Микроскоп из фотоувеличителя с электромеханической настройкой фокуса.

    Предлагаю ещё одну конструкцию микроскопа из фотоувеличителя. Это мой второй вариант микроскопа, при конструировании которого я учел некоторые ошибки и приобретенный опыт.  Короткое видео работы микроскопа можно посмотреть: https://rutube.ru/video/d91e4f16512c7461c40eb0dead53d239/     

  В первом варианте я использовал широко разрекламированную на просторах инета камеру Sony Effio в комплекте с конвертером S-video to VGA , но был разочарован качеством изображения. В своё время эта камера может и была хороша, но у неё аналоговый выход BNC, плюс конвертер, наверное, добавляет свои шумы. В общем я советую не связываться с этой камерой (может, конечно, мне такая плата досталась от китайцев), а приобрести камеру Eakins. Эта камера используется китайской фирмой, которая производит различные микроскопы. У неё имеется выход VGA и HDMI, разрешение до 1980х1080, матрица 1/2,8 дюйма, алюминиевый корпус, кроме того в комплекте идёт блок питания 12В и пульт управления (правда он особо и не нужен). Изображение визуально намного лучше, чем у Sony. На АлиЭкспресс в магазине, который торгует от имени Eakins, камера стоит около 4000 рублей, но в нашем российском интернет магазине ту же камеру я купил за 2400 рублей, что чуть-чуть дороже комплекта Sony. Правда пришлось немного подождать, так как доставка из Китая. В общем я советую данную камеру, пусть она чуть дороже, но того стоит.      Следующий момент, который я не учел в первом варианте это то, что у меня стойка микроскопа расположена не по центру монитора, а справа от него. 

Поэтому камера получилась под углом к монитору и изображение объекта на мониторе при жестко закрепленной камере не соответствовало его расположению на столе.    Ну и как показал опыт работы с микроскопом, постоянно приходится подстраивать фокусировку, для чего необходимо руками крутить объектив. Для упрощения работы с микроскопом и более удобной регулировки фокуса я сделал электромеханический привод. Привод обеспечивает изменение расстояния между матрицей камеры и объективом, чем и обеспечивается настройка фокуса. Корпус платы управления шаговым двигателем расположил в удобном для работы месте. Настройка фокуса производится поворотом ручки переменного резистора в ту или другую сторону от среднего положения резистора.Описание конструкции.Скриншоты всей конструкции и разреза.

   Свой микроскоп я изготовил из советского фотоувеличителя «УПА-601» и объектива «Индустар-50»  от фотоаппарата "Зенит".   Основание, на которое крепится камера, выполнено поворотным и состоит из двух частей. Для поворота камеры я использовал червячную передачу. Круглое отверстие под объектив в основе фотоувеличителя расточил напильником под квадрат 41х41 мм. В это квадратное отверстие вставлена стационарная часть основания камеры и прикручена к основе фотоувеличителя с помощью винтов М3. К стационарной части основания камеры шурупами А2х4 (в конструкции использовались шурупы А2 длиной 4, 6, 8, 10 мм) тремя шурупами крепится крепление червяка.    На подвижной части основания камеры выполнена шестерня червячной передачи. Подвижная часть зафиксирована в отверстии стационарной части с помощью шайбы, которая крепится четырьмя шурупами. Сама камера устанавливается в посадочное место и крепится двумя короткими болтами М6. Имейте ввиду, резьба на камере какая-то нестандартная, наверное, дюймовая и простые болты М6 не подходят, нужно найти подходящие. Поворотом ручки червяка производится изменение угла расположения камеры до 120 градусов относительно основы фотоувеличителя. Если стойка фотоувеличителя будет располагаться слева от монитора, то при распечатке подвижной части основания камеры в слайсере необходимо будет отобразить ее зеркально.      Для изменения положения объектива относительно камеры используется шаговый двигатель 28BYJ-48/12В с алиэкспрес. На алиэкспрес есть 5-вольтовые и 12-вольтовые шаговые двигатели такого типа, я использовал именно шаговый двигатель на 12В, чтобы не заморачиваться еще и с питанием 5 В.  Шаговый двигатель крепится шурупами к основанию, которое прикручено к основе фотоувеличителя. В основание впрессованы две направляющие диаметром 3 мм, которые взяты от CD-ROM привода. В качестве ходового винта используется винт М5 длиной 70 мм из магазина митизы. Винт установлен на двух подшипниках L 950 ZZ 5х9х3 мм, которые используются в шкивах для ремня 3d принтеров. Вращение на винт от шагового двигателя передается через шестерни, модуль которых равен 1, число зубьев 18 и 36. На большой шестерне прикручена ручка для того, чтобы можно было подрегулировать фокус вручную, если вдруг возникнет такая необходимость (только быстро вращать нельзя, надо помнить об ЭДС самоиндукции, чтобы не вывести драйвер из строя). 

Каретка перемещается по направляющим. Отверстия в каретке после печати откалиброваны сверлом диаметром 3 мм. Необходимо добиться, чтобы каретка перемещалась по направляющим свободно, без заеданий и имела небольшой люфт. Снизу каретки прикручена двумя шурупами пластина из алюминия толщиной 2 мм, в которой по месту просверлено отверстие и нарезана резьба М5, и, которая является гайкой для перемещения каретки. 

Величина перемещения каретки около 35 мм.  Для объектива «Индустар-50» в принципе достаточно перемещения 15 мм для регулировки фокуса при увеличении от 6 до 65. Увеличение я считал так: измерял линейкой на экране  монитора изображение другой линейки. То есть измерял величину изображения в миллиметрах между двумя миллиметровыми делениями линейки, что и соответствует величине увеличения. Если использовать удлинительные кольца для объектива, которые я тоже напечатал на принтере, то можно получить увеличение до 320 раз. Для этого я и сделал перемещение объектива до 35 мм, чтобы обеспечить фокусировку на больших увеличениях. К каретке шурупами прикручено крепление объектива, которое для упрощения печати я сделал из двух частей. Они напечатаны из ABS пластика, а затем склеены дихлорэтаном.  К креплению четырьмя шурупами прикручено кольцо с резьбой М42х1,0, в которое вкручивается объектив или удлинительные кольца с объективом. При использовании объектива от фотоаппарата ФЭД необходимо в кольце сделать резьбу М39х1,0. Кольцо крепления объектива, которое защищает камеру от попадания света сбоку, входит при перемещении объектива в кольцевой бортик основы фотоувеличителя. При перемещении объектива на величину более 20 мм для защиты от боковой засветки используется еще одно внешнее кольцо. При опускании объектива более 20 мм оно зависает на опоре, которая прикручена винтами М3 к основанию фотоувеличителя. Схема управления собрана на Arduino Nano, драйвер шагового двигателя A4899 самый простой и дешевый. Для данного драйвера двигатель надо переделать в биполярный. Как это сделать можно найти в инете. Вот например: http://digitrode.ru/articles/172-prevraschaem-odnopolyarnyy-shagovyy-dvigatel-v-bipolyarnyy.html или http://muuh.ru/shagovye-dvigateli/318-shagovyj-dvigatel-28byj-48-5v-odnopolyarnyj-kak-peredelat-v-dvupolyarnyj.html?ysclid=mcjhx3zgv3220780311   То есть должно получиться две обмотки, изолированных друг от друга и имеющих сопротивление около 270 Ом.Схема платы управленияТок ограничения драйвера необходимо выставить около 350 мА, что соответствует примерно 280 мВ на крутилке потенциометра драйвера. Скорость вращения двигателя регулируется переменным резистором от среднего положения. При вращении ручки резистора от среднего положения по часовой стрелке объектив поднимается, ну и наоборот – опускается. В среднем положении есть некоторая область, в которой двигатель стоит, причем в этом положении двигатель отпущен для обеспечения возможности регулировки фокуса вручную. Для индикации режимов работы «Вверх», «Вниз» и «Стоп» есть три светодиода.Печатную плату не делал, а собрал всю схему на монтажной платке с алиэкспрес. Корпус схемы управления сделал под свою плату. Плату управления соединил с шаговым двигателем шлейфом из четырех проводов. Светодиоды расположил так и напечатал экран индикации, что загорается индикация в виде стрелочек, направленных вверх и вниз, и полоски при стоящем двигателе.

Работу программы расписывать не буду. В скетче сделал комментарии, думаю все будет понятно. STL-файлы, схему и скетч выложил здесь: https://3dtoday.ru/3d-models/khobbi/sdelay-sam/mikroskop-iz-fotouvelicitelya-s-elektromexaniceskoi-nastroikoi-fokusa

Я понимаю, что найти сейчас именно фотоувеличитель УПУ-601 очень трудно, поэтому, если кому-то будет интересно и захочется что-то сделать подобное под себя, могу выложить исходники (делал в SolidWorks 2022).