Microscopio senza lenti.
Nel corso dei suoi quasi 300 anni di storia di sviluppo, il microscopio è probabilmente diventato uno degli strumenti ottici più popolari, ampiamente utilizzato in tutti i settori dell'attività umana. È particolarmente difficile sopravvalutare il suo ruolo nell'insegnare agli scolari che apprendono il micromondo che li circonda con i propri occhi.
Una caratteristica distintiva del microscopio proposto è l'uso "non standard" di una webcam convenzionale. Il principio di funzionamento è quello di registrare direttamente la proiezione degli oggetti in studio sulla superficie della matrice CCD quando illuminati da un fascio di luce parallelo. L'immagine risultante viene visualizzata sul monitor di un PC.
Rispetto a un microscopio convenzionale, il progetto proposto non ha un sistema ottico costituito da lenti e la risoluzione è determinata dalla dimensione dei pixel della matrice CCD e può raggiungere diversi micron. L'aspetto del microscopio è mostrato in Fig. 1 e fig. 2. Come webcam è stato utilizzato il modello "Wcam 300A" di Mustek, dotato di una matrice CCD a colori con una risoluzione di 640x480 pixel. La scheda elettronica con la matrice CCD (Fig. 3) viene rimossa dalla custodia e, dopo piccole modifiche, viene installata al centro della custodia a tenuta di luce con coperchio apribile. La modifica della scheda è consistita nella risaldatura del connettore USB per rendere possibile l'installazione di un ulteriore vetro protettivo sulla superficie della matrice CCD e sigillare la superficie della scheda.
Nel coperchio dell'alloggiamento è presente un foro passante, al centro del quale si trova un blocco di tre LED di diversi colori (rosso, verde, blu), che funge da sorgente luminosa. Il blocco LED, a sua volta, è coperto da un involucro a prova di luce. La posizione lontana dei LED dalla superficie della matrice consente la formazione di un fascio di luce approssimativamente parallelo sull'oggetto da misurare.
La matrice CCD si collega al PC tramite un cavo USB. Il software è standard e incluso con la webcam.
Il microscopio fornisce un ingrandimento dell'immagine di 50...100 volte, con una risoluzione ottica di circa 10 micron con una frequenza di aggiornamento dell'immagine di 15 Hz.
Il design del microscopio è mostrato in Fig. 4 (non in scala).
Per proteggerlo da danni meccanici, sulla finestra di ingresso della matrice CCD 7 è installato un vetro protettivo al quarzo 6 con dimensioni 1x15x15 mm per proteggerlo da danni meccanici. La protezione della scheda elettronica da liquidi e danni meccanici è assicurata sigillando la sua superficie con sigillante siliconico 8. L'oggetto da testare 5 è posizionato sulla superficie del vetro protettivo 6. I LED di illuminazione 2 sono installati al centro del foro nel coperchio 4 e sono ricoperti dall'esterno con un involucro di plastica resistente alla luce 3. La distanza tra l'oggetto in prova e il blocco LED è di circa 50...60 mm.
I LED di illuminazione (Fig. 5) sono alimentati dalla batteria 12 di tre celle galvaniche collegate in serie con una tensione di 4,5 V. L'alimentazione viene attivata utilizzando l'interruttore SA1, il LED HL1 (1 in Fig. 4) è un indicatore, situato sull'involucro di protezione e segnala la presenza della tensione di alimentazione. I LED di illuminazione EL1-EL3 sono accesi e quindi il colore dell'illuminazione viene selezionato utilizzando gli interruttori SA2-SA4 (13) situati sulla parete laterale dell'alloggiamento 11.
I resistori R1, R3-R5 sono limitatori di corrente. Il resistore R2 (14) è progettato per regolare la luminosità dei LED EL1-EL3; è installato sulla parete posteriore della custodia. Il dispositivo utilizza resistori costanti S2-23, MLT, resistori variabili - SPO, SP4-1. Interruttore di alimentazione SA1 - MT1, interruttori SA2-SA4 - pulsante SPA-101, SPA-102, LED AL307BM può essere sostituito con KIPD24A-K
Poiché la dimensione apparente delle immagini in uscita dipende dalle caratteristiche della scheda video utilizzata e dalla dimensione del monitor, il microscopio necessita di calibrazione. Consiste nel registrare un oggetto di prova (righello scolastico trasparente), di cui si conoscono le dimensioni (Fig. 6). Misurando la distanza tra i tratti del righello sullo schermo del monitor e correlandoli con la dimensione reale, è possibile determinare la scala dell'immagine (ingrandimento). In questo caso, 1 mm dello schermo del monitor corrisponde a 20 micron dell'oggetto misurato.
