Mikroskop do lutowania (RPi 4B+HQC+M42) - 7" wyświetlacz LCD

Spis treści

7" wyświetlacz LCD

7" wyświetlacz doskonale współdziała z RPiJedno RPi kupiłem w zestawie z dedykowanym do niego 7" (ponad 15cm ekran) kolorowym wyświetlaczem LCD z ekranem dotykowym. Cena w tandemie z RPi była dość atrakcyjna. Okazało się, że wyświetlacz z powodzeniem można wykorzystać również w mikroskopie. Podczas lutowania.

Do wyświetlacza dodano (wycięte laserem) ramki i nóżki. Nic szczególnego, ale pozwalały postawić go na biurku. Przydatne dla sterownika SDR. W przypadku mikroskopu mniej. Jednak nie chciałem pozbywać się jednej funkcjonalności na rzecz drugiej. Dlatego musiałem zaprojektować uchwyt, który:

  • z jednej strony nie zaburzy funkcjonalności wyświetlacza w zestawie sterownika SDR'a,
  • z drugiej pozwoli łatwo, szybko, bezpiecznie i stabilnie zamontować wyświetlacz na statywie mikroskopu.

Uchwyt wyświetlacza - Isza wersja (testowa)

Jego konstrukcja winna być prosta, funkcjonalna i nie wymagać stosowania "wyrafinowanych" narzędzi. Okazało się, że taka modyfikacja to (jak przypuszczałem) "bułka z masłem" :) Tak przynajmniej wydawało mi się w pierwszym podejściu. Gdyby nie czas schnięcia kleju czy farby - wystarczyłoby jedno popołudnie. Ale o tym za chwilę...

Inspecja płytki może zostać wykonana na monitorze. Nawet jeśli nie znajduje się "w osi" przedmiotu poddawanego oględzinom.

Jednak podczas lutowania oś patrzenia daje nam (względną) orientację (płaszczyznę odniesienia) np. rąk względem przedmiotu. Dlatego też (wymuszone) patrzenie: w bok, do góry czy też wzok "zbytnio opuszczony" w istotny sposób utrudnia operowanie rękama. Lutownicą również. Kolejne testy jednak wykazały, że: kumulacja ciężaru optyki i wyświetlacza powoduje samoistne opadanie szyny z optyką. Na szynie tej nie ma pokrętła blokady.

Dlatego też pierwotnie założyłem, że obraz lutowanej płytki (ekran wyświetlacza) winien znajdować się "na wprost" oczu. 7" (ponad 15cm) to nie jest mało. Jest na co patrzeć. Opuszczając lekko wzrok chciałbym móc bezpośrednio spojrzeć na płytkę. Takie były założenia. I tyle teorii. :)Trzon uchwytu do wyświetlacza

Trzeba przyznać, że konstrukcja zakupionego statywu do mikroskopu zdecydowanie upraszcza wykonanie takiego uchwytu. Na zdjęciu widać, że jest to aluminiowa belka, "pusta w środku". W ten "środek" wkładam trzon ramienia uchwytu wyświetlacza. Odpowiednia długość (u mnie 72mm) oraz precyzja wykonania gwarantuje stabilność mocowania ramienia. Na rysunku z prawej podałem wymiary.

Uchwyt do wyświetlaczaRamię uchwytu do wyświetlacza wykonałem z listew sosnowych. Takie miałem. Wystarczyły odcinki długości: 15cm (listwa wym. 40x30mm) oraz 15cm (wym. 25x10mm). W dobie ogromnej popularności wydruków #D proponowana technologia może wydawać się anachronizmem. IMO za tym rozwiązaniem przemawiają: dobra relacja wytrzymałości do ciężaru(!), powszechna dostępność (szafa, szuflada i/lub markety budowlane), łatwość obróbki, klejenia i malowania.

Oczywiście można wykorzystać inny materiał: sklejkę, tworzywo sztuczne, itp. Mówiąc krótko: przygotowanie elementów uchwytu trwało znacznie krócej niż schnięcie kleju i farby. :)

Modyfikacja tylnej ścianki wyświetlacza LCDW tzw. międzyczasie wykonałem drobną modyfikację tylnej ścianki obudowy wyświetlacza LCD. Po prostu dodałem dwie śruby M3x20. Będą służyć do mocowania "szyny mocującej" wyświetlacza do ramienia uchwytu. Nie jest to skomplikowane. Po prostu szyna mocująca będzie wsuwana w odpowiednią szczelinę uchwytu. Szybko, łatwo.

Otwory śrub od strony wewnętrznej "sfazowałem" wiertłem 6mm, tak by (stożkowe) łby schowały się w ściance. "Na wszelki wypadek" po dokręceniu łby pomalowałem lakiero-klejem.

No i wisi... ;)Zastosowanie innych łbów mogłoby powodować zwarcie wystających z PCB elementów sterownika wyświetlacza.. Należy na to zwrócić uwagę. Nie podaję dokładnych wymiarów, rozstawu otworów. Nie ma to istotnego znaczenia. Każdy może to zrobić zgodnie ze swoimi upodobaniami czy potrzebami.

Ważne jest jedynie by mocowanie wyświetlacza było pewne i stabilne. Zdjęcie z lewej - prezentujące mikroskop z zamontowanym wyświetlaczem specjalnie wykonałem przed matowaniem.

Konstrukcja mocowania wyświetlacza na ramieniu uchwytuObok (zdjęcie z prawej) przedstawiłem elementy "nośne" mocowania wyświetlacza na ramieniu uchwytu.

Jakktolwiek samo ramię wykonałem z drewna, "elementy nośne" wykonane są z laminalu (gr. 1mm). Przy niewielkiej grubości gwarantuje dużą wytrzymałość i odporność na ścieranie.

Zdjęcie wykonano przed malowanie końcowym, by lepiej było widać poszczególne elementy. Tę wersję uchwytu wyświetlacza nazwałem wersją I-szą (testową). Łatwo więc domyślić się, że powstała również wersja IIga.

Użyteczna funkcjonalność

Na zdjęciu ramienia w wersji I-szej z lewej warto zwrócić uwagę na dwa istotne szczegóły:

  • śrubę z nakrętką motylkową pozwalającą odpowiednio (zgodnie z potrzebami) przechylać wyświetlacz. Do przodu ok. -5st, do tyłu - ok. +30 st. Zmiany płaszczyzny wyświetlacza nie wpływają na położenie osi obiektywu/kamery.
    W rzeczywistości mogę przy pełnym wysunięciu uchwytu mikroskopu "położyć" poziomo wyświetlacz, ale nie wiem czy ta pozycja będzie wykorzystywania. Ale możliwość jest,
  • płytka kamery HQ dostarczana jest bez obudowy. Ma za to 4 otwory montażowe. By ochronić płytkę przed przypadkowymi uszkodzeniami osłoniłem ją aluminiowym (dural) kątownikiem. Oczywiście niezbędne były 4 tulejki dystansowe (5mm, fi=2,5mm) z tworzywa sztucznego. Nie tylko chroni on płytkę kamery, ale stanowi również prowadnicę kabla kamery.

Mógłbym dalej prezentować kolejne fazy modelowania uchwytu, ale jestem pzekonany, że większość majsterkowiczów jest w stanie sama sobie z tym poradzić. Może w przyszłości (gdy wszystko zostanie "domknięte" (np. pomalowane) dorzucę parę fotek.

Taki miałem plan. Gdy jednak zacząłem testy okazało się, że zamocowanie wyświetlacza na ruchomej części statywu, mocującej "optykę" nie jest rozwiązaniem optymalnym. Zachowałem tę funkcjonalność, bo montaż ramienia (lub demontaż) to chwila, ale...

Zauważyłem, że mechanizm opuszczania/podnoszenia głowicy statywu (pod wpływem drgań i obciążeniem >250g) ma tendencję do samoistnego opadania.Mocowanie wyświetlacza - wersja II-ga

Uchwyt wyświetlacza - IIga wersja (finalna)

Łączny ciężar "optyki" (tylko z pośrednim pierścieniem 28mm), wyświetlacza oraz RPi w obudowie metalowej to ponad... 900g. Z tego ok. 430g to ciężar wyświetlacza. Bez uwzględniania ciężaru kabli czy obciążeń związanych z manipulacją obiektywem, perścieniami, itd.

Elementy mocujące wersji II-giej

Ponadto umieszczenie masy ok. 1kg wysoko (ramię ok. 20cm) od punktu mocowania (dołu) kolumny statywu zwiększa podatność i wrażliwość mikroskopu na wszelkiego rodzaju drgania.

Ze względu na prostotę użytego statywu oraz zastosowane materiały (koło zębate mechanizmu przesuwu wykonane jest z tworzywa sztucznego) wyeliminowanie tego zjawiska nie jest proste lub opłacalne. Prościej jest wykonanie alternatywnego mocowania (tzw. wersja II-ga) na... stelażu do oświetlenia.

Uchwyt wyświetlacza - wersja II-ga

Podstawowym celem było jednak usztywnienie konstrukcji statywu. Dodane rozpórki i belka stanowią nie tylko usztywnienie, ale również stelaż dla oświetlenia i uchwytu wyświetlacza.

Projektując taki uchwyt (wyświetlacza) wiele zależy od potrzeb projektującego, użytych materiałów, możliwości i umiejętności wykonawcy.

Toteż nie umieszczam tu gotowych rysunków (projektowych) a jedynie zdjęcia wykonanego przeze mnie uchwytu. Być może stanie się inspiracją dla innych.

Chciałbym zwrócić uwagę na to, że warto przewidzieć w uchwycie element, który będzie służył do zmiany jego polożenia. Coś w rodzaju rączki. Ciągnięcie za wyświetlacz nie jest "zdrowe".

W tym rozwiązaniu ciężar wyświetlacza nie ma wpływu na obciążenie uchwytu optyki. Ciężar elementów umieszczonych w obejmie optyki został zredukowany (z ok. 900g) do ok. 400g. Zdecydowanie korzystnie płynęło to na stabilność optyki.

Materiały do budowy stelaża i uchwytów

Podstawowymi materiałami tej konstrukcji w moim przypadku są:

  • gwintowany pręt stalowy M6x1x1000 (a' ok. 3PLN),
  • listwa sosnowa (4x1x100cm, 2szt, a' ok. 10PLN),
  • cienkościenna rurka duralowa (8x1x1000mm, 1 szt., a'10PLN),
  • inne elementy metalowe, klej, farba (łączny koszt ok. 30PLN)

Tylko LED'yElementy usztywniające wykorzystałem do zamocowania punktów oświetlających "pole robocze". Wykorzystałem do tego celu (zalegające w szafie) oprawy oświetleniowe z gniazdami G10.

Fabrycznie tkwiły w nich halogenowe żarówki kwarcowe 50W. Ze względu na moc i ilość wydzielanego ciepła wymieniłem na żarówki LED (1,9W, 150lm, 3000K, 105'). Halogeny IMO nie nadają się do tego celu, gdyż dają zbyt jaskrawe światło oraz olbrzymią ilość ciepła.

Jupiter-9 + 75 pierścieni"Optyka" nieżle się spisuje już w świetle zastanym, toteż nie trzeba stosować żarówek o dużej mocy. Dodatkowe oświetlenie pozwoli w szerszym zakresie wykorzystać mechamizm przesłony M42! :)

Jednak nie ma co ukrywać, że czułość sensora to jedno. Parametry użytego obiektywu również są nie mniej istotne.

Na zdjęciu z prawej fotografia elementów elektronicznych wykanana z użyciem obiektywu Jupiter-9 (2/85) skręconych z sensorem za pomocą pierścieni pośrednich oraz adaptera CS/M42 o łącznej długości ok. 75mm. Ostrość trochę "odjechała", ale nad tym jeszcze pracuję. ;)

Jak już wspominałem istotną rolę tu odegrały moje możliwości "warsztatowe". I jak widać - mimo zmiany koncepcji uchwytu - elementy mocujące na ramce wyświetlacza nie uległy zmianie. Dobre i to. :)

//