A lo largo de sus casi 300 años de historia de desarrollo, el microscopio se ha convertido probablemente en uno de los instrumentos ópticos más populares, ampliamente utilizado en todos los ámbitos de la actividad humana. Es especialmente difícil sobreestimar su papel en la enseñanza de los escolares que aprenden con sus propios ojos sobre el micromundo que los rodea.
Una característica distintiva del microscopio propuesto es el uso "no estándar" de una cámara web convencional. El principio de funcionamiento es registrar directamente la proyección de los objetos en estudio sobre la superficie de la matriz CCD cuando se iluminan con un haz de luz paralelo. La imagen resultante se muestra en un monitor de PC.
En comparación con un microscopio convencional, el diseño propuesto no tiene un sistema óptico compuesto por lentes, y la resolución está determinada por el tamaño de píxel de la matriz CCD y puede alcanzar varias micras. La apariencia del microscopio se muestra en la Fig. 1 y fig. 2. Como cámara web se utilizó el modelo “Wcam 300A” de Mustek, que tiene una matriz CCD en color con una resolución de 640x480 píxeles. La placa electrónica con la matriz CCD (Fig. 3) se retira de la carcasa y, después de pequeñas modificaciones, se instala en el centro de la carcasa hermética a la luz con una tapa que se abre.La modificación de la placa consistió en resoldar el conector USB para poder instalar un vidrio protector adicional en la superficie de la matriz CCD y sellar la superficie de la placa.
Se hace un orificio pasante en la tapa de la carcasa, en cuyo centro se coloca un bloque de tres LED Diferentes colores de brillo (rojo, verde, azul), que es una fuente de luz. Bloquear LED, a su vez, está cubierto con una carcasa opaca. Ubicación remota LED desde la superficie de la matriz permite formar un haz de luz aproximadamente paralelo sobre el objeto de medición.
La matriz CCD se conecta a la PC mediante un cable USB. El software es estándar y se incluye con la cámara web.
El microscopio proporciona un aumento de imagen de 50...100 veces, con una resolución óptica de aproximadamente 10 micrones y una frecuencia de actualización de imagen de 15 Hz.
El diseño del microscopio se muestra en la Fig. 4 (no a escala).
Para protegerlo de daños mecánicos, en la ventana de entrada de la matriz CCD 7 se instala un cristal protector de cuarzo 6 con dimensiones 1x15x15 mm para protegerlo de daños mecánicos. La protección de la placa electrónica contra líquidos y daños mecánicos se garantiza sellando su superficie con sellador de silicona 8. El objeto en estudio 5 se coloca sobre la superficie del vidrio protector 6. Iluminación LED 2 se instalan en el centro del orificio de la tapa 4 y se cubren desde el exterior con una carcasa de plástico a prueba de luz 3. La distancia entre el objeto en estudio y el bloque LED es de aproximadamente 50...60 mm.
Los LED de iluminación (Fig. 5) funcionan con la batería 12 de tres celdas galvánicas conectadas en serie con un voltaje de 4,5 V.La alimentación se enciende mediante el interruptor SA1, el LED HL1 (1 en la Fig. 4) es una luz indicadora ubicada en la carcasa protectora y señala la presencia de voltaje de suministro. Los LED de iluminación EL1–EL3 se encienden y, por lo tanto, el color de iluminación se selecciona mediante los interruptores SA2–SA4 (13) ubicados en la pared lateral de la carcasa 11.
Las resistencias R1, R3—R5 son limitadoras de corriente. La resistencia R2 (14) está diseñada para ajustar el brillo de los LED EL1-EL3; está instalada en la pared trasera de la caja. El dispositivo utiliza resistencias constantes S2-23, MLT, resistencias variables: SPO, SP4-1. Interruptor de encendido SA1 - MT1, interruptores SA2 - SA4 - pulsador SPA-101, SPA-102, LED AL307BM se puede reemplazar con KIPD24A-K
Dado que el tamaño aparente de las imágenes de salida depende de las características de la tarjeta de video utilizada y del tamaño del monitor, el microscopio requiere calibración. Consiste en registrar un objeto de prueba (regla escolar transparente), cuyas dimensiones se conocen (Fig. 6). Al medir la distancia entre los trazos de la regla en la pantalla del monitor y correlacionarlos con el tamaño real, puede determinar la escala de la imagen (ampliación). En este caso, 1 mm de la pantalla del monitor corresponde a 20 micras del objeto medido.
Con un microscopio se pueden observar diversos fenómenos y medir objetos. En la Fig. La figura 7 muestra una imagen de la perforación láser de un billete de 500 rublos. El diámetro medio de los agujeros es de 100 µm y es visible una variación en la forma de los agujeros. En la Fig. La Figura 8 muestra una imagen de una máscara de tubo de imagen en color de Hitachi. El diámetro de los agujeros es de unas 200 micras.
Se eligieron una araña, su pata y su bigote como ejemplos de objetos biológicos; se muestran en la Fig. 9 y fig. 10, respectivamente (el diámetro del bigote es de aproximadamente 40 micrones), el cabello del autor (el diámetro es de 80 micrones) - en la Fig.11, escamas de pescado - en la Fig. 12. Es interesante observar los procesos de disolución de sustancias en agua. Se dan como ejemplo los procesos de disolución de la sal y el azúcar. En la Fig. 13,a y fig. 14a muestra partículas de cristales secos de sal y azúcar, respectivamente, y en la Fig. 13.6 y fig. 14.6 - el proceso de su disolución en agua. Son claramente visibles las zonas de mayor concentración de sustancias y los efectos de la luz que se concentra en los centros de disolución.
