Na internetu jsou různé návody, jak ze starého (někdy částečně nefunkčního) televizoru udělat širokoúhlý osciloskop. Tento článek vám také řekne, jak vytvořit slušné elektronické zařízení pomocí jednoduchých úprav za celkové náklady asi 20 $. Aby se vstupní signál zobrazoval na obrazovce a reprodukoval přes reproduktor televizoru, budete muset sestavit jednoduché zařízení, které spíná napájecí obvod vychylovacího systému. S takovým zařízením samozřejmě nemůžete natáhnout velké frekvenční spektrum (ve skutečnosti 20-20 000 kHz), ale sledování nízkofrekvenčních oscilací je docela dostupné.
Podívejte se na video
Do skříně televize můžete nainstalovat i hlavní konektory a ovládací prvky zařízení (místo to naštěstí umožňuje). Například přítomnost RCA konektoru bude vynikajícím způsobem připojení iPodu a zároveň umožní přívod střídavých napěťových signálů od milivoltů až po stovky voltů. Poblíž můžete umístit trimr 1 mOhm a 6sekční otočný spínač. Malý trimr bude vhodný pro ovládání horizontální skenovací frekvence a jasně červené tlačítko je vhodné pro zapnutí zařízení.
Zbývá dodat, že toto schéma zapojení není vhodné pro všechny modely televizorů a je užitečnější pro lidi, kteří vědí, jak zacházet s obvody a mají zkušenosti s elektronikou. Ale samotná myšlenka obsahuje mnoho zajímavých bodů.
Bezpečnostní požadavky
Realizace popsaného projektu zahrnuje provádění prací v blízkosti otevřeného televizního transformátoru a vysokonapěťových kondenzátorů. Napětí na magnetronu dosahuje 120 kV! Aby se vyloučila možnost smrtelného úrazu elektrickým proudem, je třeba přísně dodržovat příslušná bezpečnostní opatření. Prvním krokem k provedení jakékoli akce by mělo být úplné odpojení zařízení od napájení. Zde nesmíme zapomenout na vysokonapěťové kondenzátory. Ochranný kryt vysokonapěťové jednotky je proto odstraněn velmi opatrně. Je důležité nepoškodit vodiče desky plošných spojů a nedotýkat se jejích odkrytých kontaktů.
Dále musíte násilně vybít velké kapacity (50 V nebo více). To se provádí pomocí dobře izolovaného šroubováku nebo pinzety. Jejich kontakty jsou uzavřeny k sobě nebo k pouzdru až do úplného vybití. Neměli byste to dělat na desce s plošnými spoji, protože stopy mohou vyhořet. Při provádění práce nebo testování zařízení se ujistěte, že je ve vaší blízkosti někdo blízký, kdo může přivolat lékaře nebo poskytnout první pomoc.
Princip činnosti
Televizory a osciloskopy s katodovou trubicí (CRT) jsou považovány za nejvíce zaměnitelná zařízení. Také televizní přijímač je složitější než základní laboratorní osciloskop. K jeho předělání se stačí zbavit některých funkcí televizoru v něm zabudovaných a přidat jednoduchý zesilovač. Koneckonců, každá rozvinutá linie televizní obrazovky je vytvořena elektronovým paprskem, rychle skenovaným skrz průhledný materiál luminiscenčního substrátu tubusu.
Nabité elektrony jsou řízeny elektrickými a magnetickými poli vytvářenými cívkami umístěnými za trubicí. Tato drátěná jádra odklánějí paprsek vodorovně a svisle a řídí tak umístění obrazu na obrazovce. Chcete-li jej upravit na střed přímky osciloskopu, je nutné na nich provést určité úpravy.
Připomeňme, že video signál produkuje 32 snímků za sekundu, z nichž každý se skládá ze dvou „prokládaných“ obrazů (tj. skenuje se 64 snímků). Norma NTSC definuje 525 řádků ve formátu obrazovky, ostatní normy mají mírně odlišné hodnoty. To znamená, že pro reprodukci plného obrazu na obrazovce musí být elektronový paprsek vychýlen vertikálně každých 1/64 sekundy (frekvence 64 Hz) a horizontálně 1/(64x525) sekund (frekvence 32 000 Hz). Pro zajištění takových hodnot překračuje napětí linkového transformátoru 15 000 voltů. V tomto případě zařízení funguje jako televizor a vytváří na obrazovce detailní obraz.
Chcete-li, aby nakreslil obraz na velmi tenké čáře svisle vychýlené vstupním signálem, musíte upravit počet závitů cívek obrazovky. Je také důležité „pracovat“ s indukční cívkou. Jeho impedance závisí na frekvenci. Čím vyšší frekvence, tím obtížnější bude její zobrazení na obrazovce. Při vnějším průměru toroidního jádra 10 mm a tloušťce 2 mm by vinutí I a III mělo obsahovat 100 závitů drátu PELSHO 0,1 a vinutí II by mělo obsahovat 30 závitů.
Je také třeba si uvědomit, že signál na televizoru je matematicky integrován. To způsobí, že se vstupní obdélníková vlna na obrazovce objeví jako trojúhelníková vlna a vstupní trojúhelníková vlna jako sinusová vlna. To se týká pouze obrazu, nikoli zvuku. Sinusové vlny budou zobrazeny bez zkreslení.Tento jev nebude tak patrný na velmi starých televizorech, které jsou schopny zobrazovat bílý šum nebo modrou obrazovku, když není žádný signál, místo aby automaticky vypnuly obraz.
Odstranění nepotřebných uzlů
V našem případě jsme použili starý televizní přijímač s 15palcovou obrazovkou a klasickým UHF/VHF tunerem. Není nutné vytvářet osciloskop, takže můžete okamžitě odstranit tuner a zapomenout na jeho existenci. Nepotřebné moduly můžete také postupně jeden po druhém odpojit a zkontrolovat, zda televizor stále funguje. Potřebujete pouze základní desku a vše připojené k kineskopu. Je nutné, aby zobrazoval pouze bílý šum nebo modrou obrazovku. Krabičku od zbývajících dílů jednoduše vyprázdníte.
Přestavovaný televizor měl na přední straně dva potenciometry. Jeden z nich sloužil k zapnutí a nastavení hlasitosti a druhý ovládal jas. Oba byly odstraněny: první byl nahrazen vypínačem (velké červené tlačítko), druhý musel být nastaven na maximální jas a opraven připájením dalších rezistorů do obvodu. Okamžitě byste si měli uvědomit, že zařízení s vestavěným ovládáním hlasitosti není vhodné pro úpravu. Zesiluje signál připojený k televizi a budete muset hledat zesilovač na hlavní desce, což způsobí další problémy. V této fázi lze také reproduktory vypnout.
Příprava vychylovacího systému
Chcete-li dosáhnout obrazu osciloskopu na obrazovce kineskopu, budete muset aplikovat generovaný zesílený signál vertikálních a horizontálních synchronizačních impulzů na vychylovací cívky H a V. O tom, jak jej získat, bude řeč o něco později, ale nyní je nutné připravit vychylovací systém.Cívky jsou k hlavní desce připojeny čtyřmi piny. Je třeba odpojit vodorovný, k němu jdou červený a modrý vodič. Připojením iPodu nebo počítače přímo k těmto terminálům můžete zobrazovat hudbu na obrazovce kineskopu. Vertikální cívka má žlutý a oranžový vodič, ale pro získání 64Hz skenování je třeba přepnout na horizontální cívku.
Nyní musíte zjistit, kde se cívky připojují k malé desce s plošnými spoji na trubici. Pokud televizní přijímač není úplně nový, jsou tam jen dvě cívky a z nich jdou 4 dráty do hlavní desky. Jinak bude cívek více a úprava v této podobě nebude fungovat. Ale nevzdávejte to, co jste začali, a můžete trochu experimentovat. Prozatím budeme předpokládat, že dráty jsou stále 4. Zbývá se vypořádat s dráty jdoucími do kineskopu. Podle pravidla pravé ruky (F=qVxB) odstraníme jednu z nich v náhodném pořadí. Pokud se po zapnutí zařízení na obrazovce zobrazí vodorovná čára, vertikální cívka je deaktivována; pokud je vertikální, pak naopak. Odpovídající konce jsou nalezeny testerem a označeny.
Vodorovné spojovací vodiče cívky jsou nyní odstraněny z hlavní desky plošných spojů. Nezapomeňte, že se budete muset vypořádat s frekvencí 30 000 Hz a napětím vyšším než 15 000 voltů. Budoucí osciloskop je nepotřebuje. Před dotykem je třeba je zkratovat, poté dobře izolovat a umístit dovnitř pouzdra tak, aby se po zapnutí zařízení ničeho nedotýkaly. Vertikální značkovací čára 60 Hz je tedy připravena. Abychom získali stejnou horizontální linii 60 Hz, připájeme dva zbývající dráty vedoucí k vertikální cívce k horizontálnímu.A vertikální se stane vstupem osciloskopu pro připojení obvodu zesilovače.
Nastavení zametání
Další část práce je nejnebezpečnější, protože bude prováděna s připojeným napětím. Buďte obzvláště opatrní! Snažíme se připojit zdroj signálu na vertikální vychylovací cívku (může to být MP3 přehrávač nebo výstup na sluchátka počítače). Chcete-li na obrazovce zobrazit jednu frekvenci, zkuste vytvořit konzistentní tón. Při zapnutém televizoru se izolovaným šroubovákem jeden po druhém opatrně dotýkejte vysokonapěťových vodičů a zjistěte, k jakým změnám na obrazovce to povede (měl by to sledovat váš asistent nebo použít velké zrcadlo).
Jeden z nich ovlivní frekvenci skenování. Na desce, kam vstupuje, je třeba připájet odpor trimru (přibližně 50-60 kOhm). Poté, co se ujistíte, že jednotka funguje, můžete odstranit rukojeť příslušného odporu z těla zařízení. Dokonce i bezvadně provedené horizontální ladění frekvence vám neumožní vidět horní rozsah, ale zobrazí pouze rolovací křivku na obrazovce. Můžete také upravit stávající kroužkové jazýčky umístěné kolem úzké části tubusu kineskopu. Obvykle mají černou nebo tmavě šedou barvu a také nepřímo ovládají výsledný obrázek.
Zesílení příchozího signálu
Vše, co bylo do této chvíle provedeno, nám umožnilo vytvořit dobrý vizualizér vstupního signálu. Stačí připojit zdířku pro iPod k vertikální vychylovací cívce a znějící hudba se zobrazí na obrazovce. Ale abyste získali skutečný osciloskop, budete potřebovat přídavný zesilovač (můžete jej namontovat tam, kde byl umístěn vyřazený UHF/VHF tuner).Jeho nápad byl vypůjčen z několika tematických stránek, aby získal minimální náklady a maximální efektivitu. Za základ byl vzat návrh Pavla Falstada a prezentovaný plošný spoj je upraveným obvodem push-pull audio zesilovače.
K jeho implementaci budeme potřebovat: mikrosestava TL082, včetně 2 operačních zesilovačů, pár tranzistorů (například 41NPN/42PNP), regulátor výkonu LM317, otočný přepínač Pole, potenciometr 1 mOhm, dva trimery 10 kOhm, 4 1A diody, transformátor pro 30 VAC, 1000 µF 50 V elektrolyt, dva 470 µF 16 V elektrolyty a 5 rezistorů (10 Ohm, 220 Ohm, 1 kOhm, 100 kOhm a 10 mOhm).
První operační zesilovač řídí zesílení vstupního signálu pomocí vzorce R1/R2, kde R1 je odpor zvolený otočným přepínačem, R2 je potenciometr 1 mOhm. Teoreticky je schopen zesílit vstupní signál až 1 milionkrát (s minimem 1 ohm na otočném přepínači). Druhý monitoruje, že tranzistory dostávají potřebné napětí k otevření přechodů a kompenzuje zkreslení. K otevření potřebují 0,7 V a ke sepnutí 1,4 V.
Hotový obvod vyžaduje povinnou kalibraci. Regulátor výkonu je navržen pro rozdíl 30 V, takže operační zesilovač bude mít typicky výstup +15/-15 V, ale pro dobré filtrování by měl být jeho výstup o několik voltů nižší než napětí na kondenzátoru 1000 uF. K tomuto účelu slouží trimr 1. Výstup obvodu je připojen k horizontální vychylovací cívce. Hudba procházející obvodem začíná být „ořezávána“ nahoře/dole. Abyste tomu zabránili, upravte zastřihovač 2 tak, aby se horní části klipů dotýkaly okrajů obrazovky. Tím se sníží napětí a zabrání se přetížení RF cesty zařízení tranzistory (spálení vychylovací cívky).
Nyní můžete připojit vestavěný reproduktorový systém k výstupu televizoru. Při nadměrné hlasitosti se přidá velký zátěžový odpor (např. 10 Ohm 1 W), při nedostatečném zvuku se zátěžový odpor položí na vychylovací cívku, načež se tato překalibruje. Abyste se ochránili před zbytečným otravným pípáním při vyhledávání požadovaného vstupního signálu, můžete na reproduktor nainstalovat vypínač.
Dát to všechno dohromady
Přídavný zesilovač může generovat silné magnetické pole, takže stojí za to postarat se o jeho konstrukci. Deska by měla být co nejkompaktnější, s krátkými vývody a dobrým seskupením. Nevyžaduje speciální stínění, ale aby nedošlo k rušení jiných televizorů ve vaší domácnosti, ujistěte se, že je umístěn v pouzdře bez rušení hlavních komponent. V krajním případě můžete použít dřevěné nebo plastové pouzdro potažené zevnitř fólií.
V rozebraném televizoru se při vyjímání analogového tuneru uvolnilo dostatek místa pro instalaci transformátoru s takovou deskou a dokonce se našel otvor pro vypínač. Je také vhodné stínit transformátor, aby nedocházelo k rušení televizních kanálů. Vývody pro připojení synchronizačního napětí a zkoumaného signálu k desce připojujte pouze stíněným vodičem.
Po zapojení transformátoru do obvodu zapojte S1 resp. S2, protáhněte vstupní vodiče otvorem v těle televizního přijímače, výstup obvodu připojte k reproduktoru a vychylovací cívce. Ve všech připojeních by měla být použita minimální délka vodiče, aby se snížila indukčnost svodové smyčky.Zbývá jen najít vhodné místo pro instalaci S1 a S2, zavřít zadní kryt a spustit testovací jízdu.
Kontrola funkčnosti zařízení
Z hlediska funkčnosti není sestavený osciloskop zdaleka hodný laboratorních modelů, ale je nepostradatelný pro použití v jednoduchých projektech, kde potřebujete vidět průběh. Určitou novinkou je také schopnost slyšet zkoumaný signál, zejména při přijímání zpětné vazby, která připomíná „znaky“. V uvažovaném příkladu lze pozorovat změnu signálu indukovaného konvenční drátovou cívkou, když je umístěna na libovolném místě, nad vnitřním transformátorem zařízení a když je umístěna nad procesorem notebooku.
Schopnost zesílit příchozí signál je skvělá funkce, pokud nepotřebujete, aby byl naprosto přesný. Šum 60 Hz zesílený obvodem lze stále detekovat s přiměřenou přesností. Ale tento jev je způsoben také rozptylovou indukčností vstupního vodiče. Pouze stíněné uzemnění všech částí obvodu může snížit rušení.
Předvedená cívka drátu připojená na vstup zařízení umožňuje použití velké indukčnosti s vysokým zesílením. Dokáže detekovat zdroje energie několik metrů daleko namířením cívky směrem k umístění transformátorů a poté vizuálně sledovat jejich provoz. Můžete také zjistit umístění procesoru uvnitř složitého zařízení. Cívku můžete použít jako indukční mikrofon, když ji umístíte do blízkosti reproduktoru přehrávajícího hudbu. Magnetické pole reprodukované cívkou reproduktoru bude detekováno a zesíleno vytvořeným zařízením, načež se přehrávaná hudba odrazí na osciloskopu.
Na zařízení můžete jasně sledovat provoz internetového kanálu.K tomu byla jako vstupní signál použita vyhrazená domácí linka (120 VAC) a po zobrazení svého „obrázku“ zařízení stále funguje.
Původní článek v angličtině
