Цифровой микроскоп для ремонта электроники с увеличением х100 своими руками.
Цифровой микроскоп для ремонта электроники с увеличением х100 своими руками.
Давно собирался обзавестись микроскопом для пайки, смотрел и подбирал разные варианты и модели. Моделей уйма, вариантов еще больше, но как всегда нарисовалась проблема, те микроскопы, от которых моя жаба в обморок не падала, совершенно не устраивали по параметрам, а те что устраивали не устраивали по деньгам 🙂 Извечная проблема 🙂
В итоге решил сам себе собрать цифровой микроскоп, под свои задачи и с нужными мне параметрами.
В начале решил четко сформулировать какой мне нужен микроскоп, то есть сделать ТЗ под свои хотелки 🙂
1. Тип микроскопа – Цифровой.
2. Схема микроскопа – Цифровая камера с объективом, увеличение регулируется (настраивается) расстоянием до объекта и фокусным расстоянием камера – объектив.
3. Рабочее расстояние – Достаточное для комфортной работы, не менее 100-150 миллиметров, лучше больше на рабочем увеличении.
4. Увеличение не менее х раз – Примерно х50, х60
5. Регулировка увеличения – Плавное, оптическое, регулировка изменением расстояния до объекта.
6. Вывод изображения – На компьютер по USB (опционально на монитор без компьютера).
7. Штатив – Мощный, с удобным съемным креплением.
8. Отсутствие дефицитных запчастей.
9. Технологичность (удобство) изготовления.
Вот такое у меня получилось ТЗ, в общем простой микроскоп для ремонта РЭА без какого либо запредельного увеличения, мне микробы не рассматривать 🙂
Поняв что конкретно хочу приступил к воплощению в железе.
Для начала задумался над штативом. Штатив, на мой взгляд, это самое основное. Непосредственно от штатива зависит удобство использования микроскопа. Штатив должен уметь поднимать и опускать камеру, так же на нем надо разместить механизм изменения фокусного расстояния камера – объектив. Так же он должен быть массивным, масса убирает паразитные колебания камеры в процессе работы и регулировки. Вот такой должен быть штатив.
Изготавливать такой штатив с нуля не было никакого желания, да и не нужно этого. В качестве такого прекрасного штатива можно использовать советский фотоувеличитель. Он очень массивный, имеет хороший механизм вертикальной регулировки и отличный механизм регулировки фокусного расстояния. С некоторыми фотоувеличителями в комплекте идет хороший объектив, то есть не надо отдельно покупать.
Посмотрев старые каталоги, изучив механику разных фотоувеличителей, я пришел к выводу что для моих целей идеально подходит фотоувеличитель УПА-601. УПА-601 очень продуманно и удобно сделан, у меня в детстве по проще был 🙂 Далее все просто, идем на известный сайт и покупаем полный комплект с чемоданчиком, смотрим что б был объектив в комплекте, а то вдруг потеряли 🙂
Вот столько они стоят на сегодняшний день, правда прелесть? За 1000ре полный набор всей механики для микроскопа 🙂
Со штативом определился, теперь надо подумать какую камеру использовать.
С ними тоже все интересно. По началу думал обычную УСБ камеру использовать. Не, ну а что? Дешево, у всех есть… Облом… Меня не устроило качество изображения, наверно из за размеров матрицы, они там мизерные, светочувствительность не очень, в общем не то что хотелось мне от изображения, да и простейшая электроника вносит свои огрехи в картинку. И еще очень не понравились задержки при выводе, рассматривать картинку нормально а когда что то делаешь то задержка просто бесит и вносит рассинхронизацию в цепь глаза-руки, кошмар в общем 🙂 Пробовал несколько обычных УСБ камер среднего ценового диапазона. Элитные и мего дорогие этим может и не страдают, но у меня их нет в наличии и покупать для тестов желания не было.
В общем с УСБ камерами не прокатило, но ничего, есть огромное количество видеокамер для видеонаблюдения с аналоговым выходом. Я говорю про нормальные и дорогие камеры с нормальными матрицами и с нормальными параметрами, с хорошей электроникой, про простые модульные я не говорю они такая же фигня. Нынче модно переводить видеонаблюдение на IP камеры и многие при апгрейде системы просто выкидывают старые, ну реально выкидывают :-))) Или продают за 300-500 ре, хотя и придется поискать.
Я вот такой разжился. Хорошая большая матрица, отличная электроника и светочувствительность, встроенный автоматический баланс белого, автоматический баланс уровней, компенсация боковой засветки, что то там еще 🙂 В общем реально хорошая камера.
Для преобразования аналогового видео сигнала с камеры в УСБ я буду использовать USB EasyCAP 2,0, благо он давно без дела лежит.
Так, все «железо» собрано и опробовано, можно приступать непосредственно к сборке микроскопа.
Начинаем с подготовки штатива.
Вот такой фотоувеличитель я купил. Настоятельно рекомендую именно такой покупать, он идеально для наших задач подходит.
Теперь надо его разобрать, снять все что нам не понадобится.
Разбираем «голову», все что сверху нам больше не понадобится, у нас там камера будет. Все что снизу нам пригодится, там объектив и механизм фокусировки.
Эх, разбирать то как жалко 🙂
В комплекте с фотоувеличителем идет вот такой объектив. У данного объектива отличные характеристики, его некоторые даже сейчас как макро объектив для фотоаппаратов используют. Для моих задач подходит идеально.
Проводим профилактику всей механике, с полным разбором конечно. Заменяем смазку, на удивление, она еще не высохла до конца, а ей уже 40 лет! Можно было бы и не менять. Износа никакого не обнаружил, как новое все.
Так, профилактика проведена, можно приступить к изготовлению держателя камеры.
Держатель будет состоять из двух частей. Из основания и непосредственно самого держателя камеры. Держатель камеры, с натягом, ходит в основании вверх вниз и позволяет грубо настроить фокус.
Это сделано для того что б можно было в больших пределах менять фокусное расстояние камера – объектив. Это будет грубая регулировка, так как при большом вертикальном перемещении головы штатной регулировки, тонкой настройки фокуса, не хватает.
Печатать детали буду на 3д принтере.
Снимаем размеры, чертим детали.
Если кому надо то вот файлы моделей, там и в stl и в solidworks, вдруг редактировать под себя будете. www.sizov.org/files/microscope.rar
Теперь печатаем, не забывайте про усадку пластика и свои коэффициенты вводите.
Примеряем по месту, идеально 🙂
Сверлим 4 отверстия, нарезаем резьбу и собираем все 🙂
Так как пластик немного просвечивает мы обклеиваем корпус черной изолентой и изнутри все закрашиваем черным маркером.
Теперь крепление к столу. Высчитал где микроскоп будет удобен, снял родную крепежку с чемодана и врезал ее в стол.
Теперь делаем жгут проводов и протягиваем его куда надо. Подробно на этом останавливается не буду, там все элементарно, питание и УСБ, конвертер разместил прям на голове.
Из фотографий все видно и понятно 🙂
Теперь проверим как все это работает. Фото, к сожалению, не передают всю прелесть картинки 🙂 Увеличение данного микроскопа плавно меняется от х12 до х115.
Для начала посмотрим и замерим максимальное увеличение. Максимальное увеличение вышло х115, рабочее расстояние 80мм. Отлично! Можно без проблем работать, хотя как показала практика такое большое увеличение для пайки не нужно.
Посмотрим как плату показывает, отлично показывает. Хорошая резкость и отличная глубина. Под таким увеличением удобно искать дефекты пайки и трещины в дорожках. Работать приятно и удобно.
Теперь посмотрим как на самом ходовом для меня увеличении будет показывать и какое рабочее расстояние. На мой взгляд, для большинства работ, х20 хорошо подходит.
Все очень и очень хорошо, рабочее расстояние 230мм.
Видно все отлично 🙂
Ну и самое слабое увеличение, которое выдает микроскоп, х12.
Рабочее расстояние огромное, 350мм. Видно все тоже очень хорошо.
Работать с таким микроскопом очень удобно, дальним колесиком регулируется увеличение, ближним фокус. Когда микроскоп опускается для максимального увеличения надо поднять вверх камеру.
Расположение крепления подобрал так удобно что даже и не снимал его ни разу, хотя снимается одним движением руки. Когда мне он не нужен я его просто отворачиваю в сторону, и все 🙂
Часть 1. Микроскоп для пайки из фотоувеличителя УПА 510 и аналоговой видеокамеры
Пару месяцев назад я наткнулся на пост Самодельный микроскоп из FullHD видеокамеры. Тема меня заинтересовала так как я увлекаюсь электроникой и периодически что то паяю. Сначала думал собрать микроскоп так же из объектива от старого советского фотоаппарата, который не проблема найти на авито/юле за
500 р. Но товарищ подсказал идею — взять за основу фотоувеличитель УПА 510, ведь там уже все готовое и не нужно заморачиваться с крепежом объектива, камеры, рабочей поверхностью и тд.
Как оказалось, найти данный фотоувеличитель на авито/юле не проблема, предложений от 500 до 1000 р достаточно много.
И так, к делу. Для изготовления микроскопа понадобится:
1) Фотоувеличитель УПА 510
2) Модуль аналоговой видеокамеры формата cvbs (цена на Алиэкспресс — 300 -500 р). Если камера с объективом, то его необходимо выкрутить.
3) Монитор с аналоговым видеовходом (можно использовать любой телевизор). Я использовал мониторчик от камеры заднего вида автомобиля, их так же легко купить на али
4) Блок питания 12В с током не менее 1А, нужен для питания камеры и монитора.
5) Переход BNC на F гнездо, F соеденитель папа-папа, переход RCA на F-гнездо (на фото слева на право). Нужны для подсоединения камеры к мониторы, так как у камеры разъем BNC, а у монитора RCA.
6) Светодиодная лента длинной
20 см и пвх короб шириной примерно 15-20 мм. Понадобятся для организации подсветки.
Подготовив все компоненты, приступаем к демонтажу лишних элементов на фотоувеличитиле, должно получиться как на фото ниже.
Демонтировав все лишнее, нужно закрепить камеру над объективом фотоувеличителя. Для этого я разработал кронштейн крепления камеры и распечатал его на 3д принтере.
Можно использовать что то другое. Но нужно учитывать, что чем больше расстояние от матрицы камеры до объектива, тем больше увеличение, но тем ближе должен располагаться рассматриваемый объект к объективу.
(кронштейн и камера установлены на фотоувеличитель)
Для дополнительного освещения рабочей поверхности микроскопа, я использовал светодиодную ленту и пвх короб, соорудив такую конструкцию
Устанавливается она в нижнюю часть серой штанги фотоувеличителя. Так же желательно укоротить на 30 мм нижнюю стойку и стокойкодержатель (часть которая крепится к столу), это нужно для того что бы объектив можно было максимально приблизить к столу.
Видеоверсия поста с демонстрацией работы микроскопа.
Ссылка на файл для 3д печати кронштейна — https://yadi.sk/d/7gk4yqYRynGq0Q
Правила сообщества
ЕСЛИ НЕ ХОТИТЕ, ЧТОБЫ ВАС ЗАМИНУСИЛИ НЕ ПУБЛИКУЙТЕ В ЭТОМ СООБЩЕСТВЕ ПРОСЬБЫ О ПОМОЩИ В РЕМОНТЕ, ДЛЯ ЭТОГО ЕСТЬ ВТОРОЕ СООБЩЕСТВО:
Посты с просьбами о помощи в ремонте создаются в дочернем сообществе: https://pikabu.ru/community/HelpRemont
К публикации допускаются только тематические статьи с тегом «Ремонт техники».
В сообществе строго запрещено и карается баном всего две вещи:
В остальном действуют базовые правила Пикабу.
Надо бы на объектив натянуть бленду — глубокую черную трубку, которая будет отсекать свет, идущий сбоку и не давать парам флюса оседать на линзе.
Картинка станет контрастнее, а объектив прослужит дольше.
просто любая черная внутри трубка подходящего диаметра, можно даже огрызок велосипедной камеры, например натянуть стяжкой ) или что-то подобное
Интересно, а можно к такой камере подключить дисплей от смартфона, сделать типа видеоглазок на дверь?
Собрал вчера себе такой же. По вашим рекомендациям. Фотоувеличитель был, пара плат от камер валялась. Пришлось покупать только конвертор. Изображение вывожу на монитор. Увеличение 10 — 35. Очень доволен.
Электронный микроскоп для нищебродов
Собственно нужно было припаять микросхему. Под рукой ничего для увеличения не оказалось, т.к. обычно паяю более крупные вещи. И вот чего придумал: мобильный телефон с держателем, трансляция экрана на ПК. Камера пусть и галимо, но 10х даёт.
Пайка с помощью утюга
Микроскоп для пайки
Всем здрасте.
Так как иногда ковыряю всякие мобилки и планшетки, задолбавшись держать окуляр глазничными мышцами, решил соорудить паяльный микроскоп)
Часть барахла уже лежала в загашнике, что-то докупил на алике.
Под модуль ahd-камеры сварганил на 3d-принтере корпус мелкоскопа.
Крышка с ушами позже была заменена на деталь с рамкой под кольцевую лампу. Изначально думал использовать отдельный кронштейн, но лампа с дыркой вместо линзы, которую я по недосмотру заказал на озоне, вместо плафонной, которую конфисковала бывшая жена, подошла как нельзя кстати. Объектив сначала примерял Гелиос от фотика, потом заменил на дешевенький индустар — он и по габаритам и весу удобнее. Кстати, резьбу с 1мм шагом под объектив ender3 осилил, хотя были сомнения. Без напилинга не обошлось — укоротил обойму объектива. Фокус на расстоянии около 60см.
Камера подключена через адаптер AHD-HDMI — наверное, самая дорогая часть проекта. Но он уже был, нужен мне для работ по установке и настройки видеонаблюдения. Изображение вывел на минидисплей от малинки — брал его для другого проекта. Пока в силу ограниченного рабочего пространства всё барахло кое-как раскидано на столике, после переезда в другую квартиру будет просторнее)
Запитал пока от самодельного лбп, с питанием надо разобраться: камера 12в, дисплей и конвертор сигнала по 5в. Плюс лампа юсб. Думаю, камеру запитать через преобразователь 5-12в, чтобы всё вместе висело на 5в.
На фото изображение на мониторе рябит, но это, видимо, телефон искажает. В реале картинка довольно чёткая. Фокус настраивается обоймой и объективом — можно немного менять расстояние от лампы до предмета.
В принципе, результатом доволен, позже подключу к монитору, он у меня без дела — комп включаю редко. Даже 3d-моделирование пока вытягивает простенький acer b118.
Принтер снова выручает. Если нужны модели — скину. Там под стандартный модуль камеры.
Вот как-то так 🙃
Lazy DIYer — Ленивый самодельщик
Вот и я не стал исключением. Однако тут есть несколько НО:
- предметный столик мешает
- сам микроскоп на столе мешает
- на просвет, ясен пень, не работает
- цена конская
- хотелось бы смотреть не в окуляр, а на монитор. Он больше
- бюджетные USB — полный отстой
Вот поэтому и будем делать сами. Для этого нам понадобятся: HD web камера, фото объектив 50мм и некий кронштейн. Покопавшись на Авито, я купил б/у камеру Logitech C270 и не менее б/у (но в идеальном состоянии) советский объектив Индустар 50-2. По 500 рублей каждый.
Камера: Б\у шная достаточно дешева. HD разрешение 1280х720. Картинка не тормозит. Легко разбирается.
Объектив: Дешевый, простой, компактный, большой ход кольца фокусировки. Хоть и не светосильный.
Итак, приступим. Что бы камера показывала картинку в фокусе, на поверхности матрицы должно быть сформировано изображение в фокусе. Что бы сформировать изображение в фокусе, нам надо знать размер т.н. рабочего отрезка объектива.
Рабочий отрезок (иногда называют задним отрезком) — расстояние от плоскости объектива до приемника (матрица, пленка). Этот размер можно посмотреть в справочной литературе, а можно и измерить самому.
Для этого выставляем кольцо фокусировки в середину хода, полностью открываем диафрагму, кладем на стол лист бумаги и проецируем свет лампы через объектив на бумагу. Меняя расстояние между объективом и столом, добиваемся четкого изображения лампы.
Вот так. Видно все детали отражателя. Измеряем расстояние от торца объектива до стола. Это и есть наш отрезок. У меня получилось 10см. Но это все теория. Надо проверить на практике.
По быстрому печатаем тубус с отверстием под матрицу и собираем все в кучу, по дендро-фекальной технологии, на изоленту. Подвешиваем на лампу и пытаемся получить четкое изображение, например монетки. Фокус удался. Значит все правильно посчитали.
Рисуем и печатаем корпус и крышку микроскопа. Тут самый большой геморрой — правильно напечатать резьбы. Объектив имеет наверно самую распространенную советскую фоторезьбу — M42х1. А в крышке должна быть стандартная резьба под штативный болт — 1/4″-20 UNC. Пришлось печатать тестовые модели с резьбами, подбирая диаметры отверстий и спиралей захода. Профиль зуба взял из справочников. Где то раза с пятого попал так, что не закусывает и не срывается.
Вот что получилось в итоге.
Еще на Алиэкспресс, в распродажный день, купил хваталку-держалку. Обеспечивает жесткое крепление к полке и не мешается на столе. Сначала думал про пантографы от настольных ламп, но пощупав их в магазине, понял что они слишком хливкие и картинка будет скакать. А тут — прям все очень стабильно и ровно.
Вот как то так… Эффективные расстояния (расстояние от стола до микроскопа, где он может сфокусироваться с помощью кольца на объективе) получились от 39 до 105см!
Превращаем любую веб-камеру в мощный микроскоп
Здравствуйте, хабрапользователи! В этом посте будет показано, как сделать из старой веб-камеры качественный микроскоп. Сделать это действительно просто. Если заинтересовало — продолжение под хабракатом. 
Шаг 1: необходимые материалы
- Собственно, сама веб-камера
- Отвёртка
- Суперклей
- Пустая коробка
- Мозг и немного свободного времени
Шаг 2: Вскрытие веб-камеры
Для начала вскройте вашу камеру. Но будьте осторожны, остерегайтесь повреждения датчика CMOS. 
Нужно продлить провода кнопки захвата, чтобы получать неподвижные изображения. Я также достал провода включения/выключения светодиодов. Они были серого и жёлтого цветов (у вас может отличаться). 
Шаг 3: Работа с объективом
Теперь нам нужно перевернуть объектив над сенсором CMOS. Поместите его в 2-3 мм от этого сенсора и закрепите (например, суперклеем). 
Шаг 4: Собираем камеру
После переворачивания объектива, соберите камеру назад. Теперь она готова к использованию в качестве микроскопа. 
Шаг 5: Финальный этап
Сейчас нужно закрепить камеру на коробке, как показано на фото. Теперь она готова к получению изображений!
Также можно положить зеркало, для того чтобы свет распространялся по всему «объекту исследования» и под ним. Теперь наш микроскоп полностью готов! 