Pikroskoop: odav interaktiivne mikroskoop: 12 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Tere ja Tere tulemast!

Minu nimi on Picroscope. Olen taskukohane, ise valmistatav RPi-toitega mikroskoop, mis võimaldab teil luua ja suhelda oma enda mikro-maailmaga. Olen suurepärane praktiline projekt kellelegi, kes on huvitatud biotehnoloogiast ja mikrobioloogia, optika või isetehtud elektroonika maailmast. Mind võivad ehitada peaaegu kõik, olenemata vanusest või oskuste tasemest. Ükskõik, kas olete keskkooliõpilane, kes otsib lahedat teadusprojekti, keskkooliõpilane bioloogiatunnis, tegija teie garaažis või isegi teadlane, kes teeb biofüüsika katseid, on minu eesmärk aidata teil paremini mõista ümbritsevat mikroskoopilist maailma sina. Mõne elektroonikakomponendi ja 3-D printeri abil on mul võimalik ehitada päeva ja 60 dollari eelarvega!

Kui olete nii kaugele jõudnud, tähendab see, et olete huvitatud minust ühe tegemisest! Jah! Alustame!

1. samm: materjalid ja kulud ($)

Pikroskoobi mikrobioloogia toob teie mikromaailma ellu:

★ Mikroskoobi slaidid ja kaaned (6,78 USD)

★ selge ühepoolne lint

Pikroskoobi optika suurendab teie mikromaailma:

★ CCTV objektiiv (3,25 USD)

★ CCTV objektiivi lukustusrõngas (1,25 USD)

Pikroskoobi elektroonika viib teid oma mikromaailma:

★ süle- või lauaarvuti, millel on Mac OS või Windows*

*Windows nõuab PuttySoftware'i ja WinSCP tarkvara, Mac aga eelinstallitud terminaliprogrammi

★ Vaarika Pi Zero W (10,00 USD) - PIIRATUD AEGA PAKKUMINE: mikrokeskuses on 5 USD Pi Zero W!

ANDArducam - Raspberry Pi kaamera (16,99 USD)

VÕI

RaspPi Zero W kaamerapakett koos 8MP RaspPi kaameraga (44,95 USD)

★ GPIO isane päis (.95 USD)

★ 8+ GB SD -kaart (6,98 USD)

★ 120 komplekti hüppajajuhtmeid (6,98 USD) - leitud Makerspacesist - *Te ei kasuta kõiki 120, kuid kunagi pole valus, kui teil on varuosad odavad hüppajajuhtmed!

★ Käärid või traadist eemaldaja/lõikur (6,98 USD)

★ 20 pakki 100 oomi takistitega (0,95 USD)

★ Hajutatud LED (0,50 USD) - kui võimalik, ostke varundamiseks paar lisatasu

★ Micro USB (2,99 USD) - leidub enamikus kodudes

★ Jootekolvi komplekt (9,85 USD) - leitud Makerspacesist

Pikroskoobi 3-D trükitud osad toetavad teie mikromaailma:

★ 3-D trükitud struktuurikomponendid (8–12 USD)-zip-fail 2. etapis

*** TÄHTIS: ostke kõik materjalid enne ehitamist! Samuti lugege hoolikalt iga sammu, et saada täpsemat teavet materjalide kohta.

2. samm: 3D-printimine

1. Laadige oma arvutisse alla STL_FIles.zip ja pakkige failid kausta.

2. Printige osad oma 3D-printeriga VÕI kasutage mõnda allpool loetletud usaldusväärset veebipõhist 3D-printimisteenust.

3. TÄHTIS: kasutage järgmist loendit, et teada saada, kui palju iga osa peate välja printima:

1. Alus = 1 osa
2. Alus+ülemine_peatus = 8 osa
3. Big_Slide_Tray = 2 osa
4. Cam_Fasteners = 2 osa
5. Nukk+objektiivihoidik = 1 osa
6. Lens_Remover = 1 osa
7. Small_Slide_Tray = 2 osa
8. Structural_Walls = 2 osa

Soovitatavad veebipõhised 3D-printimisteenused

Minu kasutatav usaldusväärne teenus - Maker Tree 3 -D:

1. Külastage arvutis aadressi

2. Looge konto Maker Tree 3D -s.

3. Logige oma kontole sisse.

4. Klõpsake 3D-printimisteenused ja valige Laadi failid üles 3D-printimiseks.

5. Laadige üles kõik STL -failid lahtipakitud kaustast.

6. Muutke iga osa koguseid TÄHTISE sammu nr 3 alusel.

7. Saate oma materjali jaoks valida PLA või ABS vahel. Kuigi PLA on odavam, on ABS vastupidavam ja pakub täiendavat tuge. Mõlemad materjalid sobivad teie pikroskoobi jaoks, kuid kui teie eelarve seda võimaldab, valige ABS.

8. Osade purgid saadetakse alla 10 dollari eest ja 3-5 tööpäeva jooksul, kui valite tavapärase kohaletoimetamise.

Usaldusväärne teenus (sisaldab rahvusvahelisi kohaletoimetamisteenuseid) - 3 -D jaoturid:

1. Külastage arvutis aadressi

2. Looge konto 3D jaoturites. Kui teil on õpilase e -posti aadress, kasutage seda oma konto jaoks ja saate oma tellimusest 25% soodsamalt.

3. Logige oma kontole sisse.

4. Klõpsake käsku Tellige kohandatud osad ja valige 3-D printimine.

5. Laadige üles kõik STL -failid lahtipakitud kaustast.

6. Muutke iga osa koguseid TÄHTISE sammu nr 3 alusel.

7. Saate oma materjali jaoks valida PLA või ABS vahel. Kuigi PLA on odavam, on ABS vastupidavam ja pakub täiendavat tuge. Mõlemad materjalid sobivad teie pikroskoobi jaoks, kuid kui teie eelarve seda võimaldab, valige ABS.

8. Osade purgid saadetakse alla 10 dollari eest ja 3-5 tööpäeva jooksul, kui valite tavapärase kohaletoimetamise.

Samm: Raspberry Pi Zero W seadistamine

*** Ärge unustage enne jätkamist omada kõiki oma elektroonilisi osi …

Raspberry Pi Zero W. seadistamiseks on mitu võimalust. Mõned nõuavad teatud materjale, teised mitte. Olen pakkunud mõningaid oma lemmiksaiteid miniarvuti seadistamiseks, tuginedes teatud materjalidele, mida teil võib olla või mitte. Valige endale sobivaim.

Parim algaja juhend Pi Zero W jaoks:

learn.sparkfun.com/tutorials/getting-start…

*See juhend sisaldab kõiki Pi Zero W põhitõdesid, sealhulgas riistvara ja OS -i (operatsioonisüsteemi) seadistuse tutvustust. MÄRKUS. Kui teil pole juurdepääsu arvutimonitorile ja mini-HDMI-kaablile, lugege jaotist "OS-i installimine"

Parim peata (arvutimonitorile juurdepääsuta) seadistusjuhend Pi Zero W jaoks:

desertbot.io/blog/setup-pi-zero-w-headless…

*See veebisait annab teile suurepärase juhendi OS -i seadistamiseks ilma monitorita. MÄRKUS. Sellel veebisaidil peab teil olema Mac OS. Kui teil on Windows, siis kasutage seda veebisaiti:

Parim peata ja võrguühenduseta (ilma WiFi -ühenduseta) seadistusjuhend Pi Zero W jaoks:

desertbot.io/ssh-into-pi-zero-over-usb/

*See veebisait (mille on teinud ka desertbot.io) annab teile juhised selle kohta, kuidas häkkida oma operatsioonisüsteemi seadistamisse ilma monitori või isegi WiFi -ühendust kasutamata. MÄRKUS. See veebisait nõuab ka Mac OS -i olemasolu.

TÄHTIS:

Märkige pärast seadistamist oma Pi Zero W hostinimi, sisselogimisnimi ja parool sisse, sest me kasutame neid Pi Zero W kauglogimiseks. Kui te ei muuda seda teavet, pidage meeles, et vaikimisi hostinimi ja sisselogimine parool on raspberrypi ja sisselogimise vaikenimi on pi.

4. samm: tarkvara liidese seadistamine

1. Lülitage Pi Zero W toide sisse mikro-USB-kaabli abil.

2. SSH (kauglogimine) sülearvuti abil Raspberry Pi -sse:

Windowsi kitt:

1. Sisestage hosti nime jaoks [HOSTNAME].local, klõpsake ühenduse tüübi jaoks SSH -nuppu ja klõpsake nuppu Ava.
2. Kui küsitakse, sisestage oma sisselogimise kasutajanimi ja parool.

Maci terminali jaoks:

1. Sisestage see käsk terminali ssh [USERNAME]@[HOSTNAME].local
2. Sisestage oma parool, kui seda küsitakse.

*** MÄRKUS. Järgmine samm võtab aega ~ 10 tundi. See võtab kaua aega. Niisiis, kui jõuate sammu 3.9 juurde, olge valmis ootama… palju. Kuid heledal küljel antakse teile aega mõne produktiivse asja tegemiseks. Näiteks võite jätkata ja jälgida oma Netflixi saateid, vaadata kogu Star Warsi saagat või isegi selles juhendis edasi töötada. Valik on sinu. Mis iganes see ka pole, loodan, et teil on lõbus!

3. Sisestage järgmised käsud OpenCV (Computer Vision) seadistamiseks SSH -s CLI (Command Line Interface):

** Märkus. Kui CLI küsib igal ajal "Kas soovite jätkata?", Siis sisestage y

sudo apt-get install build-essential

sudo apt-get install cmake git libgtk2.0-dev vim pkg-config libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev

sudo apt-get install python-dev python-numpy python-pip libtbb2 libtbb-dev libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev libjasper-dev libdc1394-22-dev

*** Piltidelt on näha, et olen loonud vanemkataloogi, mis sisaldab kloonitud opencv kataloogi, kuid olen selle mõnevõrra lihtsustamiseks eemaldanud.

git kloon

cd opencv/

mkdir ehitada

CD ehitamine/

cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE = VABASTAMINE -D CMAKE_INSTALL_PREFIX =/usr/local -D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES = SEES..

tegema

sudo make install

cd

4. Laadige sülearvutisse alla kaust picroscope.zip ja pakkige see lahti. Seejärel teisaldage kaust Pi Zero W -sse:

Windowsi WinSCP puhul: *Pilt 6

1. Sisestage hostinimele [HOSTNAME].local, tippige küsimisel oma sisselogimise kasutajanimi ja parool, valige failiprotokolli jaoks SFTP ja klõpsake nuppu Logi sisse.
2. Leidke ja lohistage kaust oma sülearvuti draivist programmi vasakul küljel paremale, kus asub teie kodukataloog Pi Zero W jaoks.

Maci terminali jaoks: *Pilt 7

1. Uue vahelehe/seansi tegemiseks klõpsake oma terminali plussmärgil.
2. Sisestage käsk sftp [USERNAME]@[HOSTNAME].local
3. Sisestage oma parool, kui seda küsitakse.
4. Mõelge oma sülearvuti kausta asukohateele ja sisestage käsk pwd oma terminali vahekaardile ssh, et välja selgitada oma Pi Zero W kodukataloogi tee. Kopeerige need teed, kui järgmisel sammul seda palutakse.
5. Sisestage käsk put -r [PATH2FOLDER-Laptop] [PATH2HOME-PiZeroW]

5. Sisestage järgmised käsud, et kontrollida, kas OpenCV töötab ja kas saate seda Pythonis kasutada: *Pilt 8

cd

python import cv2

Kui saate vea, siis palun leidke Interneti abil veaotsing. Kui kõik muu ebaõnnestub, postitage palun foorumisse allpool, et Instructablesi kogukond ja mina saaksime aidata.

Kui teil pole vigu, töötab OpenCV! JAH! Pythoni CLI sulgemiseks võite sisestada järgmise käsu:

välju ()

Lõpuks saate oma Pi Zero W välja lülitada selle käsuga:

sudo kohe välja lülitatud

Ühendage USB -kaabel Pi Zero W -st lahti.

Samm: lisage suurendusoptika

*** Enne selle sammu jätkamist pidage meeles, et teil on kõik oma 3-D trükitud ja optilised osad…

1. Koguge kokku 3-D trükitud kaamera ja CCTV objektiivihoidja (kaamera+objektiivihoidik), CCTV objektiiv ja lukustusrõngas. *Pilt 1

2. Suunake CCTV objektiiv nii, et väiksem objektiiv oleks ülespoole. *Pilt 2

3. Sisestage suunatud CCTV objektiiv läätsehoidiku silindrilisse auku.

4. Lükake CCTV objektiiv ettevaatlikult läbi objektiivihoidiku ümmarguse ava. *Pilt 3

5. Asetage lukustusrõngas CCTV objektiivi kohale. *Pilt 4

6. Keerake lukustusrõngas pooleldi CCTV objektiivi. *Pilt 5

7. Tõmmake CCTV objektiiv ettevaatlikult alla, kuni lukustusrõngas kinnitub objektiivihoidja ülaosale. *Pilt 6

6. samm: ehitage struktuur üles

1. Koguge kokku LED -valgustusalus, 2 konstruktsiooniseina ja 4 kaheksast suurest kinnitusdetailist. *Pilt 1

2. Asetage LED -valgustusalus lamedale töölauale. *Pilt 2

3. Valige üks konstruktsiooniseintest ja asetage paksem kahest täisnurksest hingest (esiletõstetud *joonisel 1) aluse peale, nii et augud joonduksid kahe neljast alusavast.

4. Kinnitage konstruktsioonisein kahe kinnitusdetaili abil alusesse.

5. Korrake samme 3-4 teise seina jaoks. *Pilt 3

6. Koguge kaamera+objektiivihoidja koos CCTV objektiivi ja ülejäänud 4 suure kinnitusega kokku. *Pilt 4

7. Joondage kaamera+objektiivihoidja konstruktsiooniseinte ülemiste hingede kohale nii, et CCTV objektiiv oleks aluse poole suunatud.

8. Kinnitage hoidik suurte kinnitusdetailide abil seinte külge. *Pilt 5

Pange struktuur kõrvale, kui me seadistame Raspberry Pi ja kaamera.

Samm: kaamera seadistamine

Kaamera optiline reguleerimine:

1. Kasutage kaamera objektiivi keeramiseks 3-D prinditud objektiivi eemaldajat. *Pilt 1 ja 2
2. Eemaldage ettevaatlikult kaamera peegelklaasist filter. *Pilt 3
3. Hoidke läätse ja klaasfiltrit turvalises ja kuivas hoiuruumis (nt kilekotis).

Kaamera ühendamine Pi Zero W -ga:

1. Koguge kaamera, Raspberry Pi Zero W ja CSI -kaabel. *Pilt 4
2. Avage kaamera CSI -port, samuti Raspberry Pi CSI -port. *Pilt 5
3. Ühendage CSI -kaabli mõlemad otsad CSI -portidega vastavalt nende suurusele. *Pilt 6
4. Sulgege CSI -pordid.

8. samm: seadistage kaamera liides Pi Zero W -s

1. Lülitage Pi Zero W toide sisse mikro-USB-kaabli abil.

2. SSH Pi Zero W -sse, nagu tavaliselt (viide 3)

3. Kaamera liidese lubamiseks Pi Zero W järgige käske:

1. Sisestage CLI-s sudo raspi-config
2. Valige "5 liidese valikut"
3. Valige "P1 kaamera"
4. Kui küsitakse, kas kaamera peaks olema lubatud, valige "Jah"
5. Valige "Jah", kui teil palutakse Pi Zero W taaskäivitada

4. SSH uuesti Pi Zero W -sse

5. Pythoni liidese allalaadimiseks kaamera ja hõlpsasti kasutatava serveriga käivitage käsud:

sudo pip installige picamera

sudo pip installi kolb

7. Kaamera töö kontrollimiseks järgige neid samme ja käske.

cd pikroskoop

python LiveStream.py

1. Avage veebibrauser ja sisestage URL -i ribale järgmine: [HOSTNAME].local: 5000
2. Peaksite nägema oma kaamera otseülekannet. Otseülekanne on udune, kuna kaameral pole objektiivi, kuid ärge selle pärast muretsege. Teie kaamera on Picroskoobi jaoks täiesti töökorras! JAH!

8. Lülitage Pi Zero W välja ja ühendage lahti nii Micro-USB kui ka CSI kaabel.

9. samm: riistvara lõplik seadistamine (valmis… seadistage… jootma!)

*** Kui olete alla 16 -aastane, PALUN jootke täiskasvanu järelevalve all!

Jootmispäise tihvtid Pi Zero W -le:

1. Koguge oma Pi Zero W, jootekomplekt ja GPIO isase päise tihvtid.
2. Asetage päise tihvtide lühem ots läbi Pi Zero W esiosa. *Pilt 1
3. Jootke 40 tihvti ettevaatlikult jootekolvi komplektiga. Kui te pole kunagi varem jootnud, soovitan teil vaadata seda vinget juhendit (sisaldab suurepärast videot algajatele): https://learn.sparkfun.com. *Pilt 2
4. Hoidke jootekolb järgmiseks sammuks. Ühendage see siiski lahti, kui teil pole järgmise seadistuse materjale.

LED -valgustuse seadistamine (UPDATE: nüüd on vaja traadi eemaldamist ja jootmist):

1. Koguge 2 naissoost naissoost juhtmestikku, Pi Zero W, üks 100-oomine takisti, üks hajutatud LED. *Pilt 3
2. Eemaldage hüppaja juhtme pistik kääridega ja eemaldage iga hüppaja juhtme üks ots kääride või traadieemaldajaga. *Pilt 4
3. Jootke üks hüppajajuhe hajutatud LED -i lühikese juhtme külge.
4. Jootke takisti hajutatud LED -i pika juhtme külge ja takisti teine ots teise eemaldatud juhtme külge.
5. Ühendage hüppaja traat, mis on joodetud valgusdioodi lühikese juhtme külge, Pi Zero W tihvtiga 6. *Viide
6. Puhastamine pärast jootmise lõpetamist. Jootmisseadmed pole enam vajalikud.
7. Lülitage Pi Zero W sisse Micro-USB abil.
8. Ühendage teine hüppajajuhe pi Zero W tihvtiga 2. LED peaks süttima! JAH!
9. Ühendage lahti Pi Zero W ja Micro-USB-ga ühendatud hüppajajuhtmed.
10. Hoidke kõik need materjalid lõplikuks seadistamiseks alles.

Lõplik seadistus:

1. Nüüd koondage oma 3-D trükitud struktuur, kaamera, CSI-kaabel, kaamera kinnitused, väikesed slaidialused ja suured slaidialused.
2. Asetage kaamera kaamera+objektiivihoidja kohale ja kinnitage see kaamera kinnitusdetailidega. *Pilt 8
3. Paigaldage Pi Zero W ühele konstruktsiooniseinale, kasutades seintel olevat 40 -pin aukude massiivi. *Pilt 9
4. Ühendage CSI -kaabel kaamera ja Pi Zero W -ga. *Pilt 10
5. Sisestage kas väikesed või suured lükandalused konstruktsiooniseinte piludesse.
6. Lõpuks ühendage hüppaja juhtmed ja valgusdiood tagasi Raspberry Pi Zero W -ga. Asetage LED valgustusaluse tihvtihoidikusse. *Pilt 11

PALJU ÕNNE! Olete oma Picroskoobi üles ehitanud! Tehke sellest pilt ja postitage allpool!

Samm 10: oma pikroskoopilise maailma loomine

1. Lülitage Pi Zero W toide sisse mikro-USB-kaabli abil.

2. SSH sisse Pi Zero W.

3. Koguge üks mikroskoobi slaididest ja asetage slaidile väga väike ese, näiteks juuksekiht.

4. Asetage esemele tükk linti nii, et see oleks slaidile kinnitatud. See aitab objekti fokuseerida.

4. Libistage mikroskoop Libistage läbi oma Picroskoobi salved.

5. Pikroskoobi töö kontrollimiseks järgige neid käske.

1. Sisestage: cd pikroskoop
2. Sisestage: python LiveStream.py
3. Reguleerige oma pildi fookust, pöörates CCTV objektiivi ettevaatlikult päripäeva või vastupäeva. *Pilt 1

6. Nüüd näete oma juuksepaela mikroskoopilist (4x) pilti! Proovige teisi mikroskoopilisi objekte või isegi elusolendeid, näiteks väikseid vigu.

*Pidage meeles, et olete Picroskoobi käsitsemisel ettevaatlik ja mis veelgi olulisem - nautige!

11. samm: Euglena maailm

Lisamaterjalid mikroskoopilise elumaailma jaoks

★ Pipetid ja Euglena Gracilis (10.75):

★ vaseliin (2.40):

★ mikroskoobi slaidid ja kaaned

★ Kahepoolne selge lint

★ Sharpie

Euglena maailma ehitamine

1. Lõika teibijaoturist kaks äärmiselt väikest kahepoolse teibi riba.

2. Asetage lint kattekile vastaskülgedele.

3. Kleepige katteklaas mikroskoobi slaidi keskele.

4. Pipeteerige purgist veidi Euglena Gracilise vett.

5. Sisestage tilk pipetivett kattekihi serva ilma teibita. Veenduge, et kogu katteklaasi all olev ala oleks veega kaetud.

7. Kasutage slaidil oleva lisavee puhastamiseks paberrätikut.

8. Lisage katteklaaside äärtele veidi vaseliini. Tarretise lisamiseks on kõige parem kasutada puuvillast tampooni, kuna tarretis aitab vett aurustuda.

9. Kirjutage teravaga oma proovi nimi ja kuupäev kuskile slaidile. See on viide ja on hea laboritav.

10. Teie Euglena maailm on valmis! Vaadake seda oma Picroskoobi all!

Lugege Euglena hämmastavate fototaktiliste võimete kohta:

Eespool olen lisanud paar videot, et anda ülevaade sellest, mida saate Euglena maailma ja pilditöötlusprogrammidega teha.

12. samm: hüüdke välja ja tehke koostööd

Suur tänu Stanfordi ülikooli Riedel-Kruse laborile! Ilma nende toeta ja juhendamiseta poleks ma kunagi suutnud seda vinget projekti ette kujutada, kujundada ja ehitada! Tutvu kõigi nende lahedate interaktiivsete biotehnoloogiliste uuringutega siin:

Aitäh ja hüüd:

--- Aitäh professor Ingmar Riedel-Krusele, et lubasite mul sel suvel teie laboris töötada!

--- Tänan Ausust, et olete IMELINE juhendaja ja sõber. Sa olid alati olemas, et mind juhendada, lubades samal ajal välja mõelda oma disainilahendusi ja probleemidele vastuseid.

--- Tänan Peetrit, et ta oli järjekordne VÄGA hea mentor ja sõber.

--- Tänan kõiki Riedel-Kruse labori liikmeid, kes aitasid mind konkreetsete ja tehniliste probleemide lahendamisel.

--- S/O ja suured tänud mu perele, et nad mind alati julgustasid ja toetasid!

Kui olete huvitatud minuga koostööst, postitage palun foorumisse allpool! Samuti palun vajuta lemmiknuppu ja ära unusta minu poolt hääletada!

Jälgi mind Twitteris @RiksEddy, et näha, mida ma veel teen !!

Parimate soovidega teie edaspidiseks ettevõtmiseks, Rik

Raspberry Pi konkursi esimene auhind 2017