Высокий уровень миниатюризации электроники привёл к необходимости применения специальных увеличительных средств и приспособлений, используемых при работе с очень мелкими элементами.

К их числу следует отнести такое распространённое изделие, как USB микроскоп для пайки радиоэлектронных деталей и ряд других подобных ему устройств.

Некоторые специалисты считают, что для изготовления бытового микроскопа своими руками оптимально подходит именно USB-устройство, с помощью которого удаётся обеспечить требуемое фокусное расстояние.

Однако для реализации этого проекта необходимо будет провести определённую подготовительную работу, значительно упрощающую сборку прибора.

За основу самодельного микроскопа для пайки миниатюрных деталей и микросхем можно взять самую примитивную и дешёвую сетевую камеру типа «A4Tech», единственное требование к которой – это чтобы она имела исправную пиксельную матрицу.

При желании получить высокое качество изображения рекомендуется применять изделия более высокого качества.

Для того чтобы собрать микроскоп из веб-камеры для пайки мелких электронных изделий следует также побеспокоиться о приобретении ряда других элементов, обеспечивающих требуемую эффективность работы с устройством.

Это в первую очередь касается элементов подсветки обзорного поля, а также ряда других составляющих, взятых из старых разобранных механизмов.

Самодельный микроскоп собирается на основе пиксельной матрицы, входящей в состав оптики старой USB-камеры. Вместо имеющегося в ней встроенного держателя следует использовать выточенную на токарном станке бронзовую втулку, подогнанную под размеры применяемой сторонней оптики.

В качестве нового оптического элемента микроскопа для пайки может применяться соответствующая деталь от любого игрушечного прицела.

Для получения хорошего обзора площадки распайки и пайки деталей, потребуется набор осветительных элементов, в качестве которых могут использоваться бывшие в употреблении светодиоды. Их удобнее всего выпаять из любой ненужной ленты LED-подсветки (из остатков разбитой матрицы старого ноутбука, например).

Доработка деталей

Электронный микроскоп можно начать собирать лишь после тщательной проверки и доработки всех подобранных ранее деталей. При этом должны учитываться следующие важные моменты:

• для крепления оптики в основании бронзовой втулки необходимо просверлить два отверстия диаметром приблизительно 1,5 миллиметра, а затем нарезать в них резьбу под винт М2;
• затем в готовые отверстия вворачиваются соответствующие установочному диаметру болтики, после чего на их торцы наклеивают небольшие бусинки (с их помощью управлять положением оптической линзы микроскопа будет намного легче);
• затем нужно будет организовать подсветку обзорного поля пайки, для чего берутся приготовленные ранее светодиоды от старой матрицы.

Регулировка положения линзы позволит при работе с микроскопом произвольно изменять (уменьшать или увеличивать) фокусное расстояние системы, улучшая условия пайки.

Для питания системы освещения от USB кабеля, которым веб-камера подключается к компьютеру, отводятся два провода. Один – красного цвета, идущий на контакт «+5 Вольт», а другой – чёрной расцветки (он подсоединяется к клемме «-5 Вольт»).

Перед сборкой микроскопа для пайки нужно будет изготовить основание подходящего размера. Оно пригодится для распайки светодиодов. Для этого подойдёт кусочек фольгированного стеклотекстолита, вырезанный по форме кольца с площадками для пайки LED-светодиодов.

Сборка устройства

В разрывах цепочек включения каждого из осветительных диодов размещаются гасящие резисторы номиналом порядка 150 Ом.

Для подсоединения питающего провода на кольце монтируется ответная часть, изготавливаемая в виде мини-разъёма.

Функцию подвижного механизма, обеспечивающего возможность настройки резкости изображения, может выполнять старое и ненужное устройство для чтения дискет.

Из имеющегося в дисководе двигателя следует взять один вал, а затем вновь установить его на подвижную часть.

Для того чтобы вращать такой вал было удобнее – на его конец, располагающийся ближе к внутренней части двигателя, надевается колёсико от старой «мышки».

После окончательной сборки конструкции должен получиться механизм, обеспечивающий требуемую плавность и точность перемещения оптической части микроскопа. Полный его ход составляет приблизительно 17 миллиметров, что вполне достаточно для наведения системы на резкость в различных условиях пайки.

На следующем этапе сборки микроскопа из пластика или дерева вырезают подходящее по габаритам основание (рабочий стол), на котором монтируют металлический стержень, подобранный по длине и диаметру. И лишь после этого на стойке фиксируется кронштейн с собранным ранее оптическим механизмом.

Альтернатива

Если нет желания возиться со сборкой микроскопа своими руками, то можно купить полностью готовое устройство для пайки.

Следует обратить внимание на расстояние между объективом и предметным столиком. Оптимально оно должно составлять почти 2 см, а изменить это расстояние поможет штатив с надежным держателем. Чтобы осмотреть всю плату целиком могут потребоваться уменьшающие линзы.

Продвинутые модели микроскопов для пайки оснащены интерфейсом, что значительно снимает нагрузку с глаз. Благодаря цифровой камере микроскоп можно подключать к компьютеру, фиксировать картину микросхемы после перед и после пайкой, подробно изучать дефекты.

Альтернативой цифровому микроскопу также являются специальные очки или лупа, хотя с лупой не совсем удобно работать.

Для пайки и ремонта схем можно применять обычные оптические микроскопы или стерео. Но такие приборы довольно дорогие, и не всегда обеспечивают нужный угол обзора. В любом случае цифровые микроскопы будут распространяться все шире, и цена на них со временем снизится.

авторитет 28 ноября 2012 в 01:48

Переделываем WEB-камеру в маленький да удаленький USB-микроскоп за гроши

• Чулан *

Методом «научного тыка» выяснилось, что никакие посторонние линзы не нужны для достижения поставленной цели. Способ оказался до смешного прост.

И так, по пунктам:

1. Раскручиваем web-камеру;
2. Выкручиваем объектив(он на резьбе);
3. Переворачиваем объектив другой стороной;
4. Аккуратно по кругу приклеиваем скотчем или чем Вам удобно;
5. Немного растачиваем отверстие в корпусе для объектива;
6. Скручиваем web-камеру.

Раскручиваем корпус камеры.

Снимаем пластиковый объектив и выкручиваем его из держателя.

Сама матрица.

Приставляем объектив обратной стороной и приклеиваем. Затем прикручиваем на место.

Затем растачиваем надфилем или выцарапываем ножницами (кому что по душе) отверстие в передней крышке, что бы пролез наш удлинившийся объектив. После чего всё аккуратненько скручиваем на место.

Поздравляю, теперь Вы обладатель usb-микроскопа.

К сожалению много фотографий нету, так как ещё не сделал для него держатель, а с рук на микроскоп не пофотографируешь. Даже при не очень большом увеличении всё трясётся и смазывается. Однако что бы визуально оценить его кратность одну фотографию покажу, с трудом но удалось её сделать.

На фотографии пиксели дисплея ноутбука.

К сожалению лучшего качества мне получить пока не удалось, это требует больше телодвижений, да и качество CMOS матрицы оставляет желать лучшего, но что хотеть от микроскопа за 3,4$.

Продолжение следует…

Теги: usb-микроскоп, web-камера

Как сделать микроскоп из веб-камеры

Если разобрать подходящую (с настраиваемым фокусом) веб-камеру, то можно снять объектив и перевернуть его. В этом случае камера превращается в... микроскоп!

Я использовал вот такую камеру (на чипсете VC0345 с сенсором OmniVision OV7670 ) с объективом из двух линз:

Так как в кабеле камеры были добавлены провода для микрофона, что вызывало неудобства в использовании, то я отпаял штатный кабель и припаял другой USB -кабель:

В качестве предметного столика для наблюдения объектов на просвет я использую матовое стекло:

Стекло установлено на пластиковую трубку, а снизу я освещаю его белыми светодиодами фонарика:

Такой микроскоп представляет собой микроскоп проходящего света и позволяет наблюдать интересующий объект в проходящем свете в светлом поле. В результате получается теневое изображение объекта.

Главная проблема заключается в удержании веб-камеры на нужном расстоянии от наблюдаемого объекта, поэтому я делаю много кадров и выбираю лучший:

Для этого я использую написанную мной программу :

Увеличение моего самодельного цифрового микроскопа

Визуальное (геометрическое) увеличение показывает во сколько раз наблюдаемый объект на экране компьютера больше, чем в натуральную величину. Для оценки этого параметра можно использовать, например, расстояние между штрихами штангенциркуля. Это увеличение зависит от используемого монитора и определяется произведением увеличения объектива на собственное увеличение камеры.
Собственное увеличение камеры определяется отношением размера картинки на экране (например, диагонали) на размер светоприемной матрицы.

Для моего микроскопа на экране ноутбука расстояние между соседними штрихами штангенциркуля (1 миллиметр) составляет 9 сантиметров:

Таким образом, увеличение моего самодельного микроскопа составляет 90 крат .

Оптическое увеличение микроскопа определяется апертурным числом объектива. Апертурное число $F$ (англ. F-number , optical speed - оптическая скорость) прямо пропорционально фокусному расстоянию объектива $f$ и обратно пропорционально диаметру $D$ его входного зрачка: $F = { f \over D }$. Эта величина теоретически (из-за волновой природы света) не может превысить 1500 раз.

Для определения линейных размеров предметов в увеличенном виде я определил, что расстояние между штрихами штангенциркуля (1 мм) на снимке составляет 365 пикселей:

Пиксели ЖК-дисплеев

С помощью такой "модифицированной" камеры я получил вот такие изображения пикселей LCD -панели ноутбука:

Слева показано, что при наведении объектива камеры область монитора с белым цветом светятся все три группы субпикселей - красные (R ), зеленые (G ) и синие (B ).
При этом сам пиксель имеет квадратную форму, хотя субпиксели являются прямоугольными, а длина стороны пикселя составляет около 0,25 мм.
На левом изображении видно, что ширина промежутка между красными и синими пикселями больше, чем между синими и зелеными и между зелеными и красными. Но изображение перевернуто, т.е. истинный порядок следования субпикселей RGB . Это подтверждается тестом .
Справа показано, что для создания желтого цвета пикселя светятся только красные (R ) и зеленые (G ) субпиксели.

А вот изображение субпикселей монитора другого ноутбука при свечении белым цветом вместе с фрагментом символа:

А вот такую картинку я получил для белого цвета на экране телефона Nokia 2710 Navigation Edition :

Вот такая интересная форма у пикселей ЖК-телевизора (воспроизводится голубой цвет):

Минералы

Поваренная соль

Песок

Глина

Биологические объекты

Человек

Слюна

Слюна является одним из популярных объектов наблюдения под микроскопом. Как утверждается, по слюне можно выполнять диагностику.

Волос

Животные

Комар

Перо птицы

Видна структура пера - стержень, несущий бородки, которые держат бородочки.

Растения

Семя колокольчика

Семена колокольчика очень маленькие - масса одного семечка около 0,2 миллиграмма.

Лист винограда

В общем надоело мне в увеличительное стекло разглядывать SMD элементы, маркировку на них и осматривать дорожки на предмет повреждений и качество пайки. Плюс всегда одна рука занята. Кто-то скажет про бинокулярные очки, ув. стекло на подставке… Бинокуляры далеко не лучшее решение, зрение садится быстро от них + качество далеко от идеала, из тех что доводилось щупать. (Есть идея заделать бинокуляры с линзой от детектора валют. Но это пока только эксперимент в стадии макета.) Увеличительное стекло на подставке часто мешает и не всегда удобно + немного искажает по краям. Можно юзать микроскоп, но с большими платами не подходит. Да и далеко не дешевая игрушка. Так же как и заводские камеры для таких дел. Так что будет как всегда… Будем делать сами

Купил самую дешевую вебку из тех что были. Вроде за 35 грн ($ 4,37). Еще одну мертвую взял у знакомого на донорские запчасти. Вот такая чисто китайская вебка:

Далее из донора выкручиваем объектив и удаляем из него все линзы. Вместо родных линз попробовал прикрепить линзу от CD привода (от DVD привода не пробовал, она там сильно маленького диаметра). Вкручиваем в вебку, на[одим фокус…Результат не подошел. Так как оптический прицел я делать не собирался. На расстоянии около полуметра было видно мелкие цифры и буквы на наклейке от старого харда, прилепленной на стенке. Фото для примера:

И при удалении объектива от самой камеры, увеличивал на более большие дистанции… В принципе такой результат в будущем тоже может пригодится.

Далее после поиска по коробкам был найден окуляр от микроскопа или чего-то похожего. Раньше в него разглядывал маркировку на SMD. Для пробы прикрепил его на «термосопли», (В данный момент окуляр жестко зафиксирован в теле старого объектива. Немного подогнал внутренний диаметр и посадил с натягом. Плюс укоротил само тело старого объектива со стороны вебки) Теперь результат меня устроил на все 100%. Фото того что вышло:

Бревно в кадре, это кончик деревянной зубочистки

Фото объектива и линзы (Внизу родной, без переделок. Справа, линза от CD привода).

Осталось сделать жесткий штатив на стену, перевернуть плату камеры в корпусе чтобы показывала адекватно. Выкинуть родной кабель и припаять тонкий. А то родной жесткий и толстый. Ну и подсветку нормальную прицепить, а то родная только мешает. Если вернуть на место родной объектив то можно использовать вебку по прямому назначению

Если использовать вебку с более лучшими характеристиками, то и соответственно изображение будет более качественным. Раз попалась мне в руки цифровая мыльница с функцией веб камеры. Жаль не помню марку и модель Можно было бы заюзать в таком же варианте.

Кстати если прицепить такой окуляр или линзу от CD к камере телефона, то будет похожий результат. Китайцы уже вроде на всю штампуют чехлы с объективом для айфонов. Попадались недавно мне в китайском магазине. Наверно у меня с контакта идею передрали Я так еще год-полтора назад на старую нокию фотки делал

Эту процедуру проделал еще полгода назад, но сегодня для описания «разложил по полочкам» что и как тогда вышло.

Как видите, USB микроскоп из веб камеры для пайки достаточно легко сделать из подручных материалов в течение нескольких часов. Для этого понадобится :

• веб камера;
• паяльник с припоем и флюсом;
• отвертки;
• запчасти для штатива;
• светодиоды , если их нет в камере;
• клей или эпоксидная смола;
• программа для трансляции изображения на ЖК монитор.

Вот такая конструкция самодельного микроскопа из камеры для осмотра SMD может получиться.

Следующий видеоролик посвящен принципу изготовления микроскопа из веб-камеры своими руками. Использован штатив и приведено видео процесса пайки USB-разъема.

Микроскоп из фотоаппарата

Честно говоря выглядит такой «микроскоп» достаточно странно. Принцип тот же, что и с веб-камерой — переворачивают оптику на 180 градусов. Для зеркальных фотоаппаратов даже есть специальные .

Ниже показано какое изображение получается с такого самодельного микроскопа для пайки. Видна большая глубина резкости — это нормально.

Недостатки самодельного микроскопа::

• малое рабочее расстояние;
• большие габариты;
• нужно придумывать камеру удобно крепить.

Достоинства фотокамеры для пайки:

• можно сделать из имеющейся зеркальной камеры;
• плавно регулируется увеличение;
• есть автофокус.

Микроскоп из мобильного телефона

Самый популярный способ сделать микроскоп из мобильного телефона своими руками — это прикрутить к камере смартфона линзу от CD- или DVD- проигрывателя. Получается вот такая конструкция микроскопа.

Линзы в этой технике применяют с очень малым фокусным расстоянием. Поэтому с помощью такого микроскопа получится только контролировать состояние пайки SMD компонентов и искать в припое. Паяльником между платой и линзой просто не подлезешь. Ниже приведу видео, на котором видно какое увеличение дает такой самодельный микроскоп.

Еще один вариант — микроскоп для мобильника. Эта штука выглядит вот так и стоит совсем копейки.

В более продвинутых случаях мобильный телефон вешают на уже имеющийся стерео- или моно- микроскоп для мелких деталей. Некоторые хорошие снимки у меня так и получались. Этот метод важен, когда нужно сделать микрофотографии для обучения или консультаций с другими мастерами.

4 место — USB микроскоп для пайки

Сейчас популярны китайские USB микроскопы по сути сделанные из веб-камер на и или даже с со встроенным монитором, например USB-микроскопы и . Такие электронные микроскопы больше предназначены для визуальной диагностики электроники, видеоинспекции качества пайки или, например, для проверки заточки ножей.

Напомню, что задержка видеосигнала в таких микроскопах значительная. Со встроенным монитором намного легче паять, но отсутствует глубина резкости и объемное восприятие микрообъектов.

Недостатки USB микроскопа:

• временные лаги, не позволяющие быстро паять;
• малое оптическое разрешение;
• отсутствие объемного восприятия;
• как правило, это стационарный вариант, привязанный к компьютеру или розетке.

Достоинства USB микроскопа:

• возможность работать на комфортном расстоянии для глаз;
• можно снимать видеоролики и фотографии;
• сравнительно низкая стоимость;
• малый вес и габариты;
• можно легко смотреть на плату под углом.

Отзывы о них довольно хорошие. Оба они конечно не образцы для подражания, но выглядят внушительно. Качество изображения хорошее, рабочее расстояние 100 или 200 мм в зависимости от насадок. Эти микроскопы могут быть использованы для пайки при настройке и должном уходе.

Мини-обзор смотрите в видеоролике, изображение в объектив показывают на 9-ой минуте.

2 место — импортный микроскоп для пайки

Среди зарубежных брендов, микроскопной техникой славятся компании Carl Zeiss, Reichers, Tamron, Leica, Olympus, Nikon. Такие модели, как Nikon SMZ-1, Olympus VMZ, Leica GZ6, Olympus SZ3060, Olympus SZ4045ESD, Nikon SMZ-645 по праву заслужили звания народных бинокулярных микроскопов для пайки за их качество картинки. Ниже приведу примерные цены на популярные зарубежные модели :

• Leica s6e/s4e (7-40x) 110 мм — 1300 $;
• Leica GZ6 (7x-40x) 110 мм — 900 $;
• Olympus sz4045 (6,7х-40х) 110 мм — 500 $;
• Olympus VMZ 1-4x 10х 90 мм — 500 $;
• Nikon SMZ-645 (8х-50х) 115 мм — 800 $;
• Nikon SMZ-1 (7x-30x) 100 мм — 400 $;
• добротный Nikon SMZ-10a — 1500 $.

В принципе цены не космические, но это б/у микроскопы, которые можно купить на eBay или Amazon с платной доставкой. Выгодность тут нужно в каждом частном случае рассматривать отдельно.

1 место — отечественный микроскоп для пайки

Среди истинно отечественных микроскопов хорошо известен ЛОМО и делают они прикладные микроскопы под маркой МСП. Самые подходящие для пайки из новых микроскопов — это МСП-1 вариант 23 или . Правда ценник у них недетский.

Вынужден сказать, что Альтами, Биомед, Микромед, Levenhuk — все это отечественные продавцы китайских микроскопов. На качество исполнения многие жалуются. Для профессионального применения их не рассматриваем. Правда попадаются терпимые экземпляры. Это зависит от условий транспортировки и хранения. Дело в том, что оптика у них юстирована с помощью силиконового клея с соответствующей надежностью.

Из старых запасов или б/у истинно советские можно взять на Авито:

• БМ-51-2 8,75х 140 мм — 5 тыс. руб. поиграться;
• МБС-1 (МБС-2) 3х-100х 65 мм — до 20 тыс. руб.;
• МБС-9 3х-100х 65 мм — до 20 тыс. руб.;
• ОГМЭ-П3 3х-100х 65/190мм — до 20 тыс. руб. (у меня такой на работе, нравится);
• МБС-10 3х-100х 95 мм — до 30 тыс. руб.;
• БМИ-1Ц 45х 200 мм — более 200 тыс. руб. — измерительный.

Итоги рейтинга микроскопов

Если вы еще думаете какой выбрать микроскоп для пайки, то мой победитель — МБС-10 — народный выбор вот уже много лет.

Рейтинг микроскопов по назначению

Микроскоп для ремонта мобильных телефонов

Следующие микроскопы для пайки и ремонта смартфонов отсортированы по росту качества картинки:

• МБС-10 (пониженный контраст, нереальные цвета при больших увеличениях, дискретное переключение увеличений, 90 мм расстояния);
• МБС-9 (65 мм расстояние и слабый контраст);
• Nikon SMZ-2b/2t 10см (8х-50х)/(10-63x);
• Nikon SMZ-645 (8х-50х) 115 мм;
• Leica s6e/s4e (7-40x) 110 мм;
• Olympus sz61 (7-45x) 110 мм;
• Leica GZ6 (7x-40x) 110 мм;
• Olympus sz4045 (6,7х-40х) 110 мм;
• Оlympus VMZ 1-4x 10х с рабочим расстоянием 90 мм;
• Olympus sz3060 (9x-40x) 110 мм;
• Nikon SMZ-1 (7x-30x) 100 мм;
• Bausch and Lomb StereoZoom 7 (рабочее расстояние всего 77 мм);
• Leica StereoZoom 7;
• Nikon SMZ-10a с объективом Nikon Plan ED 1x и окулярами 10х/23 мм;
• Nikon SMZ-U (7,5x-75x) рабочее расстояние с Nikon Plan ED 1x 85 мм, с оригинальными окулярами 10х/24 мм.

Микроскоп для ремонта планшетов и материнских плат

Для таких применений вопрос предельного разрешения не так важен, там рабочими являются увеличения 7х-15х. Для них нужен хороший универсальный штатив и маленькое минимальное увеличение. Следующие микроскопы для пайки материнских плат и планшетов отсортированы по степени увеличения качества картинки:

• Leica s4e/s6e (110mm) с полем 35 мм;
• Olympus sz4045/sz51/sz61 (110mm) с полем 33 мм;
• Nikon SMZ-1 (100мм) с полем 31.5 мм;
• Olympus sz4045;
• Olympus sz51/61;
• Leica s4e/s6e;
• Nikon SMZ-1.

Микроскоп для ювелира или зубного техника

Следующие микроскопы для зубного техника или ювелира с большим рабочим расстоянием отсортированы по степени улучшения качества картинки:

• Nikon SMZ-1 (7х-30х) с окулярами 10х/21 мм;
• Leica GZ4 (7х-30х) 9 см с линзой 0,5х (19 см);
• Olympus sz4045 150 мм;
• Nikon SMZ-10 150 мм.

Микроскоп для гравировки

Следующие микроскопы для гравировки c с большой глубиной резкости отсортированы по возрастанию качества картинки:

• Nikon SMZ-1;
• Olympus sz4045;
• Leica gz4.

Как проверить б/у микроскоп при покупке

Перед покупкой б/у микроскоп для пайки проверяется просто (частично взято у этого спеца):

• осмотрите корпус микроскопа на наличие царапин и следов удара. Если есть следы удара, то оптика может быть сбита.
• проверьте люфт ручек позиционирования — его не должно быть.
• наметьте маленькую точку на листе бумаги карандашом или ручкой и проверьте, не двоится ли точка на разных кратностях.
• при повороте ручек настройки микроскопа послушайте наличие хруста или проскальзываний. Если они есть, то пластиковые шестерни могут быть лопнувшими, а отдельно они не продаются.
• осмотрите окуляры на предмет наличия просветления . Часто от неправильного ухода его царапают или стирают.
• покрутите окуляры вокруг своей оси на белом фоне. Если артефакты изображения тоже крутятся, то дело в грязи на окулярах — это пол беды.
• если видны серые пятна , блеклое изображение или точки, то возможно загрязнена призма или вспомогательная оптика. Иногда на ней обнаруживаются белесый налет, пыль и даже грибок.
• самое сложное в диагностике микроскопа для пайки — определить слабое несведение по вертикали. Если глазам трудно за пару минут адаптироваться к изображению, то лучше такой микроскоп для пайки не брать — у него сильное несведение. Если при пайке под микроскопом глаза устают в течение 30-60 минут и начинает болеть голова, то это слабое несведение. Слабое расхождение объектов по высоте трудно определить при покупке.
• осмотрите ЗИП, при наличии.

Как закрепить микроскоп на рабочем столе

Существует множество способов закрепить микроскоп для пайки на рабочем столе. Производители решают эти проблемы с помощью и штанги. Они удерживают микроскоп от падения и позволяют легко позиционировать его относительно платы.

Самодельная подставка или штатив для микроскопа обычно делается из старого фотоувеличителя или из других доступных ресурсов и запчастей.

А вот Мастер Сергей сделал штатив микроскопа для пайки микросхем своими руками из мебельных трубок. Получилось хорошо. Видеообзор его с смотрите ниже.

Над материалом трудились Мастер Сергей и Мастер Пайки. В комментариях напишите какими микроскопами для пайки микросхем пользуетесь и насколько они хороши.