Ci sono varie istruzioni su Internet per trasformare una vecchia TV (a volte parzialmente non funzionante) in un oscilloscopio widescreen. Questo articolo ti spiegherà anche come creare un dispositivo elettronico decente utilizzando semplici modifiche per un costo totale di circa $ 20. Affinché il segnale di ingresso possa essere visualizzato sullo schermo e riprodotto attraverso l'altoparlante del televisore, sarà necessario assemblare un semplice dispositivo che commuta il circuito di alimentazione del sistema di deflessione. Naturalmente, con un dispositivo del genere non è possibile estendere un ampio spettro di frequenze (in realtà 20-20.000 kHz), ma il monitoraggio delle oscillazioni a bassa frequenza è abbastanza accessibile.
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Puoi anche installare i connettori principali e i controlli del dispositivo nella custodia del televisore (per fortuna lo spazio lo consente). Ad esempio, la presenza di un connettore RCA sarà un ottimo modo per collegare un iPod e allo stesso tempo consentirà l'alimentazione di segnali di tensione alternata da millivolt a centinaia di volt. Nelle vicinanze è possibile posizionare un trimmer da 1 mOhm ed un commutatore rotativo a 6 sezioni. Un piccolo trimmer sarà utile per controllare la frequenza di scansione orizzontale e un pulsante rosso brillante è adatto per accendere il dispositivo.
Resta da aggiungere che questo schema di collegamento non è adatto a tutti i modelli di TV ed è più utile per le persone che sanno maneggiare i circuiti e hanno esperienza in elettronica. Ma l'idea stessa contiene molti punti interessanti.
Requisiti di sicurezza
L'attuazione del progetto descritto prevede l'esecuzione di lavori vicino a un trasformatore televisivo aperto e condensatori ad alta tensione. La tensione sul magnetron raggiunge i 120 kV! Per eliminare la possibilità di scosse elettriche mortali, è necessario seguire rigorosamente le opportune precauzioni di sicurezza. Il primo passo per eseguire qualsiasi azione dovrebbe essere quello di togliere completamente la tensione al dispositivo. Qui non dobbiamo dimenticare i condensatori ad alta tensione. Pertanto, l'involucro protettivo dell'unità ad alta tensione viene rimosso con estrema attenzione. È importante non danneggiare i fili del circuito stampato né toccarne i contatti esposti.
Successivamente, è necessario scaricare forzatamente grandi capacità (50 V o più). Questo viene fatto con un cacciavite o una pinzetta ben isolata. I loro contatti sono chiusi tra loro o con l'alloggiamento fino alla completa scarica. Non dovresti farlo su un circuito stampato, poiché le tracce potrebbero bruciarsi. Quando si esegue un lavoro o si testa il dispositivo, assicurarsi che qualcuno vicino a sé sia nelle vicinanze che possa chiamare un medico o fornire il primo soccorso.
Principio di funzionamento
I televisori e gli oscilloscopi con tubo a raggi catodici (CRT) sono considerati i dispositivi più intercambiabili. Inoltre, un ricevitore televisivo è più complesso di un semplice oscilloscopio da laboratorio. Per rifarlo è sufficiente eliminare alcune delle funzioni TV integrate e aggiungere un semplice amplificatore. Dopotutto, ogni linea spiegata dello schermo televisivo viene creata da un raggio di elettroni, che viene rapidamente scansionato attraverso il materiale trasparente del substrato luminescente del tubo.
Gli elettroni carichi sono controllati da campi elettrici e magnetici creati da bobine situate dietro il tubo. Questi nuclei di filo deviano il raggio orizzontalmente e verticalmente, controllando il posizionamento dell'immagine sullo schermo. Per adattarlo al centro della linea dell'oscilloscopio è necessario apportarvi alcune modifiche.
Ricordiamo che il segnale video produce 32 fotogrammi al secondo, ciascuno dei quali è costituito da due immagini “interlacciate” (vengono cioè scansionati 64 fotogrammi). Lo standard NTSC definisce 525 linee nel formato dello schermo, altri standard hanno valori leggermente diversi. Ciò significa che per riprodurre un'immagine piena sullo schermo, il fascio di elettroni deve essere deviato verticalmente ogni 1/64 di secondo (frequenza 64 Hz) e orizzontalmente 1/(64x525) di secondo (frequenza 32000 Hz). Per garantire tali valori la tensione del trasformatore di linea supera i 15.000 volt. In questo caso, il dispositivo funziona come una TV e crea un'immagine dettagliata sullo schermo.
Per far sì che disegni un'immagine su una linea molto sottile deviata verticalmente dal segnale di ingresso, è necessario regolare il numero di giri delle bobine dello schermo. È anche importante "lavorare" con la bobina dell'induttore. La sua impedenza dipende dalla frequenza. Maggiore è la frequenza, più difficile sarà visualizzarla sullo schermo. Con un diametro esterno del nucleo toroidale di 10 mm e uno spessore di 2 mm, gli avvolgimenti I e III dovrebbero contenere ciascuno 100 spire di filo PELSHO 0,1 e l'avvolgimento II dovrebbe contenere 30 spire.
Vale anche la pena ricordare che il segnale su un televisore è matematicamente integrato. Ciò fa sì che l'onda quadra in ingresso venga visualizzata sullo schermo come un'onda triangolare e l'onda triangolare in ingresso come un'onda sinusoidale. Questo vale solo per l'immagine, non per il suono. Le onde sinusoidali verranno visualizzate senza distorsioni.Il fenomeno non sarà così evidente sui televisori molto vecchi che sono in grado di visualizzare rumore bianco o uno schermo blu in assenza di segnale, anziché spegnere automaticamente l'immagine.
Rimozione dei nodi non necessari
Nel nostro caso abbiamo utilizzato un vecchio televisore con schermo da 15 pollici e un classico sintonizzatore UHF/VHF. Non è necessario creare un oscilloscopio, quindi puoi rimuovere immediatamente il sintonizzatore e dimenticarne l'esistenza. Puoi anche scollegare gradualmente uno per uno i moduli non necessari, controllando che il televisore possa ancora funzionare. Hai solo bisogno della scheda principale e di tutto ciò che è collegato al cinescopio. È necessario che visualizzi solo rumore bianco o una schermata blu. Puoi semplicemente svuotare la scatola dalle parti rimanenti.
Il televisore da convertire aveva due potenziometri sul lato anteriore. Uno di essi serviva per accendere e regolare il volume, mentre l'altro controllava la luminosità. Entrambi furono rimossi: il primo fu sostituito con un interruttore di accensione (grande pulsante rosso), il secondo dovette essere impostato sulla massima luminosità e riparato saldando resistori aggiuntivi nel circuito. Dovresti immediatamente notare che un dispositivo con un controllo del volume integrato non è adatto alla modifica. Amplifica il segnale collegato al televisore e dovrai cercare un amplificatore sulla scheda principale e questo causerà ulteriori problemi. In questa fase è anche possibile disattivare gli altoparlanti.
Preparazione del sistema di deflessione
Per ottenere un'immagine dell'oscilloscopio sullo schermo del cinescopio, sarà necessario applicare il segnale amplificato generato dagli impulsi di sincronizzazione verticale e orizzontale alle bobine di deflessione H e V. Come ottenerlo verrà discusso poco dopo, ma ora è necessario preparare il sistema di deflessione.Le bobine sono collegate alla scheda principale con quattro pin. Devi scollegare quello orizzontale, i fili rosso e blu vanno ad esso. Collegando un iPod o un computer direttamente a questi terminali, è possibile visualizzare la musica sullo schermo del cinescopio. La bobina verticale ha un filo giallo e arancione, ma per ottenere una scansione a 64 Hz devono essere collegati alla bobina orizzontale.
Ora devi trovare il punto in cui le bobine si collegano al piccolo circuito stampato sul tubo catodico. Se il ricevitore televisivo non è molto nuovo, ci sono solo due bobine e 4 fili vanno da queste alla scheda principale. Altrimenti ci saranno più bobine e la modifica non funzionerà in questa forma. Ma non rinunciare a ciò che hai iniziato e puoi sperimentare un po’. Per ora supponiamo che ci siano ancora 4 fili, resta da occuparci dei fili che vanno al cinescopio. Secondo la regola della mano destra (F=qVxB), ne rimuoviamo uno in ordine casuale. Se all'accensione del dispositivo sullo schermo viene visualizzata una linea orizzontale, la bobina verticale è disabilitata; se è verticale, viceversa. Le estremità corrispondenti vengono trovate dal tester e contrassegnate.
I fili di collegamento della bobina orizzontale sono ora rimossi dal PCB principale. Non dimenticare che dovrai affrontare una frequenza di 30.000 Hz e una tensione superiore a 15.000 volt. Il futuro oscilloscopio non ne ha bisogno. Prima di toccarsi devono essere cortocircuitati, quindi ben isolati e posizionati all'interno della custodia in modo che non tocchino nulla dopo l'accensione del dispositivo. Quindi, la linea di marcatura verticale a 60 Hz è pronta. Per ottenere la stessa linea orizzontale di 60 Hz, saldiamo i due fili rimanenti che vanno alla bobina verticale a quella orizzontale.E quello verticale diventerà l'ingresso dell'oscilloscopio per il collegamento del circuito dell'amplificatore.
Impostazione della spazzata
L'ulteriore parte del lavoro è la più pericolosa poiché verrà eseguita con la tensione collegata. Stai particolarmente attento! Proviamo a collegare la sorgente del segnale alla bobina di deflessione verticale (potrebbe essere un lettore MP3 o l'uscita delle cuffie del computer). Per visualizzare una frequenza sullo schermo, provare a generare un tono coerente. Con la TV accesa, utilizza un cacciavite isolato per toccare con attenzione uno per uno i fili dell'alta tensione, scoprendo quali cambiamenti sullo schermo ciò comporterà (il tuo assistente dovrebbe guardarlo o utilizzare un grande specchio).
Uno di questi influenzerà la frequenza di scansione. Sulla scheda in cui entra è necessario saldare una resistenza trimmer (circa 50-60 kOhm). Dopo esserti assicurato che l'unità funzioni, puoi rimuovere la maniglia del resistore interessato dal corpo del dispositivo. Anche una sintonizzazione della frequenza orizzontale eseguita in modo impeccabile non consentirà di vedere la gamma superiore, ma visualizzerà solo la forma d'onda di scorrimento sullo schermo. È inoltre possibile personalizzare le linguette dell'anello esistenti situate attorno alla parte stretta del tubo del cinescopio. Di solito sono di colore nero o grigio scuro e controllano anche indirettamente l'immagine finale.
Amplificazione del segnale in ingresso
Tutto quello che è stato fatto fino a questo punto ci ha permesso di realizzare un buon visualizzatore del segnale in ingresso. È sufficiente collegare la presa dell'iPod alla bobina di deflessione verticale e la musica in riproduzione verrà visualizzata sullo schermo. Ma per ottenere un vero oscilloscopio, avrai bisogno di un amplificatore aggiuntivo (puoi assemblarlo dove si trovava il sintonizzatore UHF/VHF scartato).La sua idea è stata presa in prestito da diversi siti tematici per ottenere il minimo costo e la massima efficienza. Come base è stato preso il design di Pavel Falstad e il circuito stampato presentato è un circuito modificato di un amplificatore audio push-pull.
Per realizzarlo avremo bisogno di: un microinsieme TL082, comprendente 2 amplificatori operazionali, una coppia di transistor (ad esempio 41NPN/42PNP), un regolatore di potenza LM317, un interruttore rotativo Pole, un potenziometro da 1 mOhm, due trimeri da 10 kOhm, 4 diodi da 1 A, un trasformatore per 30 V CA, elettrolita da 1000 µF 50 V, due elettroliti da 470 µF 16 V e 5 resistori (10 Ohm, 220 Ohm, 1 kOhm, 100 kOhm e 10 mOhm).
Il primo amplificatore operazionale controlla il guadagno del segnale di ingresso utilizzando la formula R1/R2, dove R1 è la resistenza selezionata dal commutatore rotante, R2 è il potenziometro da 1 mOhm. Teoricamente è in grado di amplificare il segnale in ingresso fino a 1 milione di volte (con un minimo di 1 ohm presente sul selettore rotativo). Il secondo controlla che i transistor ricevano la tensione necessaria per aprire le giunzioni e compensare le distorsioni. Richiedono 0,7 V per l'apertura e 1,4 V per la commutazione.
Il circuito finito richiede una calibrazione obbligatoria. Il regolatore di potenza è progettato per una differenza di 30 V, quindi l'amplificatore operazionale in genere emette +15/-15 V, ma per un buon filtraggio la sua uscita dovrebbe essere di qualche volt inferiore alla tensione attraverso il condensatore da 1000 uF. A questo scopo è presente il trimmer 1. L'uscita del circuito è collegata alla bobina di deflessione orizzontale. La musica fatta passare attraverso il circuito inizia ad essere “tagliata” nella parte superiore/inferiore. Per evitare ciò, il trimmer 2 viene regolato finché la parte superiore delle clip non tocca i bordi dello schermo. Ciò abbasserà la tensione e impedirà ai transistor di sovraccaricare il percorso RF del dispositivo (bruciando la bobina di deflessione).
Ora puoi collegare il sistema di altoparlanti integrato all'uscita TV. Se il volume è eccessivo, viene aggiunta una grande resistenza di carico (ad esempio 10 Ohm 1 W); se il suono è insufficiente, la resistenza di carico viene posta sulla bobina di deflessione, dopodiché quest'ultima viene ricalibrata. Per proteggersi da inutili segnali acustici fastidiosi durante la ricerca del segnale di ingresso desiderato, è possibile installare un interruttore sull'altoparlante.
Mettere tutto insieme
Un amplificatore aggiuntivo può generare un forte campo magnetico, quindi vale la pena occuparsi del suo design. Il tabellone dovrebbe essere il più compatto possibile, con lead corti e un buon raggruppamento. Non necessita di schermature particolari, ma per evitare interferenze con altri televisori della vostra casa, assicuratevi che sia posizionato nella custodia senza creare interferenze ai componenti principali. Come ultima risorsa, puoi utilizzare una custodia di legno o di plastica ricoperta internamente da un foglio di alluminio.
Durante lo smontaggio del televisore, durante la rimozione del sintonizzatore analogico, è stato liberato spazio sufficiente per installare un trasformatore con una scheda del genere e c'era persino un foro per l'interruttore di alimentazione. Si consiglia inoltre di schermare il trasformatore per non creare interferenze sui canali TV. Collegare i terminali per il collegamento della tensione di sincronizzazione e del segnale in studio alla scheda solo con cavo schermato.
Dopo aver collegato il trasformatore al circuito, collegare rispettivamente S1 e S2, far passare i cavi di ingresso attraverso il foro nel corpo del ricevitore televisivo, collegare l'uscita del circuito all'altoparlante e alla bobina di deflessione. È necessario utilizzare una lunghezza minima del cavo in tutti i collegamenti effettuati per ridurre le perdite di induttanza del circuito.Non resta che trovare un posto comodo dove installare S1 e S2, chiudere la cover posteriore e avviare il test drive.
Controllo della funzionalità del dispositivo
In termini di funzionalità, l'oscilloscopio assemblato è tutt'altro che degno di un modello da laboratorio, ma è indispensabile per l'utilizzo in progetti semplici in cui è necessario vedere la forma d'onda. Anche una certa novità è la capacità di sentire il segnale studiato, soprattutto quando si riceve un feedback che assomiglia a “segni”. Nell'esempio in esame si può osservare una variazione nel segnale indotto da una bobina di filo convenzionale quando si trova in una posizione arbitraria, sopra il trasformatore interno del dispositivo e quando si trova sopra il processore del laptop.
La capacità di amplificare il segnale in ingresso è un'ottima funzionalità se non ti serve che sia assolutamente preciso. Il rumore a 60 Hz amplificato dal circuito può ancora essere rilevato con ragionevole precisione. Ma questo fenomeno è causato anche dall'induttanza parassita del filo di ingresso. Solo la messa a terra schermata di tutte le parti del circuito può ridurre le interferenze.
La bobina di filo dimostrata collegata all'ingresso del dispositivo consente l'uso di una grande induttanza con elevata amplificazione. È in grado di rilevare fonti di alimentazione a diversi metri di distanza puntando la bobina verso la posizione dei trasformatori e quindi visualizzarne visivamente il funzionamento. Puoi anche rilevare la posizione del processore all'interno di un dispositivo complesso. Puoi utilizzare la bobina come microfono induttivo posizionandola vicino a un altoparlante che riproduce musica. Il campo magnetico riprodotto dalla bobina dell'altoparlante verrà rilevato e amplificato dal dispositivo creato, dopodiché la musica riprodotta verrà riflessa sul cinescopio dell'oscilloscopio.
È possibile visualizzare chiaramente il funzionamento del canale Internet sul dispositivo.Come segnale di ingresso è stata utilizzata una linea domestica dedicata (120 V CA) e, dopo aver mostrato la sua "immagine", il dispositivo funziona ancora.
Articolo originale in inglese
