Existem várias instruções na Internet para transformar uma TV antiga (às vezes parcialmente inoperante) em um osciloscópio widescreen. Este artigo também mostrará como criar um dispositivo eletrônico decente usando modificações simples por um custo total de cerca de US$ 20. Para que o sinal de entrada seja exibido na tela e reproduzido pelo alto-falante da TV, será necessário montar um dispositivo simples que comute o circuito de alimentação do sistema de deflexão. Claro, você não pode esticar um grande espectro de frequência com tal dispositivo (na verdade, 20-20.000 kHz), mas monitorar oscilações de baixa frequência é bastante acessível.
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Você também pode instalar os principais conectores e controles do aparelho no gabinete da televisão (felizmente, o espaço permite isso). Por exemplo, a presença de um conector RCA será uma excelente forma de conectar um iPod e ao mesmo tempo permitir o fornecimento de sinais de tensão alternada de milivolts a centenas de volts. Perto você pode colocar um trimmer de 1 mOhm e uma chave rotativa de 6 seções. Um pequeno aparador será conveniente para controlar a frequência de varredura horizontal e um botão vermelho brilhante é adequado para ligar o dispositivo.
Resta acrescentar que este diagrama de conexão não é adequado para todos os modelos de TV e é mais útil para pessoas que sabem manusear circuitos e têm experiência em eletrônica. Mas a ideia em si contém muitos pontos interessantes.
Requisitos de segurança
A implementação do projeto descrito envolve a realização de trabalhos próximos a um transformador de televisão aberto e capacitores de alta tensão. A tensão no magnetron chega a 120 kV! Para eliminar a possibilidade de choque elétrico fatal, as precauções de segurança adequadas devem ser rigorosamente seguidas. O primeiro passo para realizar qualquer ação deve ser desenergizar completamente o dispositivo. Aqui não devemos esquecer os capacitores de alta tensão. Portanto, a caixa protetora da unidade de alta tensão é removida com muito cuidado. É importante não danificar os fios da placa de circuito impresso nem tocar em seus contatos expostos.
Em seguida, você precisa descarregar com força grandes capacidades (50 V ou mais). Isso é feito com uma chave de fenda ou pinça bem isolada. Seus contatos são fechados entre si ou na caixa até serem completamente descarregados. Você não deve fazer isso em uma placa de circuito impresso, pois os trilhos podem queimar. Ao realizar trabalhos ou testar o dispositivo, certifique-se de que haja alguém próximo a você que possa chamar um médico ou prestar primeiros socorros.
Princípio da Operação
Televisores e osciloscópios de tubo de raios catódicos (CRT) são considerados os dispositivos mais intercambiáveis. Além disso, um receptor de televisão é mais complexo que um osciloscópio básico de laboratório. Para refazê-lo, basta livrar-se de algumas funções de TV integradas e adicionar um amplificador simples. Afinal, cada linha desdobrada da tela da TV é criada por um feixe de elétrons, rapidamente escaneado através do material transparente do substrato luminescente do tubo.
Os elétrons carregados são controlados por campos elétricos e magnéticos criados por bobinas localizadas atrás do tubo. Esses núcleos de fio desviam o feixe horizontal e verticalmente, controlando o posicionamento da imagem na tela. Para ajustá-lo ao centro da linha do osciloscópio é necessário fazer algumas modificações nos mesmos.
Lembremos que o sinal de vídeo produz 32 quadros por segundo, cada um dos quais consiste em duas imagens “entrelaçadas” (ou seja, são digitalizados 64 quadros). O padrão NTSC define 525 linhas no formato da tela, outros padrões possuem valores ligeiramente diferentes. Isso significa que para reproduzir uma imagem preenchida na tela, o feixe de elétrons deve ser desviado verticalmente a cada 1/64 segundos (frequência 64 Hz) e horizontalmente 1/(64x525) segundos (frequência 32.000 Hz). Para garantir tais valores, a tensão do transformador de linha ultrapassa 15.000 volts. Nesse caso, o aparelho funciona como uma TV e cria uma imagem detalhada na tela.
Para conseguir desenhar uma imagem em uma linha muito fina desviada verticalmente pelo sinal de entrada, você precisa ajustar o número de voltas das bobinas da tela. Também é importante “trabalhar” com a bobina do indutor. Sua impedância depende da frequência. Quanto maior a frequência, mais difícil será exibi-la na tela. Com diâmetro externo do núcleo toroidal de 10 mm e espessura de 2 mm, os enrolamentos I e III devem conter 100 voltas de fio PELSHO 0,1 cada, e o enrolamento II deve conter 30 voltas.
Vale lembrar também que o sinal de uma TV é integrado matematicamente. Isso faz com que a onda quadrada de entrada apareça como uma onda triangular na tela e a onda triangular de entrada como uma onda senoidal. Isso se aplica apenas à imagem, não ao som. As ondas senoidais serão exibidas sem distorção.O fenômeno não será tão perceptível em TVs muito antigas, que são capazes de exibir ruído branco ou tela azul quando não há sinal, em vez de desligar automaticamente a imagem.
Removendo nós desnecessários
No nosso caso, usamos um receptor de televisão antigo com tela de 15 polegadas e um sintonizador UHF/VHF clássico. Não é necessário criar um osciloscópio, então você pode remover imediatamente o sintonizador e esquecer sua existência. Você também pode desconectar gradualmente os módulos desnecessários, um por um, verificando se a TV ainda funciona. Você só precisa da placa principal e de tudo conectado ao cinescópio. É necessário que exiba apenas ruído branco ou tela azul. Você pode simplesmente esvaziar a caixa das peças restantes.
A TV que estava sendo convertida tinha dois potenciômetros na frente. Um deles servia para ligar e ajustar o volume, e o outro controlava o brilho. Ambos foram removidos: o primeiro foi substituído por um botão liga / desliga (grande botão vermelho), o segundo teve que ser ajustado para brilho máximo e corrigido soldando resistores adicionais no circuito. Você deve observar imediatamente que um dispositivo com controle de volume integrado não é adequado para modificação. Ele amplifica o sinal conectado à televisão e você terá que procurar um amplificador na placa principal, o que causará problemas adicionais. Os alto-falantes também podem ser desligados nesta fase.
Preparando o sistema de deflexão
Para obter uma imagem do osciloscópio na tela do cinescópio, você precisará aplicar o sinal amplificado gerado dos pulsos de sincronização vertical e horizontal às bobinas de deflexão H e V. Como obtê-lo será discutido um pouco mais tarde, mas agora é necessário preparar o sistema de deflexão.As bobinas são conectadas à placa principal com quatro pinos. Você precisa desconectar o horizontal, os fios vermelho e azul vão até ele. Ao conectar um iPod ou computador diretamente a esses terminais, você pode exibir música na tela do cinescópio. A bobina vertical possui um fio amarelo e laranja, mas para obter uma varredura de 64 Hz eles precisam ser trocados para a bobina horizontal.
Agora você precisa descobrir onde as bobinas se conectam à pequena placa de circuito no tubo de imagem. Se o receptor de televisão não for muito novo, existem apenas duas bobinas e 4 fios vão delas para a placa principal. Caso contrário, haverá mais bobinas e a modificação não funcionará desta forma. Mas não desista do que começou e você pode experimentar um pouco. Por enquanto, vamos assumir que ainda existem 4 fios, resta tratar dos fios que vão para o cinescópio. De acordo com a regra da mão direita (F=qVxB), removemos um deles em ordem aleatória. Se ao ligar o aparelho aparecer uma linha horizontal na tela, a bobina vertical está desabilitada; se for vertical, vice-versa. As extremidades correspondentes são encontradas pelo testador e marcadas.
Os fios de conexão da bobina horizontal agora foram removidos da PCB principal. Não se esqueça que você terá que lidar com uma frequência de 30.000 Hz e uma tensão superior a 15.000 volts. O futuro osciloscópio não precisa deles. Antes de tocá-los, eles devem ser curto-circuitados, depois bem isolados e colocados dentro da caixa para que não toquem em nada após ligar o aparelho. Então, a linha de marcação vertical de 60 Hz está pronta. Para obter a mesma linha horizontal de 60 Hz, soldamos os dois fios restantes que vão da bobina vertical à horizontal.E a vertical se tornará a entrada do osciloscópio para conectar o circuito amplificador.
Configuração de varredura
A parte posterior do trabalho é a mais perigosa, pois será realizada com a tensão ligada. Tenha especial cuidado! Tentamos conectar a fonte do sinal à bobina de deflexão vertical (pode ser um MP3 player ou uma saída de fone de ouvido de computador). Para exibir uma frequência na tela, tente gerar um tom consistente. Com a TV ligada, use uma chave de fenda isolada para tocar cuidadosamente nos fios de alta tensão, um por um, descobrindo quais alterações na tela isso causará (seu assistente deve observar ou usar um espelho grande).
Um deles afetará a frequência de varredura. Na placa por onde entra, é necessário soldar uma resistência trimmer (aproximadamente 50-60 kOhm). Depois de certificar-se de que a unidade está funcionando, você pode remover a alça do resistor envolvido do corpo do dispositivo. Mesmo uma sintonia de frequência horizontal executada impecavelmente não permitirá que você veja a faixa superior, mas apenas exibirá a forma de onda de rolagem na tela. Você também pode personalizar as abas de anel existentes localizadas ao redor da parte estreita do tubo do cinescópio. Eles geralmente são pretos ou cinza escuro e também controlam indiretamente a imagem final.
Amplificação de sinal de entrada
Tudo o que foi feito até agora nos permitiu criar um bom visualizador de sinais de entrada. Basta conectar a tomada do iPod à bobina de deflexão vertical e a música que está tocando será exibida na tela. Mas para obter um osciloscópio real, você precisará de um amplificador adicional (você pode montá-lo onde o sintonizador UHF/VHF descartado estava localizado).Sua ideia foi emprestada de diversos sites temáticos para obter custo mínimo e eficiência máxima. O projeto de Pavel Falstad foi tomado como base, e a placa de circuito impresso apresentada é um circuito modificado de um amplificador de áudio push-pull.
Para implementá-lo precisaremos de: um microconjunto TL082, incluindo 2 amplificadores operacionais, um par de transistores (por exemplo, 41NPN/42PNP), um regulador de potência LM317, uma chave rotativa Pole, um potenciômetro de 1 mOhm, dois trímeros de 10 kOhm, 4 diodos 1A, um transformador para 30 VAC, eletrólito 1000 µF 50 V, dois eletrólitos 470 µF 16 V e 5 resistores (10 Ohm, 220 Ohm, 1 kOhm, 100 kOhm e 10 mOhm).
O primeiro amplificador operacional controla o ganho do sinal de entrada usando a fórmula R1/R2, onde R1 é a resistência selecionada pela chave rotativa, R2 é o potenciômetro de 1 mOhm. Teoricamente, é capaz de amplificar o sinal de entrada em até 1 milhão de vezes (com no mínimo 1 ohm presente na chave rotativa). O segundo monitora se os transistores recebem a tensão necessária para abrir as junções e compensar as distorções. Eles precisam de 0,7 V para abrir e 1,4 V para comutar.
O circuito finalizado requer calibração obrigatória. O regulador de potência é projetado para uma diferença de 30 V, portanto o amplificador operacional normalmente produzirá +15/-15 V, mas para uma boa filtragem sua saída deve ser alguns volts menor que a tensão no capacitor de 1000 uF. Para isso existe o trimmer 1. A saída do circuito é conectada à bobina de deflexão horizontal. A música que passa pelo circuito começa a ser “cortada” na parte superior/inferior. Para evitar isso, o trimmer 2 é ajustado até que as partes superiores dos clipes toquem as bordas da tela. Isso diminuirá a tensão e evitará que os transistores sobrecarreguem o caminho de RF do dispositivo (queimando a bobina de deflexão).
Agora você pode conectar o sistema de alto-falantes integrado à saída da TV. Se o volume for excessivo, é adicionada uma grande resistência de carga (por exemplo, 10 Ohm 1 W); se houver som insuficiente, a resistência de carga é colocada na bobina de deflexão, após o que esta é recalibrada. Para se proteger de bipes desnecessários e irritantes durante a busca pelo sinal de entrada desejado, você pode instalar um interruptor no alto-falante.
Juntando tudo
Um amplificador adicional pode gerar um forte campo magnético, por isso vale a pena cuidar de seu design. A placa deve ser o mais compacta possível, com cabos curtos e bom agrupamento. Não requer blindagem especial, mas para evitar interferências com outras TVs da sua casa, certifique-se de que ela esteja localizada no gabinete sem interferir nos componentes principais. Como último recurso, você pode usar uma caixa de madeira ou plástico coberta com papel alumínio por dentro.
Na TV desmontada, ao retirar o sintonizador analógico, foi liberado espaço suficiente para instalar um transformador com tal placa, e ainda havia um furo para o interruptor de alimentação. Também é aconselhável blindar o transformador para não interferir nos canais de TV. Conecte os terminais para conexão da tensão de sincronização e do sinal em estudo à placa somente com fio blindado.
Após conectar o transformador ao circuito, conecte S1 e S2 respectivamente, passe os fios de entrada pelo orifício no corpo do receptor de televisão, conecte a saída do circuito ao alto-falante e à bobina de deflexão. Um comprimento mínimo de fio deve ser usado em todas as conexões feitas para reduzir a indutância do circuito com vazamento.Resta encontrar um local conveniente para instalar S1 e S2, fechar a tampa traseira e iniciar o test drive.
Verificando a funcionalidade do dispositivo
Em termos de funcionalidade, o osciloscópio montado está longe de ser um modelo de laboratório digno, mas é indispensável para uso em projetos simples onde é necessário visualizar a forma de onda. Também uma certa novidade é a capacidade de ouvir o sinal que está sendo estudado, principalmente ao receber feedback que lembra “sinais”. No exemplo em consideração, pode-se observar uma mudança no sinal induzido por uma bobina de fio convencional quando ela está localizada em um local arbitrário, acima do transformador interno do dispositivo e quando está localizada acima do processador do laptop.
A capacidade de amplificar o sinal de entrada é um ótimo recurso se você não precisar que seja absolutamente preciso. O ruído de 60 Hz amplificado pelo circuito ainda pode ser detectado com precisão razoável. Mas esse fenômeno também é causado pela indutância parasita do fio de entrada. Somente o aterramento blindado de todas as partes do circuito pode reduzir a interferência.
A bobina de fio demonstrada conectada à entrada do dispositivo permite o uso de grande indutância com alta amplificação. Ele pode detectar fontes de energia a vários metros de distância, apontando a bobina para a localização dos transformadores e, em seguida, visualizar visualmente seu funcionamento. Você também pode detectar a localização do processador dentro de um dispositivo complexo. Você pode usar a bobina como um microfone indutivo, colocando-a perto de um alto-falante tocando música. O campo magnético reproduzido pela bobina do alto-falante será detectado e amplificado pelo dispositivo criado, após o qual a música tocada será refletida no cinescópio do osciloscópio.
Você pode visualizar claramente o funcionamento do canal de Internet no dispositivo.Para isso foi utilizada uma linha doméstica dedicada (120 VAC) como sinal de entrada e, tendo mostrado sua “imagem”, o aparelho ainda funciona.
Artigo original em inglês
