DIY для детей. Собираем USB-микроскоп

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.

На хабре уже поднималась статья о том, как подключить обычный оптический микроскоп к компьютеру. Там же подробно расписана матчасть с линзами. Конечно, существует возможность купить уже готовый usb-микроскоп в магазине, но наша задача – показать ребенку устройство цифрового микроскопа и дать повод для дальнейшего изучения микро-мира.

 

Что нам понадобится

1. Веб-камера
2. Коробочка от конструктора (для корпуса)
3. Корпус от клея-карандаша
4. Колпачок от фламастера
5. Ночной фонарик
Опционально: Деталька-подставка от лего-человечка. Это если: а) не жалко, б) есть желание подключать микроскоп к конструктору).

 

Инструменты:

6. Термоклей
7. Двусторонний скотч на мягкой основе
8. Отвертка
9. Канцелярский резак
10. Мини-лобзик

 

 

 

Оптика:

 

 

 

Для цифровой начинки была выбрана 0,3 мегапиксельная веб-камера Hama, купленная по распродаже за 100 рублей.

Разбираем камеру. Вообще принцип USB-микроскопа – это перевернуть собирающую линзу веб-камеры и сделать из нее увеличивающую, которая будет проецировать изображение на цифровую матрицу. В нашем случае 0,3 мегапикселей представляют собой малюсенький квадратик.

Пластиковый корпус нам не нужен, поэтому его можно распилить лобзиком. Главное – не повредить провод. После того, как закончили с корпусом – можно выкрутить линзу.

Выкручивается линза очень просто. Но в таком виде, нам она не нужна, по крайней мере я не смог настроить фокус. Поэтому нужно удалить лишнюю линзу. Ободок оказался приклеен – удалим его резаком. В некоторых случаях линза может быть запаяна – придется повозиться.

После удаления ободка – выпуклая линза легко извлекается. Внутри этого «бочонка» оказался цилиндр, фиксирующий вторую линзу, которая спряталась за поляризационным стеклышком. Если не закрепить цилиндр, то линза не будет держаться ровно. Я использовал ПВА и зубочистку. Теперь можно собирать камеру обратно.

Убедитесь, что резьба «бочонока» и фиксатора на микросхеме точно совпадают. В моем случае резьба не сделала ни одного оборота. Пришлось сажать на термоклей. Тестируем, чтобы убедиться в работоспособности микроскопа.

В сети много сервисов, которые позволяют транслировать изображение с веб-камеры на страницу. Например вот.
Собственно на этом оптическую часть микроскопа можно считать готовой.

 

Фокусировка

Подойдем к вопросам и фокусировки линзы. Первая мысль – собрать механизм из лего. Это будет здорово, хотя бы потому, что ваш ребенок получит крутую увеличивающую штуку, совместимую с его конструктором.

Так, что если не жалко деталь – клейте к кубику. Если нет желания строить корпус из лего – идем дальше.

Винт фокусировки делаем из клея-карандаша. Удовлетворительная точность и короткий шаг делают эту деталь незаменимой. Была мысль сделать из шприца, но там даже удовлетворительной точности не добиться – слишком большое давление нужно оказывать на поршень.

Шайба с клеевым стержнем сидит глубоко и напрямую к ней нашу микросхему не приклеить. Добавляем звено – колпачок от фломастера.

Вставляем трубку из колпачка в шайбу и заливаем термоклеем.

Осталось прикрепить к колпачку микросхему. Потребовался «лего-интерфейс». Удобно тем, что можно всегда отсоединить.

Корпус

Для устойчивой конструкции я использовал коробочку от конструктора. Теоретически, можно сделать ее из чего угодно. Главное, чтобы фокусировочный винт из клея карандаша держался вертикально, а снизу в линзу бил свет. На веб-камере уже есть свето-диоды, но фокусное расстояние не дает их свету падать на препарат. Да и из школьного курса биологии мы помним, что нужно направлять луч света через зеркальце, чтобы подсветить изучаемый образец. Я использовал ночной светильник. Кстати, его поверхность можно сразу использовать, как препаратное стекло.

Осталось вырезать корпус и отверстие в крышке для клея-карандаша.

Используем лобзик и нож. Давать ребенку самостоятельно работать с ножом не стоит, лучше ему помочь и сделать это самостоятельно. Я использовал шуруповерт-дрель, для промежуточных отверстий, которые затем «соединял» ножом.

Вертикально закрепить фокусировочный винт нам поможет двусторонний скотч на мягкой основе и термоклей. Вообще не представляю, как мы умудрялись в детстве обходиться без него. Хотя, нет, представляю. Я заливал все ПВА.

Микроскоп готов! Даже формой он отдаленно стал напоминать настоящий. Подключаем его к компьютеру и заходим в веб-интерфейс.

 

Увеличиваем

Осталось научиться ловить фокусное расстояние. Это самое трудное во всем процессе! У меня оно получилось крайне маленьким (1-3 мм). Винт, при закручивании, не направлял линзу строго вертикально — ее болтало из стороны в сторону, это тоже добавило трудностей. Однако увеличение получилось весьма приличным.

1. Крыло мухи
2. Ножка мухи
3. Тоже ножка мухи, но под другим ракурсом.
4. Волос с головы автора

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

<iframe width="560" height="315" src="//www.youtube.com/embed/zqtKEmyiJQ8" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

Видео процесса сборки:

 

Бюджет:

Веб-камера 100 рублей
Клей-карандаш 20 рублей
Ночной фонарик 38 рублей
Инструменты не в счет.

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

Источник: http://habrahabr.ru/post/203166/