Как сделать цифровой USB HD микроскоп для пайки с большим фокусным расстоянием

18.10.2021

0 133 Время чтения: 3 мин.

Здравствуйте, уважаемые читатели и самоделкины!

При ремонте или сборке мелких электронных схем (на базе SMD компонентов), ювелирных работах, специалисты все чаще используют цифровые микроскопы. Они могут иметь как собственный экран, так и просто подключаться по USB к компьютеру или смартфону — тогда используется экран этих устройств.
Недостатком заводских цифровых микроскопов является малое фокусное расстояние, из-за чего объектив должен располагаться достаточно близко к исследуемому объекту, что ограничивает свободу действий при пайке.

В данной статье автор YouTube канала «Латуха» расскажет Вам, как он сделал микроскоп с большим фокусным расстоянием, увеличением и глубиной резкости на основе старого советского объектива и веб-камеры. Объектив такого микроскопа может быть расположен достаточно далеко от объекта, что очень удобно при пайке и других мелких работах.

Этот проект весьма универсален, и достаточно прост для изготовления в домашних условиях.

Материалы, необходимые для самоделки.
— Веб-камера Logitec HD C270
— Объектив CCTV 50 мм F1.4
— Алюминиевая квадратная профильная труба, винты, гайки, шайбы
— Черный филамент PETG.

Инструменты, использованные автором.
— Паяльная станция с феном
— Силиконовый коврик для пайки
— 3D принтер
— Отвертка с набором бит, гаечные ключи.

Процесс изготовления.
Итак, для этой самоделки мастер приобрел старый советский объектив Гелиос-44-2 с фокусным расстоянием в 58 мм и диафрагмой с диапазоном 2-16. Конечно, вместо него можно использовать и другие объективы с аналогичными характеристиками, либо купить новый объектив для CCTV камер.

Главной деталью микроскопа станет веб-камера Logitec, способная снимать видео в HD разрешении 720p. К сожалению, быстро снять, использовать ее по прямому предназначению уже не получится — плата камеры будет встроена в корпус микроскопа.

Первым делом нужно аккуратно разобрать камеру, и извлечь из нее плату. Лицевая крышка держится на защелках, и легко снимается.

Затем нужно открутить отверткой несколько винтиков, и снять вторую крышку.

Открутив винты крепления платы, ее нужно аккуратно извлечь.

Подключение к плате организовано экранированным кабелем, сигнальные провода подключены разъемом, а экран придется отпаивать от платы, запоминая его положение. После этих действий провод вытаскивается через отверстие в корпусе.

Припаяв экран обратно и присоединив разъем, нужно подключить камеру к компьютеру, и проверить ее работоспособность.

Так камера снимает штатным объективом, если поднести его близко к объекту, и настроить фокусировку путем вращения линзы. Однако расстояние (когда детали видны достаточно крупно) при этом составляет всего 60 мм. Конечно, для работы такое не подходит.

Также будет мешать своим свечением индикатор работы камеры — зеленый SMD светодиод, установленный на плате. От него возможна засветка матрицы, и снижение качества картинки.

Мастер отпаивает его с помощью фена паяльной станции. Как вариант — заклеить его черной изоляционной лентой в несколько слоев.

Далее нужно открутить линзу (мини-объектив), вращая его против часовой стрелки. Сняв его, важно не допускать попадание пыли на матрицу, и как можно скорее установить ее в корпус.

Для дальнейшей настройки автор закрыл диафрагму нового объектива — так он увеличил глубину резкости, и будет несколько легче найти нужное взаимное положение деталей.

Первым делом нужно найти расстояние, на котором будет расположен объектив относительно матрицы.

С этой целью автор распечатал на 3D принтере корпус для платы с цилиндром, и закрепил плату в нем.

Конечно же, такие детали нужно печатать из черного, не пропускающего свет пластика, иначе на матрицу будет попадать паразитный свет. Если такого пластика у Вас нет — то можно будет покрасить деталь с обеих сторон аэрозольной краской, либо вставить внутрь цилиндра еще один из плотного картона.

Надев на конструкцию трубку из картона, автор сможет регулировать это расстояние.

При дистанции в 130 мм между матрицей и объективом, увеличение получается очень большим, но расстояние от объекта до первой линзы — всего 60 мм.

Вот такая картинка получается при 60 мм, а фокусное расстояние составило от 175 до 330 мм.

Перебрав несколько различных расстояний, и выбрав наилучшие из них, мастер спроектировал муфту с изменяемой дистанцией, а также корпус для платы.

Детали он распечатал на 3D принтере. Для печати этих деталей отлично подходит черный пластик PETg.
Все файлы моделей для 3D печати можно скачать по следующей ссылке, любезно предоставленной мастером.

Плата камеры фиксируется в корпусе, при этом матрица сразу расположена в нужном месте. Если Вы будете использовать другую веб-камеру, то нужно будет отцентрировать матрицу.

С обратной стороны корпуса предусмотрены посадочные отверстия для гаек m6, которые туда нужно установить.

Сам объектив довольно плотно завинчивается в регулировочную муфту.

На регулировочной муфте сделаны выступы, а в корпусе — ответные пазы под них. Так мастер сделал несколько положений с разным расстоянием от матрицы до объектива. Фиксация положения обеспечивается поворотом цилиндра в корпусе. В итоге можно подбирать нужное увеличение и дистанцию до объекта.

Если будет использоваться другой объектив — то под него можно сделать довольно простое переходное кольцо.

Фланец с муфтой прикрепляется к корпусу четырьмя болтами m6.

Перед соединением половинок микроскопа, нужно сдуть пыль с матрицы сжатым воздухом. Крайне нежелательно протирать поверхность матрицы!

Модуль цифрового микроскопа готов.

Остается сделать для него стойку. Мастер также разработал и распечатал детали для нее на 3D принтере, а остальными элементами станут кусочки квадратной алюминиевой профильной трубы.

Горизонтальная направляющая может перемещаться по вертикали на основной стойке.

Размеры опоры подобраны таким образом, чтобы между лапами помещался силиконовый коврик для пайки. Так что длины деталей из профильной трубы подбираются индивидуально.

Корпус микроскопа крепится к направляющей скобами, которые надеваются на болты, и прикручиваются к ним гайками. Болты следует заранее подобрать достаточной длины.

Все готово, можно подключать микроскоп к компьютеру посредством USB. Вот так выглядят кадры с этого микроскопа в разных режимах увеличения.

Те, кто не решится собирать такое устройство, могут приобрести готовый USB микроскоп для использования совместно с компьютером или ноутбуком, либо цифровой микроскоп с экраном для независимого применения.

Благодарю автора за мастер-класс по изготовлению цифрового микроскопа для ювелирных работ.