Як я зібрав оптично-цифро-аналоговий мікроскоп на базі старого фотозбільшувача, об’єктива, CCD модуля та перетворювача S-Video на VGA

Привіт!

Сьогодні я розповім, як я зібрав оптично-цифро-аналоговий :) мікроскоп на базі старого фотозбільшувача «Ленінград-2», об’єктива від фотоапарата «Індустар» 61 2.8/50, CCD модуля SONY 4140+811 HD 700TVL та перетворювача S-Video на VGA (ATIS VGA-AV).

Потрібно буде трохи паяти та надрукувати кілька кастомних деталей на 3D принтері.

Як все почалося

Я давно хотів мікроскоп для пайки, але ніяк не міг знайти хороший варіант за невеликі гроші.
Переглянувши кілька оглядів дешевих і не зовсім дешевих китайських цифрових мікроскопів, я зрозумів, що головна проблема майже у всіх — це затримка та розмита картинка під час руху.
Я не знав, наскільки це заважало б мені під час пайки, але вирішив довіритися відгукам і не розглядати дешеві варіанти.

Пізніше, коли подивився на ціни дорогих мікроскопів, зрозумів, що це явно не мій варіант (особливо враховуючи мої «криві» руки для пайки).

І тут я натрапив на кілька відео про те, як роблять мікроскопи на базі CCTV камери та старого фотозбільшувача.
Трохи дослідивши цю тему, я зрозумів, що це мій варіант — і за ціною, і за якістю.

З чого все почалося

Як виявилося, все, що мені потрібно було купити — це CCD модуль (дуже рекомендують Sony Effio для цього) і простий S-Video на VGA перетворювач.
Все інше у мене вже було.
На горищі лежав старий фотозбільшувач «Ленінград-2».
Старий фотоапарат «Зеніт» неохоче поділився своїм об’єктивом — «Індустар» 61.
А все інше можна було надрукувати на 3D принтері.

Моделювання та друк

Для початку я вивчив фотозбільшувач і визначив, які деталі потрібно буде змоделювати та надрукувати на 3D принтері:
— Перехідник для фотооб’єктива на фотозбільшувач (M42 на M39)
— Корпус для кріплення CCD модуля та для кнопок управління модулем (OSD keypad)
— Кришку для фотозбільшувача з S-Video на VGA перетворювачем та живленням.

Дизайн усіх деталей я створював у Tinkercad.
За основу для різьби взяв модель M42 з Thingiverse, але, на жаль, не пам’ятаю яку саме.
Усі моделі (STL) можна завантажити на GitHub проєкту (посилання у кінці статті).

Деталі друкував за допомогою свого 3D принтера — Creality Ender 3.
Після кількох ітерацій отримав деталі, які майже ідеально підійшли (щоправда, трохи довелося підпиляти і підкоригувати молотком :) ).

Пайка OSD keypad

Далі потрібно було спаяти плату управління для CCD модуля (OSD keypad).
У мене було багато маленьких кнопок і односторонніх PCB плат.
Пошукавши в інтернеті, я нарешті знайшов розпіновку OSD для свого модуля (фото додав до GitHub).

Я вирішив використати еthernet кабель, якого у мене було вдосталь.
Єдиний мінус — він досить жорсткий і погано гнеться, але для цього проєкту підійде.
Кабель я вставив у термоусадкову трубку, щоб виглядало більш професійно.
Коли все було готово, перевірив працездатність кожної кнопки за допомогою мультиметр.

Живлення на 5 вольт

Наступним кроком було зробити живлення на 5 вольт для S-Video to VGA перетворювача.
CCD модуль працює на 12 вольт, а перетворювач — на 5 вольт.
Тому вирішив використовувати блок живлення на 12 вольт та зробити перетворювач на 5 вольт.
Взяв односторонню PCB плату, стабілізатор напруги LM7805, пару конденсаторів, DC роз’єми in/out, S-video кабель і все спаяв разом.
Не забув про термоусадкову трубку, щоб усе виглядало більш акуратно.

Збирання всіх компонентів

Тепер потрібно було встановити всі компоненти у фотозбільшувач та з’єднати їх:
— Вийняв непотрібні деталі з фотозбільшувача.
— Через перехідник, надрукований на 3D принтері, вкрутив об’єктив.
— Вставив OSD keypad у корпус і закріпив його на деталі, яка триматиме CCD модуль (двох шурупів було більш ніж достатньо).

Перед встановленням кришки потрібно було спаяти конектори для OSD keypad, оскільки отвір у кришці був розрахований на кабель без конекторів.
Я встановив CCD модуль і надійно прикрутив його до корпусу.
Потім закріпив S-Video to VGA перетворювач на кришці за допомогою затяжок, пропустивши їх через отвори; зайві частини затяжок обрізав.

Далі вставив корпус CCD модуля — він підійшов щільно, завдяки геометрії фотозбільшувача (але стукати молотком цього разу не було потрібно :) ).

Після цього встановив кришку з S-Video to VGA перетворювачем, під’єднав конектори до CCD модуля, живлення та кабель S-Video до перетворювача.
Закрутив кришку двома болтами, що були в комплекті з фотозбільшувачем.

Під’єднав кабель монітора і блок живлення — все готово!

Тестування

Для тесту я використав плату Arduino Mega, щоб перевірити якість зображення та зум.
Голова фотозбільшувача рухається, що дозволяє вибрати оптимальну висоту.
Тонке налаштування різкості виконується за допомогою об’єктива.

Я погрався з налаштуваннями CCD модуля — за замовчуванням він працює в авто режимі (день/ніч, яскравість, контраст та інше).
Після цього я встановив денний режим і зробив ручні налаштування яскравості та контрасту, що значно покращило зображення.

Сподіваюсь, ця стаття була корисною для тебе (тоді з тебе «вподобайка» та підписка на YouTube :D ).
Якщо маєш питання — пиши у коментарях, я обов’язково відповім.

Додаткову інформацію та файли до цього проєкту ти можеш знайти на
GitHub: github.com/2CoderOK/microscope-diy
Повне відео Youtube: www.youtube.com/watch?v=W8HXRcmqQwQ

До нових зустрічей!