Pikroskop: Mikroskop Interaktif Berbiaya Rendah: 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Halo dan selamat datang!

Nama saya pikroskop. Saya adalah mikroskop bertenaga RPi DIY yang terjangkau yang memungkinkan Anda membuat dan berinteraksi dengan dunia mikro Anda sendiri. Saya adalah proyek langsung yang bagus untuk seseorang yang tertarik pada bio-teknologi dan dunia mikrobiologi, optik, atau elektronik DIY. Saya dapat dibangun oleh hampir semua orang, tanpa memandang usia atau tingkat keahlian. Apakah Anda seorang siswa sekolah menengah yang mencari proyek sains yang keren, siswa sekolah menengah di kelas biologi, pembuat di garasi Anda, atau bahkan ilmuwan yang melakukan eksperimen dalam biofisika, tujuan saya adalah membantu Anda lebih memahami dunia mikroskopis yang mengelilinginya. Anda. Dengan bantuan beberapa komponen elektronik dan Printer 3-D, saya dapat membangun dalam sehari dan anggaran 60 dolar!

Jika Anda sudah sejauh ini, maka itu berarti Anda tertarik untuk membuat salah satu dari saya! Ya! Mari kita mulai!

Langkah 1: Bahan dan Biaya ($)

Mikrobiologi Picroscope membawa kehidupan ke Dunia Mikro Anda:

Slide Mikroskop dan Cover Slip (6,78 USD)

Hapus Pita Satu Sisi

Optik Picroscope memperbesar Dunia Mikro Anda:

Lensa CCTV (3,25 USD)

Cincin Kunci Lensa CCTV (1,25 USD)

Elektronik Picroscope membawa Anda ke Dunia Mikro Anda:

Laptop atau Komputer Desktop dengan Mac OS atau Windows*

*Windows membutuhkan PuttySoftware dan WinSCP Software, sedangkan Mac menggunakan program Terminal yang sudah diinstal sebelumnya

Raspberry Pi Zero W (10.00 USD) - DEAL WAKTU TERBATAS: Micro-center memiliki 5 USD Pi Zero W!

ANDArducam - Kamera Raspberry Pi (16.99 USD)

ATAU

Paket Kamera RaspPi Zero W dengan Kamera RaspPi 8MP (44.95 USD)

Header Pria GPIO (.95 USD)

Kartu SD 8+ GB (6,98 USD)

120 Paket Kabel Jumper (6,98 USD) - Ditemukan di Makerspaces - *Anda tidak akan menggunakan semua 120, tetapi tidak ada salahnya untuk memiliki kabel jumper cadangan yang murah!

Gunting ATAU Pemotong/Pemotong Kawat (6,98 USD)

20 Paket Resistor 100 Ohm (0,95 USD)

LED Difusi (0,50 USD) - Beli beberapa tambahan untuk cadangan, jika memungkinkan

Micro USB (2,99 USD) - Ditemukan di Sebagian Besar Rumah

Kit Besi Solder (9,85 USD) - Ditemukan di Makerspaces

Bagian Cetakan 3-D dari Picroscope mendukung Dunia Mikro Anda:

Komponen Struktural Cetakan 3-D (8-12 USD) - File Zip di Langkah 2

***PENTING: Beli semua bahan sebelum membangun! Juga, bacalah dengan cermat setiap langkah untuk informasi yang lebih spesifik tentang materi.

Langkah 2: Pencetakan 3-D

1. Unduh STL_FIles.zip di komputer Anda dan unzip file ke dalam folder.

2. Cetak Suku Cadang menggunakan Printer 3-D Anda sendiri ATAU gunakan salah satu Layanan Pencetakan 3-D online tepercaya yang tercantum di bawah ini.

3. PENTING: Gunakan daftar berikut untuk mengetahui berapa banyak dari setiap bagian yang perlu Anda cetak:

1. Basis = 1 Bagian
2. Basis+Top_Stops = 8 Bagian
3. Big_Slide_Tray = 2 Bagian
4. Cam_Fasteners = 2 Bagian
5. Cam+Lens_Holder = 1 Bagian
6. Lens_Remover = 1 Bagian
7. Small_Slide_Tray = 2 Bagian
8. Struktur_Dinding = 2 Bagian

Layanan Pencetakan 3-D Online yang Disarankan

Layanan Tepercaya yang saya gunakan - Maker Tree 3-D:

1. Kunjungi https://www.makertree3d.com/ di komputer Anda.

2. Buat akun di Maker Tree 3D.

3. Masuk ke akun Anda.

4. Klik Layanan Pencetakan 3-D dan pilih Unggah File untuk Pencetakan 3D.

5. Unggah semua file STL dari folder unzip Anda.

6. Ubah jumlah setiap bagian berdasarkan langkah PENTING #3.

7. Anda dapat memilih antara PLA atau ABS untuk bahan Anda. Meskipun PLA lebih murah, ABS lebih kokoh dan memberikan dukungan ekstra. Bahan mana pun akan cocok untuk pikroskop Anda, tetapi jika anggaran Anda memungkinkan, pilih ABS.

8. Suku cadang dapat dikirim dengan harga di bawah $10 dan dalam waktu 3-5 hari kerja saat Anda memilih pengiriman standar.

Layanan Tepercaya (Termasuk Layanan Pengiriman Internasional) - Hub 3-D:

1. Kunjungi https://www.3dhubs.com/ di komputer Anda.

2. Buat akun di Hub 3D. Jika Anda memiliki email siswa, gunakan email untuk akun Anda dan dapatkan diskon 25% dari pesanan Anda.

3. Masuk ke akun Anda.

4. Klik Pesan Suku Cadang Kustom dan Pilih Pencetakan 3-D.

5. Upload semua file STL dari folder unzip Anda.

6. Ubah jumlah setiap bagian berdasarkan langkah PENTING #3.

7. Anda dapat memilih antara PLA atau ABS untuk bahan Anda. Meskipun PLA lebih murah, ABS lebih kokoh dan memberikan dukungan ekstra. Bahan mana pun akan cocok untuk pikroskop Anda, tetapi jika anggaran Anda memungkinkan, pilih ABS.

8. Suku cadang dapat dikirim dengan harga di bawah $10 dan dalam waktu 3-5 hari kerja saat Anda memilih pengiriman standar.

Langkah 3: Pengaturan Raspberry Pi Zero W

***Ingatlah untuk memiliki semua Komponen Elektronik Anda sebelum melanjutkan…

Ada beberapa cara untuk mengatur Raspberry Pi Zero W. Beberapa memerlukan bahan tertentu, sementara yang lain tidak. Saya telah menyediakan beberapa situs web favorit saya untuk menyiapkan komputer mini berdasarkan materi tertentu yang mungkin Anda miliki atau tidak. Pilih salah satu yang terbaik untuk Anda.

Panduan Pemula Terbaik untuk Pi Zero W:

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

*Panduan ini memberikan semua dasar-dasar tentang Pi Zero W, termasuk pengenalan tentang perangkat keras dan pengaturan OS (Sistem Operasi). CATATAN: Jika Anda tidak memiliki akses ke monitor komputer dan dan kabel mini-ke-HDMI, baca hingga "Menginstal OS"

Panduan Pengaturan Headless (Tanpa Akses ke Monitor Komputer) Terbaik untuk Pi Zero W:

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

*Situs web ini memberi Anda panduan hebat tentang cara mengatur OS tanpa memerlukan monitor. CATATAN: Situs web ini mengharuskan Anda memiliki Mac OS. Jika Anda memiliki Windows, gunakan situs web ini:

Panduan Pengaturan Headless dan Offline (Tanpa Koneksi Wifi) Terbaik untuk Pi Zero W:

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

*Situs web ini (juga dibuat oleh desertbot.io) memberi Anda panduan tentang cara meretas cara Anda mengatur OS tanpa memerlukan monitor atau bahkan koneksi wifi. CATATAN: Situs web ini juga mengharuskan Anda memiliki Mac OS.

PENTING:

Catat nama host Pi Zero W Anda, nama pengguna login dan kata sandi setelah mengaturnya karena kami akan menggunakannya untuk login jarak jauh ke Pi Zero W. Jika Anda tidak mengubah salah satu dari informasi ini, ingatlah bahwa nama host default dan login kata sandi adalah raspberrypi dan nama pengguna login default adalah pi.

Langkah 4: Atur Antarmuka Perangkat Lunak

1. Nyalakan Pi Zero W menggunakan Kabel Micro-USB.

2. SSH (Remote Login) ke dalam Raspberry Pi menggunakan laptop anda:

Untuk Windows Putty:

1. Masukkan [HOSTNAME].local untuk Host Name, klik tombol SSH untuk Connection Type, dan tekan Open.
2. Masukkan nama pengguna dan kata sandi login Anda saat diminta.

Untuk Terminal Mac:

1. Masukkan perintah ini ke Terminal ssh [USERNAME]@[HOSTNAME].local
2. Masukkan kata sandi Anda saat diminta.

***CATATAN: Langkah berikut akan memakan waktu ~10 jam untuk diselesaikan. Ini akan menjadi waktu yang lama. Jadi, ketika Anda sampai ke langkah 3.9., maka bersiaplah untuk menunggu… banyak. Tapi, sisi baiknya, Anda akan diberi waktu untuk melakukan beberapa hal produktif. Misalnya, Anda dapat melanjutkan dan mengejar ketinggalan di acara Netflix Anda, menonton seluruh Star Wars Saga, atau bahkan bekerja di depan dalam Instruksi ini. Pilihan ada padamu. Apa pun itu, saya harap Anda bersenang-senang!

3. Masukkan perintah berikut untuk mengatur OpenCV (Computer Vision) di CLI (Command Line Interface) di SSH:

**Catatan: Jika sewaktu-waktu CLI meminta Anda "Apakah Anda ingin melanjutkan?", masukkan 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

*** Gambar menunjukkan bahwa saya telah membuat direktori induk yang berisi direktori opencv kloning, tetapi saya telah membuangnya dari langkah-langkah untuk membuat segalanya lebih mudah…

git clone

cd opencv/

membangun mkdir

pembuatan cd/

cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local -D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON..

membuat

sudo make install

CD

4. Download dan Unzip folder picroscope.zip di laptop Anda. Kemudian, transfer folder ke Pi Zero W:

Untuk Windows WinSCP: *Gambar 6

1. Masukkan [HOSTNAME].local untuk Nama Host, ketik nama pengguna dan kata sandi login Anda saat diminta, pilih SFTP untuk File Protocol, dan klik Login.
2. Temukan dan seret folder dari drive laptop Anda di sebelah kiri program ke kanan, di situlah direktori home Anda untuk Pi Zero W.

Untuk Terminal Mac: *Gambar 7

1. Klik tanda plus Terminal Anda untuk membuat tab/sesi baru.
2. Masukkan perintah sftp [USERNAME]@[HOSTNAME].local
3. Masukkan kata sandi Anda saat diminta.
4. Cari tahu jalur lokasi folder Anda di laptop Anda dan masukkan perintah pwd di tab ssh terminal Anda untuk mengetahui jalur direktori home Pi Zero W Anda. Salin jalur ini saat diminta di langkah berikutnya.
5. Masukkan perintah put -r [PATH2FOLDER-Laptop] [PATH2HOME-PiZeroW]

5. Masukkan perintah berikut untuk memeriksa apakah OpenCV berfungsi dan apakah Anda dapat menggunakannya dengan Python: *Gambar 8

CD

python impor cv2

Jika Anda mendapatkan kesalahan, maka silakan atasi masalah menggunakan internet. Jika semuanya gagal, silakan posting di bawah ini di forum sehingga komunitas Instructables dan saya dapat mencoba membantu.

Jika Anda tidak memiliki kesalahan, maka OpenCV berfungsi! YA! Anda dapat memasukkan perintah berikut untuk menutup Python CLI:

keluar()

Anda akhirnya dapat mematikan Pi Zero W Anda dengan perintah ini:

sudo matikan sekarang

Cabut kabel USB dari Pi Zero W.

Langkah 5: Tambahkan Optik Pembesaran

***Ingatlah untuk memiliki semua Bagian Cetakan dan Optik 3-D Anda sebelum melanjutkan ke langkah ini…

1. Kumpulkan Kamera Cetak 3D dan Pemegang Lensa CCTV (Cam+Lens Holder), Lensa CCTV, dan Lock Ring. *Gambar 1

2. Arahkan Lensa CCTV sehingga lensa yang lebih kecil menghadap ke atas. *Gambar 2

3. Masukkan Lensa CCTV berorientasi ke dalam lubang silinder Pemegang Lensa.

4. Dorong Lensa CCTV dengan hati-hati melalui lubang melingkar di Dudukan Lensa. *Gambar 3

5. Setel Cincin Pengunci di atas Lensa CCTV. *Gambar 4

6. Pasang Kunci Ring setengah jalan ke Lensa CCTV. *Gambar 5

7. Tarik dengan hati-hati Lensa CCTV ke bawah hingga Cincin Pengunci menempel di bagian atas Dudukan Lensa. *Gambar 6

Langkah 6: Bangun Struktur

1. Kumpulkan Basis Penerangan LED, 2 Dinding Struktural, dan 4 dari 8 pengencang besar. *Gambar 1

2. Tempatkan Basis Penerangan LED rata di atas meja kerja. *Gambar 2

3. Pilih salah satu dinding struktural dan tempatkan dua engsel sudut kanan yang lebih tebal (disorot pada *Gambar 1) di atas alas sehingga lubang sejajar dengan dua dari empat lubang alas.

4. Kencangkan dinding struktural ke dalam alas menggunakan dua pengencang.

5. Ulangi Langkah 3-4 untuk dinding kedua. *Gambar 3

6. Kumpulkan Pemegang Kamera+Lensa dengan Lensa CCTV dan 4 pengencang besar lainnya. *Gambar 4

7. Sejajarkan Dudukan Kamera+Lensa di atas engsel atas dinding struktural sehingga Lensa CCTV menghadap alas.

8. Kencangkan Dudukan ke Dinding menggunakan pengencang besar. *Gambar 5

Kesampingkan Struktur, sementara kami menyiapkan Raspberry Pi dan Kamera.

Langkah 7: Pengaturan Kamera

Penyesuaian Optik Kamera:

1. Gunakan Penghilang Lensa Cetak 3-D untuk membuka tutup lensa pada Kamera. *Gambar 1 dan 2
2. Lepaskan dengan hati-hati filter kaca cermin panas di Kamera. *Gambar 3
3. Simpan lensa dan filter kaca di unit penyimpanan yang aman dan kering (yaitu kantong plastik).

Menghubungkan Kamera ke Pi Zero W:

1. Kumpulkan Kamera, Raspberry Pi Zero W, dan Kabel CSI. *Gambar 4
2. Buka Port CSI Kamera, serta Port CSI Raspberry Pi. *Gambar 5
3. Hubungkan kedua ujung Kabel CSI ke Port CSI berdasarkan ukurannya. *Gambar 6
4. Tutup Port CSI.

Langkah 8: Atur Antarmuka Kamera di Pi Zero W

1. Nyalakan Pi Zero W menggunakan Kabel Micro-USB.

2. SSH ke Pi Zero W, seperti biasa (Langkah 3 untuk referensi)

3. Ikuti perintah untuk mengaktifkan antarmuka kamera pada Pi Zero W:

1. Masukkan sudo raspi-config di CLI
2. Pilih "5 Opsi Antarmuka"
3. Pilih "Kamera P1"
4. Pilih "Ya" ketika ditanya apakah kamera harus diaktifkan
5. Pilih "Ya" ketika diminta untuk me-reboot Pi Zero W

4. SSH ke Pi Zero W, sekali lagi

5. Jalankan perintah untuk mengunduh antarmuka python dengan kamera dan server yang mudah digunakan:

sudo pip instal picamera

sudo pip install Flask

7. Ikuti langkah dan perintah ini untuk menguji apakah kamera berfungsi:

pikroskop cd

python LiveStream.py

1. Buka browser web dan masukkan yang berikut ke bilah URL: [HOSTNAME].local:5000
2. Anda harus dapat melihat streaming langsung kamera Anda. Streaming langsung akan buram karena kamera tidak memiliki lensa, tetapi jangan khawatir tentang itu. Kamera Anda berfungsi penuh untuk Picroscope! YA!

8. Matikan Pi Zero W dan lepaskan kabel Micro-USB dan CSI.

Langkah 9: Penyetelan Perangkat Keras Akhir (Siap… Setel… Solder!)

*** Jika Anda berusia di BAWAH 16 tahun, SILAKAN solder dengan pengawasan orang dewasa!

Menyolder Pin Header ke Pi Zero W:

1. Kumpulkan Pi Zero W, Solder Kit, dan Pin Header Pria GPIO Anda.
2. Tempatkan ujung Pin Header yang lebih pendek melalui bagian depan Pi Zero W. *Gambar 1
3. Solder 40 pin dengan hati-hati dengan perangkat besi solder Anda. Jika Anda belum pernah menyolder sebelumnya, saya sarankan Anda melihat panduan yang luar biasa ini (termasuk video yang bagus untuk pemula): https://learn.sparkfun.com. *Gambar 2
4. Simpan besi solder Anda untuk langkah selanjutnya. Namun, putuskan sambungan jika Anda tidak memiliki materi penyiapan berikutnya.

Pengaturan Penerangan LED (PERBARUI: Pengupasan Kawat dan Solder sekarang diperlukan):

1. Kumpulkan 2 Kabel Jumper Wanita-ke-Wanita, Pi Zero W, satu Resistor 100-Ohm, satu LED Difusi. *Gambar 3
2. Lepaskan konektor kabel jumper dengan gunting dan lepaskan salah satu ujung setiap kabel jumper menggunakan gunting atau stripper kawat. *Gambar 4
3. Solder satu Kawat Jumper ke kabel pendek LED Difusi.
4. Solder Resistor ke ujung panjang LED Diffused dan ujung Resistor lainnya ke kabel kedua yang dilucuti.
5. Hubungkan Kabel Jumper yang disolder ke short lead LED ke Pin 6 pada Pi Zero W. *Gambar 7 untuk referensi
6. Pembersihan setelah Anda selesai menyolder. Peralatan solder tidak lagi diperlukan.
7. Nyalakan Pi Zero W dengan Micro-USB.
8. Hubungkan Kabel Jumper lainnya ke Pin 2 pada Pi Zero W. LED akan menyala! YA!
9. Lepaskan Kabel Jumper yang terhubung ke Pi Zero W dan Micro-USB.
10. Simpan semua bahan ini untuk pengaturan akhir.

Pengaturan Akhir:

1. Sekarang, kumpulkan Struktur Cetakan 3-D, Kamera, Kabel CSI, Pengencang Kamera, Baki Slide Kecil, dan Baki Slide Besar Anda.
2. Tempatkan Kamera di atas Camera+Lens Holder dan kencangkan dengan Camera Fasteners. *Gambar 8
3. Pasang Pi Zero W ke salah satu dinding struktural menggunakan susunan lubang 40 pin di dinding. *Gambar 9
4. Hubungkan Kabel CSI ke Kamera dan Pi Zero W. *Gambar 10
5. Masukkan Baki Geser Kecil atau Besar ke dalam celah dinding struktural.
6. Terakhir, Hubungkan Kabel Jumper dan LED kembali ke Raspberry Pi Zero W. Tempatkan LED di Dudukan Pin di Dasar Penerangan. *Gambar 11

SELAMAT! Anda telah membangun Picroscope Anda! Ambil gambarnya dan Posting Di Bawah Ini!

Langkah 10: Membuat Dunia Picroskopik Anda

1. Nyalakan Pi Zero W menggunakan Kabel Micro-USB.

2. SSH ke Pi Zero W.

3. Kumpulkan salah satu Slide Mikroskop dan letakkan benda yang sangat kecil pada slide, seperti sehelai rambut.

4. Tempelkan selotip pada objek sehingga terpasang erat pada slide. Ini membantu memfokuskan objek.

4. Geser Mikroskop Geser melalui Baki pada Picroscope Anda.

5. Ikuti perintah ini untuk menguji apakah Picroscope berfungsi:

1. Masukkan: cd pikroskop
2. Masukkan: python LiveStream.py
3. Sesuaikan fokus gambar Anda dengan memutar Lensa CCTV secara hati-hati baik searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. *Gambar 1

6. Sekarang Anda dapat melihat gambar mikroskopis (4x) helai rambut Anda! Coba benda mikroskopis lainnya atau bahkan makhluk hidup, seperti serangga kecil.

*Ingat untuk berhati-hati saat menangani Picroscope dan, yang lebih penting, bersenang-senanglah!

Langkah 11: Dunia Euglena

Bahan Tambahan untuk Dunia Kehidupan Mikroskopis

Pipet dan Euglena Gracilis (10.75):

Petroleum Jelly (2.40):

Slide Mikroskop dan Coverslips

Pita Bening Dua Sisi

Sharpie

Membangun Dunia Euglena

1. Potong dua strip selotip dua sisi yang sangat kecil dari dispenser selotip.

2. Tempatkan selotip ke tepi yang berlawanan dari kaca penutup.

3. Tempelkan kaca penutup pada bagian tengah kaca objek mikroskop.

4. Pipet sedikit air Euglena Gracilis dari toples.

5. Masukkan setetes air pipet ke tepi kaca penutup tanpa selotip. Lihat untuk memastikan seluruh area di bawah kaca penutup tertutup air.

7. Gunakan handuk kertas untuk membersihkan sisa air pada slide.

8. Tambahkan sedikit petroleum jelly ke tepi kaca penutup. Cara terbaik adalah menggunakan kapas untuk menambahkan agar-agar karena agar-agar membantu air agar tidak menguap.

9. Gunakan sharpie untuk menulis nama sampel Anda dan tanggal di suatu tempat di slide. Ini untuk referensi dan merupakan praktik lab yang baik.

10. Dunia Euglena Anda sudah siap! Lihat di bawah Picroscope Anda!

Baca tentang kemampuan fototaktik Euglena yang menakjubkan:

Di atas, saya telah menambahkan beberapa video untuk memberikan gambaran sekilas tentang apa yang dapat Anda lakukan dengan Dunia Euglena dan program pemrosesan gambar.

Langkah 12: Teriakan dan Kolaborasi

Terima kasih banyak kepada Lab Riedel-Kruse di Universitas Stanford! Tanpa dukungan dan bimbingan mereka, saya tidak akan pernah bisa membuat konsep, merancang, dan membangun proyek yang luar biasa ini! Lihat semua penelitian bioteknologi interaktif keren mereka di sini:

Terima Kasih dan Teriakan:

--- Terima kasih kepada Profesor Ingmar Riedel-Kruse karena mengizinkan saya bekerja di lab Anda musim panas ini!

--- Terima kasih untuk Kejujuran karena telah menjadi mentor dan teman yang LUAR BIASA. Anda selalu ada untuk membimbing saya sementara juga memungkinkan saya untuk datang dengan desain saya sendiri dan jawaban untuk masalah.

--- Terima kasih kepada Peter karena telah menjadi mentor dan teman yang LUAR BIASA.

--- Terima kasih kepada Semua anggota di Lab Riedel-Kruse yang telah membantu saya dengan masalah khusus dan teknis.

--- S/O dan Besar Terima kasih kepada keluarga saya karena selalu mendorong dan mendukung saya!

Jika Anda tertarik untuk berkolaborasi dengan saya, silakan posting di bawah ini di forum! Juga, tolong tekan tombol favorit dan jangan lupa untuk memilih saya!

Ikuti saya di Twitter @RiksEddy untuk melihat apa lagi yang saya buat!!

Doa terbaik untuk usaha masa depan Anda, Riko

Juara Pertama Lomba Raspberry Pi 2017