Информация к новости
  • Просмотров: 37290
  • Добавил: Kail
  • Дата: 31 июля 2010
31 июля 2010

USB Микроскоп из Веб-камеры

Категория: Схемы » Компьютерная электроника

За свою почти 300-летнюю ис­торию развития микроскоп стал, наверное, одним из самых массовых оптических приборов, широко используемым во всех областях человеческой дея­тельности. Особенно трудно переоценить его роль в обуче­нии школьников, познающих окружающий микромир своими глазами.


Отличительной особенностью предлагаемого микроскопа яв­ляется "нестандартное" исполь­зование обычной Web-камеры. Принцип действия состоит в непосредственной регистрации проекции исследуемых объек­тов на поверхность ПЗС матри­цы при освещении их парал­лельным пучком света. Полу­ченное изображение выводится на монитор ПК.

По сравнению с обычным микроскопом в предлагаемой конструкции отсутствует опти­ческая система, состоящая из линз, а разрешение опреде­ляется размерами пикселя ПЗС матрицы и может достигать единиц микрон. Внешний вид микроскопа показан на рис. 1 и рис. 2. В качестве Web-каме­ры использована модель "Wcam 300А" фирмы Mustek, имеющая цветную ПЗС матрицу разрешением 640x480 пиксе­лей. Электронная плата с ПЗС матрицей (рис. 3) демонтиро­вана из корпуса и после не­большой доработки установле­на в центре светонепроницае­мого корпуса с открывающейся крышкой. Доработка платы состояла в перепайке USB- разъема с целью обеспечения возможности установки допол­нительного защитного стекла на поверхность ПЗС матрицы и герметизации поверхности платы.


В крышке корпуса сделано сквозное отверстие, в центре которого установлен блок из трех светодиодов разного цвета свечения (красный, зеленый, синий), являющийся источни­ком света. Блок светодиодов, в свою очередь, закрыт светоне­проницаемым кожухом. Удален­ное расположение светодиодов от поверхности матрицы позво­ляет сформировать приблизи­тельно параллельный пучок света на объекте измерения.


ПЗС матрица соединена с ПК с помощью USB кабеля. Программное обеспечение — штатное, входящее в комплект поставки Web-камеры.


Микроскоп обеспечивает увеличение изображения в 50...100 раз, при оптическом разрешении около 10 мкм с частотой обнов­ления изображения 15 Гц.

Конструкция микроскопа по­казана на рис. 4 (без соблюде­ния масштаба).

На входное окно ПЗС матри­цы 7 для ее защиты от механи­ческих повреждений установ­лено кварцевое защитное стек­ло 6 размерами 1x15x15 мм. Защита электронной платы от жидкостей и механических по­вреждений обеспечивается герметизацией ее поверхности силиконовым герметиком 8. Исследуемый объект 5 раз­мещают на поверхности за­щитного стекла 6. Осветитель­ные светодиоды 2 установлены в центре отверстия крышки 4 и снаружи закрыты светонепро­ницаемым пластмассовым ко­жухом 3. Расстояние между ис­следуемым объектом и блоком светодиодов составляет при­мерно 50...60 мм.


Питание осветительных све­тодиодов (рис. 5) осуществ­ляется от батареи 12 из трех последовательно соединенных гальванических элементов на­пряжением 4,5 В. Включение питания осуществляют выключа­телем SA1, светодиод HL1 (1 на рис. 4) — индикаторный, распо­ложен на защитном кожухе и сигнализирует о наличии питаю­щего напряжения. Включение осветительных светодиодов EL1—EL3 и тем самым выбор цвета освещения осуществляют выключателями SA2—SA4 (13), расположенными на боковой стенке корпуса 11.

Резисторы R1, R3—R5 — токо ограничивающие. Резистор R2 (14) предназначен для регули­ровки яркости свечения свето­диодов EL1—EL3, он установлен на задней стенке корпуса. В устройстве применены постоян­ные резисторы С2-23, МЯТ, пере­менный — СПО, СП4-1. Выклю­чатель питания SA1 — МТ1, вы­ключатели SA2—SA4 — кнопоч­ные SPA-101, SPA-102, светоди­од АЛ307БМ можно заменить на КИПД24А-К.

Поскольку видимые размеры выводимых изображений зави­сят от характеристик исполь­зуемой видеокарты и размеров монитора, микроскоп требует калибровки. Она заклю­чается в регистрации тест-объекта (прозрач­ная школьная линейка), размеры которого изве­стны (рис. 6). Измеряя расстояние между штри­хами линейки на экране монитора и соотнеся их с истинным размером, можно определить мас­штаб изображения (уве­личения). В данном слу­чае 1 мм экрана монито­ра соответствует 20 мкм измеряемого объекта.

С помощью микроско­па можно наблюдать раз­личные явления и изме­рять объекты. На рис. 7 показано изображение лазерной перфорации денежной купюры досто­инством в 500 руб. Сред­ний диаметр отверстий — 100 мкм, виден разброс отверстий по форме. На рис. 8 представлено изо­бражение маски цветного кинескопа фирмы Hitachi. Диаметр отверстий со­ставляет около 200 мкм.

В качестве примеров биологических объектов выбраны паучок, его лап­ка и усы; они показаны на рис. 9 и рис. 10 соот­ветственно (диаметр уса составляет около 40 мкм), волос автора (диаметр — 80 мкм) — на рис. 11, чешуя рыбы — на рис. 12.

Интересно наблюдать процессы растворения ве­ществ в воде. В качестве примера приведены про­цессы растворения соли и сахара. На рис. 13,а и рис. 14,а показаны части цы сухой соли и кристаллы сахара соот­ветственно, а на рис. 13,6 и рис. 14,6 — процесс их растворения в воде. Хорошо видны зоны повышенной концентрации веществ и эффекты фокусировки света в центрах растворения.


Метки к статье: микроскоп



<
Серёга

19 декабря 2010 14:01

Информация к комментарию
  • Группа: Радиолюбитель
  • ICQ:
  • Регистрация: 16.12.2010
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 1
  • Комментариев: 2
можно сделать микроскоп проще зайдите на сайт http://www.youtube.com/watch?v=pnf9UmGjFjk и посмотрите видео


Награды:
0

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:*
Введите два слова, показанных на изображении: *

Друзья и партнеры:

Архив новостей

Декабрь 2016 (1)
Ноябрь 2016 (1)
Сентябрь 2016 (3)
Июнь 2016 (1)
Май 2016 (1)
Апрель 2016 (1)
^
 
-->