверху прибейте или приклейте предметный столик – фанерную пластинку с отверстием диаметром около 10 миллиметров посредине. По бокам отверстия прибейте две выгнутые полоски жести – зажимы, которые будут придерживать стёклышко с рассматриваемым препаратом.
Снизу к предметному столику прикрепите диафрагму – деревянный или фанерный кружочек, в котором по окружности просверлите четыре отверстия разных диаметров: например, 10, 7, 5 и 2 миллиметра. Диафрагму закрепите гвоздём так, чтобы её можно было вращать и чтобы её отверстия при этом совпадали с отверстием предметного столика. С помощью диафрагмы изменяют освещение препарата, регулируют толщину пучка света.
Размеры предметного столика могут быть, например, 50х40 миллиметров, размер диафрагмы – 30 миллиметров. Но эти размеры можно или увеличить или уменьшить.
Ниже предметного столика к той же колодочке прикрепите зеркальце размером 50х40 или 40х40 миллиметров. Зеркальце приклеивают к дощечке, по бокам в неё забивают два гвоздика без шляпок (патефонные иголки). Этими гвоздиками дощечка вставляется в отверстие жестяной скобочки, привинченной шурупом к колодочке. Благодаря такому креплению зеркальце можно поворачивать – устанавливать с разным наклоном, направляя пучок света на отверстие предметного столика.
Третьей соединительной колодочкой корпус микроскопа прикрепите к подставке. Её можно вырезать из толстой доски любых размеров. Важно, чтобы микроскоп держался на ней устойчиво, не шатался. Снизу на колодочке вырежьте прямой шип, а в подставке выдолбите гнездо для него. Шип смажьте клеем и вставьте в гнездо.
Регулируют микроскоп, поворачивая зеркальце, передвигая винтом тубус и трубки с линзами в тубусе, увеличивая изображение в 100 раз и более.
Как сделать микроскоп в домашних условиях. Конструкция микроскопа из линз : 4 комментария
Сделаю такой ребенку, а то он мой рабочий микроскоп sititek постоянно берет для своих опытов. Я думаю, на первое время будет вполне достаточно и такой модели.
Думаю, ваш сын будет рад. Пусть и он участвует в создании микроскопа. Мы с моим младшим сыном делали такой микроскоп вместе и он был полностью в восторге больше от того, что помогал его делать, чем о наличии своего личного микроскопа в собственности 🙂
Собираем цифровой микроскоп для паяльных работ — лучше, чем делают китайцы
Чем хорош капитализм? – доступно почти всё, и за любую цену. Но часто, реальное качество и практичность, сильно отличается от заявленного в рекламе. Не обошла и такая маркетинговая «оптимизация», и цифровые микроскопы для паяльных работ – устройство выглядит красиво, картинки на экране нарисованы интересные, но сильно хромает практичность – разрешение и размер экранчика крохотные, расстояние от объектива до платы минимальное, часто паяльником и не подлезть, плату над обязательно класть на столик, заявлены какие-то нереальные возможности увеличения и разрешения, и стоит такое чудо не баксов 15, как и должно стоить, а стоит от 50 долларов и выше. Такая дискотека мне не подходила, поэтому, я решил сделать ход конём, и собрать всё с нуля, как всегда, минимизировав затраты, как физические, так и финансовые, и максимизировав качество конечного продукта.
Начну со списка необходимых компонентов.
ЖК монитор с удобной для вас диагональю – можно и 15 дюймов поставить, а можно и побольше. Для этой цели я купил 17 дюймовый ЖК монитор ($11)– на местной барахолке это было наиболее доступный вариант в шаговой близости от меня.
Советский объектив с фокусным расстоянием 40-60мм. Подходят практически любые, главное, чтоб стекло не было совсем убитым, и диафрагма работала.
Переходник с CS Mount на M42 (или М39, зависит от модели, купленного объектива)
Макрокольца на М42 или М39, опять, это зависит от модели выбранного объектива.
Что-то массивное, для использования в качестве подставки. Я использовал шасси от старого лабораторного твердомера, которое купил в пункте сдачи металлолома по цене этого самого металлолома по весу.
«Рука», на которой будет крепится камера. Я использовал кусок прямоугольной алюминиевой трубы сечением 5х2см и длиной около метра.
Угловой кронштейн, для поворота камеры, который крепится на «руке» и к которому крепится сама камера.
Винты, гайки, VGA кабель, скотч, и прочие «мелочи жизни», которые наверняка у вас уже есть.
А теперь, небольшая дополнительная информация по некоторым компонентам.
Монитор: В принципе, можно брать любой, даже с кинескопом (но он будет жутко мерцать, я пробовал). Но есть две особенности, на которые стоит обратить внимание – это формат экрана (обычный или широкий), и углы обзора (чем больше, тем лучше). Формат экрана в принципе, зависит больше от типа камеры – Большинство модулей умеют только соотношение сторон 4:3 и 5:4 и не умеют «широкие» разрешения, в результате, картинка выглядит растянутой. Так что если вы берёте модуль с «обычным» выходом, то и монитор надо брать соответствующий. Хотя, существуют и универсальные модули – сами выставляют нужный формат, в зависимости от информации, полученной с монитора. И второй, не менее важный момент – углы обзора монитора. Рекомендовать мониторы на IPS/PLS/MVA матрицах не буду по очевидно-финансовым причинам, но постарайтесь не покупать очень старый монитор, у них обычно, вертикальные углы просто ужасные, и на них, тёмные детали будут частично сливаться с фоном. Если же у монитора вертикальные углы плохие, вас эстетика не смущает, или монитор механически поддерживает переворот, то можно его повернуть на 180 градусов, а картинку повернуть в самой камере – картинка будет более «читаемой».
Модуль камеры: Не стоит гнаться за многомегапиксельным разрешением – у вас монитор с конечным разрешением в 1-2мегапикселя, и если купите модуль на 5мп, то улучшения картинки не получите, зато получите увеличение шумов, так как диагональ матрицы будет та же, но вот размер пикселей будет поменьше, и соответственно, шумов будет больше.
Модули камеры также можно поделить на два типа – с крепежными отверстиями (для посадки на стандартный штатив или фотовинт) либо без оных, для прямой «посадки» на микроскоп, объектив и так далее (у меня как раз такой). В принципе, это не столь уж и большая проблема, в моем конкретном случае, свелась к выкручиванию 4х винтов, сверлению кронштейна и закрепления камеры, но мое дело – предупредить.
Еще важный момент – какая посадочная резьба у модуля камеры. Большинство имеют стандартную, C/CS Mount резьбу, но могут быть и варианты. В моем конкретном случае, у камеры была посадочная резьба в 27мм, но после моего уточнения, продавец (бесплатно), дополнил посылку переходной шайбой на C mount.
Если же вам нужно большее увеличение, чем дают стандартные 50мм объективы, то стоит посмотреть в сторону 85мм и 135мм объективов – они обеспечат комфортную работу с типоразмерами деталей 0402 и 0201 соответственно. К сожалению, фокусное расстояние в 85мм в советских объективах представлено только светосильными и дорогими Гелиос 40-2, Юпитер-9, МС Волна-9, но можно взять объектив от фотувеличителя — И90У, у него фокусное расстояние 75мм, но нет фокусировочного кольца. Если же вам нужно ещё большее увеличение, то стоит переходить на 135мм – советской (и не советской) оптики с этим фокусным расстоянием довольно много на вторичном рынке, и цены вполне доступные. В принципе, и с обычными, 50-60мм объективами можно добится нужного для пайки 0402 и 0201 увеличения, но для этого придётся ставить не одно, а два-три макрокольца, и сильно упадёт расстояние от камеры до детали – с 60см до 20-15см, что делает работу менее комфортной.
Про переходник ничего особенного сказать не могу. Главное, чтоб он, с одной стороны, подходил под вашу камеру, и с другой стороны – под ваш объектив. Процесс собирания микроскопа я бы начал с покупки объектива, а всё остальное – уже подбирать под стать ему. Я использовал самодельный переходник – купил на барахолке вместе с объективом. Разумеется, лучше купить заводской, если вам важен внешний вид.
Вес и прочность подставки – решающие звена в вопросе по качеству картинки. Хлипкая подставка — картинка будет плыть и дрожать, комфорта в работе не будет. так что, если у вас ничего подходящего купить не получается, вполне возможно воспользоваться несколькими кирпичами или шлакоблоками.
Аналогичные требования и к металлической трубе – она должна быть, с одной стороны, достаточно твёрдой, чтоб не прогибаться под весом камеры, и с другой стороны, она должна быть достаточно лёгкой, чтоб не опрокинуть подставку своим весом. При необходимости, можно снабдить трубу противовесом. Мне это не понадобилось, так как моя подставка весит в районе 20 кг.
Для установки камеры на кронштейн я использовал фрагмент какого-то фото штатива. Можно воспользоваться любым куском металла нужной формы. Эстеты могут использовать шариковую головку от штатива, или «волшебную руку».
На этом в принципе всё. Есть небольшая специфика по освещению. У меня рабочее место освещается сверху, стандартной LED панелью 60х60см, мощностью 40вт, но на светодиодах с Ra>97 и цветовой температурой 5500K. Такое освещение практически не даёт теней, и так как свет падает на плату практически прямо, то и отраженный свет тоже идёт прямо, и любые огрехи в пайке видны сразу. Но у такого подхода есть и минус — например, маркировка деталей, сделанная лазером, видна плохо, так как требует боковой подсветки для контраста. Но при боковой подсветке, могут появляться тени, что осложняет контроль за качеством пайки. В общем, решать вам, но в 99% случаев, верхний, рассеянный свет подходит для всех вариантов использования. Как всё это смотрится в реальной жизни, можете оценить на видео (с 0:49). Я специально снял его так, чтоб был бы вид как бы из головы — как вы будете видеть рабочее место и картинку на мониторе.
Увидеть невидимое. Несколько способов сделать недорогой микроскоп своими руками
Микроскоп — надежный и нужный инструмент не только для ученых, медиков, но и представителей других специальностей. Это еще и отличный способ познакомить ребенка с невидимыми тайнами и секретами окружающего мира. Да и кто сказал, что рассматривать микроскопические объекты в свое удовольствие — это не для взрослых.
Проблема только в том, что микроскопы довольно дорогие. Если даже деньги есть, не всегда хочется их тратить на вещь, которая, возможно, будет использоваться лишь пару раз. В этом случае приходят на помощь проекты по созданию микроскопов своими руками.
Способ по превращению телефона в микроскоп предложили 10 лет назад ученые из Калифорнийского университета в Дейвисе. Способ актуален и сейчас (правда, он предназначен для смартфонов с одной камерой), и реализовать его несложно.
Все, что нужно — темный кусочек кожи, резины или любого другого материала, в центре которого проделывается небольшой отверстие диаметром менее 1 мм.
Микроскоп из вебкамеры
Еще один довольно древний способ, который был предложен в 2013 году — немногим позже, чем микроскоп из смартфона.
Здесь нам понадобится веб-камера (желательно с более-менее хорошим объективом, чтобы фотографии получались качественными). Набор отверток, клей, коробка.
Главная задача — перевернуть объектив камеры, чтобы внутренней стороной он смотрел наружу, а наружной — внутрь. Тогда камера будет увеличивать изображение. Объектив нужно разместить в нескольких миллиметрах от сенсора CMOS, причем нужно быть весьма аккуратным, чтобы ничего не повредить.
Затем собираем веб-камеру в обратном порядке, и делаем предметный столик из коробки и зеркала. Подробная инструкция — вот здесь или здесь (на русском).
Foldscope
Этот микроскоп вполне можно назвать самодельным, хотя он и высылается разработчиками — группой ученых из Стэнфорда. Получателю нужно просто собрать его, а сделан микроскоп из бумаги (и, конечно, крошечной линзы).
Корпус складывается из бумаги (схему сборки можно загрузить из интернета). Кроме бумаги и стеклянной или сапфировой шариковой линзы нужны таблетка, светодиод, небольшой фрагмент медной ленты и выключатель.
Весит такое устройство около 10 граммов. Он может падать, его можно даже пинать — и микроскоп выживет. Его надежность равна надежности конструкции из бумаги. Работать с ним могут как школьники, так и специалисты различных отраслей, у которых просто не оказалось нужного инструмента под рукой в нужный момент. Собирается он максимум за 20 минут, если параллельно пить кофе.
Подробная инструкция есть здесь, а сайт доступен вот по этой ссылке.
Микроскоп из DVD-приводов
Не самый простой для сборки микроскоп, для создания которого требуется два привода, Arduino и базовое понимание работы с чипами, платами и т.п. В общем, здесь требуется куда больше опыта и знаний, чем в случае создания бумажного микроскопа или микроскопа из вебкамеры.
Arduino требуется для управления лазерными головками — они сканируют рассматриваемый объект, перемещаясь по осям x и y. Авторы говорят, что разрешение получаемого изображения зависит от количества измерений, сделанных по оси x и количеством линий по оси y.
В конструкции используется еще и фотодетектор — но это обыкновенный фотодиод. Разработчики даже разработали специализированную плату для подключения лазерных головок и прочих компонентов. Вот ссылка, где можно найти все необходимое.
Микроскоп из Lego
Нет, это не Mindstorms, а просто кубики конструктора с внедренными в них элементами микроскопа. Проект, что логично, называется Lego Microscope.
Это DIY-проект, хотя и довольно сложный. Как и в предыдущем случае, разработчики уже все сделали за нас — создали список необходимых для сборки кубиков, дали ссылки на магазины, где можно купить линзы микроскопа, рассказали о других компонентах, использующихся в конструкции. Например, фотокамере от iPhone 5, которая стоит сейчас очень недорого — пару долларов на AliExpress.
Инструкция по сборке находится вот здесь.
В целом, все эти проекты дешевле (иногда на пару порядков, как в случае с однодолларовым микроскопом), чем стандартные микроскопы. Но на их сборку требуется время, причем не всегда это 10-20 минут. Для того же микроскопа из Lego понадобится несколько часов, а с учетом ожидания деталей — и дней или даже недель. Но в итоге мы получаем надежные инструменты, которые могут и поработать, и отдохнуть — например, провести время с семьей или друзьями, разглядывая детали микромира.
USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата
Для пайки мелких компонентов увеличительного стекла бывает недостаточно. Куда комфортней работать при наличии микроскопа. Он подключается к большому монитору компьютера, и дает детальное четкое изображение. С ним паять получается намного точнее и качественнее. Такой микроскоп вполне возможно собрать своими руками из веб-камеры.
Материалы:
Процесс изготовления микроскопа
Для изготовления микроскопа потребуется разобрать веб-камеру, так как ее штатный корпус не нужен.
Сразу же убираем микрофон, если тот отсоединяется. Кабель идет на плату сквозь заднюю крышку корпуса. Его следует отсоединить, а затем припаять заново, либо же просто разломать корпус, что быстрее.
На плате камеры возле объектива имеет светодиод. В случае с микроскопом он будет мешать. Его нужно выпаять. Затем обязательно проверьте работоспособность камеры, так как случайно можно отпаять лишнее.
Теперь откручиваем у камеры ее штатный объектив. Вместо него нужно поставить большой от фотоаппарата. Но для этого, понадобиться определить – на каком расстоянии устанавливать его от матрицы. Это делается практическими испытаниями при максимально закрытой диафрагме.
Объектив устанавливается на длинную трубку над матрицей. Затем камера включается. При испытании нужно записывать 2 параметра: расстояние между камерой и объективом, при котором картинка получается четкой, и между объективом и рассматриваемым предметом. Делая замеры, и постепенно укорачивая трубку, нужно добиться такого баланса, чтобы связка камера и объектив могли фокусироваться на объекте с оптимальным увеличением. И при этом предмет был достаточно удален, чтобы к нему можно было добираться паяльником во время работы.
Определившись с расстояниями, нужно заняться корпусом микроскопа. Удобней всего распечатать его на 3D принтере. Для этого делается крепление для платы камеры с монтажными отверстиями.
Также распечатывается деталь в виде диффузора. Она должна стыковаться с первым креплением. В ней делаются направляющие для регулировки.
Третья часть представляет собой трубку, которая накручивается на резьбу объектива. Она должна плотно входить в диффузор. На ней делаются 2 выступа, которые будут скользить по направляющей ответной части. Таким образом, можно будет фиксировать объектив на ранее измеренном расстоянии, а также при необходимости делать регулировку в ту или иную сторону. Это позволит приближать картинку еще ближе, или отделать ее.
При отсутствии 3D принтера, подобная конструкция делается из пластиковых труб, пластин и клея. Далее плата помещается в корпус, и собирается с объективом.
Из алюминиевой профильной трубы изготавливается стойка микроскопа.
Крепления для соединения, а также регулировочный кронштейн, можно аналогично распечатать на 3D принтере. Ножки стойки лучше сделать таким образом, чтобы между них помещался ваш коврик для пайки.
Теперь достаточно подвесить микроскоп, и вставить кабель в USB порт компьютера, чтобы видеть на экране увеличенное изображение области пайки.
