Осцилоскоп от стар телевизор

В интернет има различни инструкции за превръщане на стар (понякога частично неработещ) телевизор в широкоекранен осцилоскоп. Тази статия ще ви каже също как да създадете прилично електронно устройство, като използвате прости модификации на обща цена от около $20. За да може входният сигнал да се показва на екрана и да се възпроизвежда през високоговорителя на телевизора, ще трябва да сглобите просто устройство, което превключва захранващата верига на отклонителната система. Разбира се, не можете да разтегнете голям честотен спектър с такова устройство (всъщност 20-20 000 kHz), но наблюдението на нискочестотни трептения е доста достъпно.

Гледай видеото

Можете също така да инсталирате основните конектори и контроли на устройството в корпуса на телевизора (за щастие пространството позволява това). Например наличието на RCA конектор ще бъде отличен начин за свързване на iPod и в същото време ще позволи захранването на сигнали за променливо напрежение от миливолта до стотици волта. В близост можете да поставите 1 mOhm тример и 6-секционен въртящ се ключ. Малък тример ще бъде удобен за управление на честотата на хоризонтално сканиране, а яркочервен бутон е подходящ за включване на устройството.

Остава да добавим, че тази схема на свързване не е подходяща за всички модели телевизори и е по-полезна за хора, които знаят как да боравят с схеми и имат опит в електрониката. Но самата идея съдържа много интересни точки.

Изисквания за безопасност

Изпълнението на описания проект включва извършване на работа в близост до отворен телевизионен трансформатор и кондензатори с високо напрежение. Напрежението на магнетрона достига 120 kV! За да се елиминира възможността от фатален токов удар, трябва стриктно да се спазват съответните предпазни мерки. Първата стъпка за извършване на каквото и да е действие трябва да бъде пълното изключване на устройството. Тук не трябва да забравяме за кондензаторите с високо напрежение. Поради това защитният корпус на високоволтовия блок се отстранява изключително внимателно. Важно е да не повредите проводниците на печатната платка и да не докосвате откритите й контакти.



След това трябва да разредите силно голям капацитет (50 V или повече). Това се прави с добре изолирана отвертка или пинсета. Контактите им са затворени един към друг или към корпуса до пълно разреждане. Не трябва да правите това на печатна платка, тъй като пистите може да изгорят. Когато извършвате работа или тествате устройството, уверете се, че някой близък до вас е наблизо, който може да се обади на лекар или да окаже първа помощ.

Принцип на действие

Телевизорите и осцилоскопите с електроннолъчева тръба (CRT) се считат за най-взаимозаменяемите устройства. Освен това телевизионният приемник е по-сложен от обикновен лабораторен осцилоскоп. За да го преработите, достатъчно е да се отървете от някои от вградените в него функции на телевизора и да добавите обикновен усилвател. В крайна сметка всяка разгъната линия на телевизионния екран се създава от електронен лъч, бързо сканиран през прозрачния материал на луминисцентния субстрат на тръбата.


Заредените електрони се контролират от електрически и магнитни полета, създадени от намотки, разположени зад тръбата. Тези телени сърцевини отклоняват лъча хоризонтално и вертикално, като контролират разположението на изображението на екрана. За да го настроите към центъра на линията на осцилоскопа, е необходимо да направите някои промени в тях.



Нека си припомним, че видеосигналът произвежда 32 кадъра в секунда, всеки от които се състои от две „преплитащи се“ изображения (т.е. сканират се 64 кадъра). Стандартът NTSC определя 525 реда във формата на екрана, други стандарти имат малко по-различни стойности. Това означава, че за да се възпроизведе запълнена картина на екрана, електронният лъч трябва да се отклонява вертикално на всеки 1/64 секунди (честота 64 Hz) и хоризонтално 1/(64x525) секунди (честота 32000 Hz). За да се осигурят такива стойности, напрежението на мрежовия трансформатор надвишава 15 000 волта. В този случай устройството работи като телевизор и създава детайлно изображение на екрана.

За да го накарате да нарисува изображение на много тънка линия, вертикално отклонена от входния сигнал, трябва да регулирате броя на завъртанията на намотките на екрана. Също така е важно да "работите" с бобината на индуктора. Импедансът му зависи от честотата. Колкото по-висока е честотата, толкова по-трудно ще бъде да се покаже на екрана. При външен диаметър на тороидалната сърцевина от 10 mm и дебелина от 2 mm, всяка намотка I и III трябва да съдържа 100 намотки проводник PELSHO 0,1, а намотка II трябва да съдържа 30 намотки.

Също така си струва да запомните, че сигналът на телевизора е математически интегриран. Това кара входната квадратна вълна да се показва като триъгълна вълна на екрана, а входната триъгълна вълна като синусоида. Това се отнася само за изображението, но не и за звука. Синусоидите ще бъдат показани без изкривяване.Феноменът няма да бъде толкова забележим при много стари телевизори, които могат да показват бял шум или син екран, когато няма сигнал, вместо автоматично изключване на изображението.

Премахване на ненужни възли

В нашия случай използвахме стар телевизионен приемник с 15-инчов екран и класически UHF/VHF тунер. Не е необходимо да създавате осцилоскоп, така че можете веднага да премахнете тунера и да забравите за неговото съществуване. Можете също постепенно да изключите ненужните модули един по един, като проверите дали телевизорът все още може да работи. Трябва ви само основната платка и всичко свързано с кинескопа. Необходимо е той да показва само бял шум или син екран. Можете просто да изпразните кутията от останалите части.




Преобразуваният телевизор имаше два потенциометъра отпред. Единият от тях служи за включване и регулиране на силата на звука, а другият контролира яркостта. И двете бяха премахнати: първият беше заменен с превключвател за захранване (голям червен бутон), вторият трябваше да бъде настроен на максимална яркост и фиксиран чрез запояване на допълнителни резистори във веригата. Веднага трябва да отбележите, че устройство с вграден контрол на звука не е подходящо за модификация. Той усилва сигнала към телевизора и ще трябва да търсите усилвател на основната платка, което ще създаде допълнителни проблеми. Високоговорителите също могат да бъдат изключени на този етап.

Подготовка на отклонителната система

За да постигнете осцилоскопно изображение на екрана на кинескопа, ще трябва да приложите генерирания усилен сигнал от вертикални и хоризонтални синхронизиращи импулси към отклоняващите намотки H и V. Как да го получим ще обсъдим малко по-късно, но сега е необходимо да подготвим системата за отклонение.Бобините са свързани към основната платка с четири щифта. Трябва да изключите хоризонталния, червените и сините проводници отиват към него. Като свържете iPod или компютър директно към тези терминали, можете да показвате музика на екрана на кинескопа. Вертикалната намотка има жълт и оранжев проводник, но за да получите 64Hz сканиране, те трябва да бъдат превключени към хоризонталната намотка.


Сега трябва да намерите къде бобините се свързват с малката печатна платка на тръбата на кинескопа. Ако телевизионният приемник не е много нов, има само две намотки и 4 проводника отиват от тях към основната платка. В противен случай ще има повече бобини и модификацията няма да работи в тази форма. Но не се отказвайте от започнатото и можете да експериментирате малко. Засега ще приемем, че все още има 4 проводника.Остава да се справим с проводниците, отиващи към кинескопа. Съгласно правилото на дясната ръка (F=qVxB), премахваме един от тях в произволен ред. Ако, когато включите устройството, на екрана се показва хоризонтална линия, вертикалната намотка е деактивирана; ако е вертикална, тогава обратното. Съответните краища се намират от тестера и се маркират.

Проводниците за свързване на хоризонталната намотка вече са отстранени от главната печатна платка. Не забравяйте, че ще трябва да се справите с честота от 30 000 Hz и напрежение над 15 000 волта. Бъдещият осцилоскоп не се нуждае от тях. Преди да се пипат, те трябва да се съединят на късо, след което да се изолират добре и да се поставят вътре в кутията, за да не докосват нищо след включване на устройството. И така, линията за вертикално маркиране 60 Hz е готова. За да получим същата хоризонтална линия от 60 Hz, запояваме двата останали проводника, отиващи към вертикалната намотка, към хоризонталната.А вертикалният ще стане вход на осцилоскопа за свързване на веригата на усилвателя.

Настройка за почистване

По-нататъшната част от работата е най-опасна, тъй като ще се извършва с включено напрежение. Бъдете особено внимателни! Опитваме се да свържем източника на сигнал към намотката за вертикално отклонение (това може да е MP3 плейър или изход за компютърни слушалки). За да покажете една честота на екрана, опитайте се да генерирате постоянен тон. При включен телевизор използвайте изолирана отвертка, за да докоснете внимателно проводниците с високо напрежение един по един, като разберете до какви промени на екрана ще доведе това (асистентът ви трябва да наблюдава това или да използва голямо огледало).




Един от тях ще повлияе на честотата на сканиране. На платката, където влиза, трябва да запоите тримерно съпротивление (приблизително 50-60 kOhm). След като се уверите, че устройството работи, можете да премахнете дръжката на съответния резистор от тялото на устройството. Дори безупречно изпълнената хоризонтална настройка на честотата няма да ви позволи да видите горния диапазон, а само ще покаже формата на вълната на превъртане на екрана. Можете също така да персонализирате съществуващите пръстени, разположени около тясната част на тръбата на кинескопа. Те обикновено са черни или тъмно сиви на цвят и също индиректно контролират крайното изображение.

Усилване на входящия сигнал

Всичко направено до този момент ни позволи да създадем добър визуализатор на входния сигнал. Достатъчно е да свържете гнездото на iPod към бобината за вертикално отклонение и звучащата музика ще се покаже на екрана. Но за да получите истински осцилоскоп, ще ви трябва допълнителен усилвател (можете да го сглобите там, където се намираше изхвърленият UHF/VHF тунер).Неговата идея е заимствана от няколко тематични сайта, за да се получат минимални разходи и максимална ефективност. Дизайнът на Павел Фалстад е взет за основа, а представената печатна платка е модифицирана схема на двутактен аудио усилвател.

За да го реализираме, ще ни трябва: микровъзел TL082, включително 2 операционни усилвателя, чифт транзистори (например 41NPN/42PNP), регулатор на мощността LM317, въртящ се превключвател на полюсите, потенциометър 1 mOhm, два тримера 10 kOhm, 4 диода 1A, трансформатор за 30 VAC, електролит 1000 µF 50 V, два електролита 470 µF 16 V и 5 резистора (10 Ohm, 220 Ohm, 1 kOhm, 100 kOhm и 10 mOhm).



Първият операционен усилвател контролира усилването на входния сигнал, използвайки формулата R1/R2, където R1 е съпротивлението, избрано от въртящия се превключвател, R2 е пот от 1 mOhm. Теоретично той е в състояние да усили входния сигнал до 1 милион пъти (с минимум 1 ом на въртящия се ключ). Вторият следи дали транзисторите получават необходимото напрежение за отваряне на преходите и компенсира изкривяванията. Те се нуждаят от 0,7 V за отваряне и 1,4 V за превключване.

Готовата схема изисква задължително калибриране. Регулаторът на мощността е проектиран за разлика от 30 V, така че операционният усилвател обикновено ще извежда +15/-15 V, но за добро филтриране изходът му трябва да е с няколко волта по-нисък от напрежението на 1000 uF кондензатора. За тази цел има тример 1. Изходът на веригата е свързан към хоризонталната отклоняваща намотка. Музиката, преминала през веригата, започва да се „отрязва“ отгоре/отдолу. За да избегнете това, тример 2 се регулира, докато върховете на скобите докоснат краищата на екрана. Това ще намали напрежението и ще попречи на транзисторите да претоварят радиочестотния път на устройството (изгаряне на отклонителната намотка).

Сега можете да свържете вградената система от високоговорители към изхода на телевизора. Ако силата на звука е прекомерна, се добавя голямо съпротивление на натоварване (например 10 Ohm 1 W); ако няма достатъчно звук, съпротивлението на натоварване се поставя върху отклонителната намотка, след което последната се калибрира отново. За да се предпазите от ненужни досадни звукови сигнали, докато сканирате за желания входен сигнал, можете да инсталирате превключвател на високоговорителя.

Сглобяване на всичко

Допълнителен усилвател може да генерира силно магнитно поле, така че си струва да се погрижите за неговия дизайн. Платката трябва да бъде направена възможно най-компактна, с къси изводи и добро групиране. Не изисква специално екраниране, но за да избегнете смущения с други телевизори във вашия дом, уверете се, че е разположен в кутията, без да създава смущения на основните компоненти. В краен случай можете да използвате дървена или пластмасова кутия, покрита отвътре с фолио.



В телевизора, който се разглобява, при премахването на аналоговия тунер се освободи достатъчно място за инсталиране на трансформатор с такава платка и дори имаше дупка за превключвателя на захранването. Също така е препоръчително да екранирате трансформатора, за да не създавате смущения в телевизионните канали. Свържете клемите за свързване на синхронизиращото напрежение и изследвания сигнал към платката само с екраниран проводник.

След като свържете трансформатора към веригата, свържете съответно S1 и S2, прекарайте входните проводници през отвора в тялото на телевизионния приемник, свържете изхода на веригата към високоговорителя и отклонителната намотка. Трябва да се използва минимална дължина на проводника във всички направени връзки, за да се намали индуктивността на пропускащия контур.Остава само да намерите удобно място за инсталиране на S1 и S2, да затворите задния капак и да започнете тест драйв.

Проверка на функционалността на устройството

По отношение на функционалността сглобеният осцилоскоп далеч не е достойни лабораторни модели, но е незаменим за използване в прости проекти, където трябва да видите формата на вълната. Също така известна новост е възможността да чуете сигнала, който се изучава, особено при получаване на обратна връзка, която прилича на „знаци“. В разглеждания пример може да се наблюдава промяна в сигнала, предизвикан от конвенционална жична намотка, когато тя е разположена на произволно място, над вътрешния трансформатор на устройството и когато е разположена над процесора на лаптопа.

Възможността за усилване на входящия сигнал е страхотна функция, ако не е необходимо да бъдете абсолютно прецизни. Шумът от 60 Hz, усилен от веригата, все още може да бъде открит с разумна точност. Но това явление се причинява и от паразитната индуктивност на входния проводник. Само екранирано заземяване на всички части на веригата може да намали смущенията.


Демонстрираната намотка от проводник, свързана към входа на устройството, позволява използването на голяма индуктивност с високо усилване. Той може да открие източници на енергия на няколко метра, като насочи бобината към местоположението на трансформаторите и след това визуално да види тяхната работа. Можете също така да откриете местоположението на процесора в сложно устройство. Можете да използвате бобината като индуктивен микрофон, като я поставите близо до високоговорител, който възпроизвежда музика. Магнитното поле, възпроизвеждано от бобината на високоговорителя, ще бъде детектирано и усилено от създаденото устройство, след което възпроизвежданата музика ще се отразява върху кинескопа на осцилоскопа.

Можете ясно да видите работата на интернет канала на устройството.Като входен сигнал за това беше използвана специална домашна линия (120 VAC) и след като показа своята „картина“, устройството все още работи.
Оригинална статия на английски език