Osciloscópio de uma TV antiga

Várias instruções foram publicadas na Internet para transformar uma televisão antiga (às vezes parcialmente inoperante) em um osciloscópio widescreen. Este artigo também mostrará como criar um dispositivo eletrônico decente usando um refinamento simples com 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, você precisa montar um dispositivo simples que alterne o circuito de energia do sistema defletor. Obviamente, você não pode estender o amplo espectro de frequências em um instrumento desse tipo (na verdade 20-20000 kHz), mas é bem possível rastrear vibrações de baixa frequência.

Você também pode instalar os principais conectores e elementos de controle do dispositivo na caixa da televisão (felizmente, isso permite espaço). Por exemplo, a presença de um conector RCA será uma ótima oportunidade para conectar um iPod e, ao mesmo tempo, permitir a entrada de energia CA de milivolts a centenas de volts. Nas proximidades, você pode colocar uma resistência de sintonia de 1 mOhm e um interruptor rotativo de 6 seções. Com um aparador pequeno, será conveniente controlar a frequência de varredura horizontal e um botão vermelho brilhante é adequado para ligar o dispositivo.
Resta acrescentar que esse esquema de conexão não é adequado para todos os modelos de TV e é mais útil para pessoas que conseguem lidar com circuitos e ter experiência em eletrônica. Mas a ideia em si contém muitos pontos interessantes.

Requisitos de segurança

A implementação do projeto descrito envolve o trabalho ao lado de um transformador de televisão aberto e capacitores de alta tensão. A tensão no magnetrão atinge 120 kV! Para excluir a possibilidade de choque elétrico fatal, devem ser rigorosamente observadas as devidas precauções de segurança. O primeiro passo para qualquer ação deve ser um blecaute completo do dispositivo. Aqui não devemos esquecer capacitores de alta tensão. Portanto, a tampa protetora da unidade de alta tensão é removida com muito cuidado. É importante não danificar os fios da placa de circuito e não tocar em seus contatos abertos.
Em seguida, você precisa forçar a descarga de grandes capacidades (50 V ou mais). Isso é feito com uma chave de fenda ou pinça bem isoladas. Seus contatos são fechados um ao outro ou à carcaça até a descarga completa. Não faça isso em uma placa de circuito impresso, pois as faixas podem queimar. Ao realizar trabalhos ou testar o dispositivo, verifique se há alguém próximo a você que possa ligar para um médico ou prestar primeiros socorros.

Princípio de funcionamento

As televisões e os osciloscópios de tubos de raios de televisão (CRT) são considerados os dispositivos mais intercambiáveis. Além disso, um receptor de televisão é mais complexo que um osciloscópio de laboratório básico. Para sua alteração, basta eliminar algumas das funções da TV incorporadas e adicionar um amplificador simples. Afinal, cada linha expansível da tela da TV cria um feixe de elétrons, rapidamente digitalizado 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 com um fio desviam o feixe no plano horizontal e vertical, controlando a localização da imagem na tela. Para ajustá-lo no centro da linha do osciloscópio, é necessário fazer alguns ajustes com eles.
Lembramos que o sinal de vídeo produz 32 quadros por segundo, cada um dos quais consiste em duas imagens "entrelaçadas" (ou seja, 64 quadros são digitalizados). O padrão NTSC define 525 linhas no formato de tela, outros padrões têm valores ligeiramente diferentes. Isso significa que, para a reprodução de uma imagem preenchida na tela, o feixe de elétrons deve ser desviado verticalmente a cada 1/64 segundo (frequência 64 Hz) e horizontalmente 1 / (64x525) segundos (frequência 32000 Hz). Para garantir esses valores, a tensão do transformador horizontal excede 15.000 volts. Nesse caso, o dispositivo funciona como uma TV e cria uma imagem detalhada na tela.
Para fazê-lo desenhar uma imagem em uma linha muito fina, rejeitada verticalmente pelo sinal de entrada, você precisa ajustar o número de voltas das bobinas da tela. Também é importante "trabalhar" com a bobina indutora. Sua impedância depende da frequência. Quanto maior a frequência, mais difícil será exibi-la na tela. Com um diâmetro externo do núcleo toroidal de 10 mm e uma espessura de 2 mm, os enrolamentos I e III devem conter 100 voltas do fio PELSHO 0,1 e o enrolamento II - 30 voltas.
Também vale lembrar que o sinal na TV é matematicamente integrado. Isso leva ao fato de que a onda retangular de entrada será exibida na tela triangular e na triangular - um sinusóide. Isso se aplica apenas às imagens, mas não ao som. Ondas senoidais serão exibidas sem distorção. O fenômeno não será tão perceptível em TVs muito antigas que podem exibir ruído branco ou uma tela azul na ausência de sinal e não desligar automaticamente a imagem.

Removendo nós redundantes

No nosso caso, usamos um receptor de televisão antigo com uma tela de 15 polegadas e um sintonizador UHF / VHF clássico. Para criar um osciloscópio, ele não é necessário; portanto, o sintonizador pode ser removido imediatamente e esquecer sua existência. Você também pode desligar gradualmente os módulos extras, um por um, verificando se a TV ainda pode funcionar. Você só precisa da placa principal e tudo o que estiver conectado ao tubo de imagem. É necessário que ele exiba apenas ruído branco ou uma tela azul. Você pode apenas liberar a caixa do restante das peças.
Havia dois potenciômetros na frente da TV convertida. Um deles serviu para ligar e ajustar o volume e o outro brilho controlado. Ambos foram removidos: o primeiro foi substituído por um botão liga / desliga (grande botão vermelho), o segundo teve que ser ajustado para o brilho máximo e corrigido pela soldagem de resistências adicionais no circuito. Você deve prestar atenção imediatamente que um dispositivo com um controle de volume interno para retrabalho não é adequado. Ele amplifica o sinal conectado à televisão e você precisará procurar um amplificador na placa principal, o que causará problemas adicionais. Os alto-falantes nesta fase também podem ser desligados.

Preparação do sistema de deflexão

Para obter uma imagem do osciloscópio na tela do cinescópio, será necessário aplicar o sinal amplificado gerado dos pulsos de quadro e de sincronização horizontal às bobinas defletoras H e V. Como obtê-lo será desmontado um pouco mais tarde, e agora é necessário preparar um sistema de desvio. As bobinas são conectadas à placa principal com quatro pinos. É necessário desconectar os fios horizontais, vermelho e azul. Ao conectar um iPod ou um computador diretamente a essas saídas, você pode exibir a música na tela do tubo. A bobina vertical possui um fio amarelo e laranja, mas para obter uma varredura de 64 Hz, é necessário alternar para uma bobina horizontal.
Agora você precisa descobrir onde as bobinas estão conectadas a uma pequena placa de circuito no tubo do tubo. Se a televisão não for muito nova, existem apenas duas bobinas e 4 fios delas na placa principal. Caso contrário, haverá mais bobinas e, dessa forma, a alteração não funcionará. Mas não desista do que começou, e você pode experimentar um pouco. Enquanto isso, assumimos que os fios ainda são 4. Resta lidar com os fios que vão para o tubo. De acordo com a regra da mão direita (F = qVxB), removemos um deles em ordem aleatória. Se uma linha horizontal for exibida na tela quando o dispositivo estiver ligado, a bobina vertical será desativada, se for vertical, e vice-versa. As extremidades correspondentes são encontradas pelo testador e marcadas.
Agora, os fios de conexão da bobina horizontal são removidos da placa de circuito principal. Não 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 tocar, eles devem ter um curto-circuito, isolar-se bem e ser colocados dentro do estojo para que não toquem em nada depois de ligar o dispositivo. Portanto, a linha de marcação vertical de 60 Hz está pronta. Para obter a mesma linha horizontal de 60 Hz, os dois fios restantes que vão para a bobina vertical são soldados à horizontal. E a vertical será a entrada do osciloscópio para conectar o circuito do amplificador.

Configuração de digitalização

A parte posterior do trabalho é a mais perigosa, pois será realizada quando a tensão estiver conectada. Seja especialmente cuidadoso! Estamos tentando conectar a fonte de sinal a uma bobina de desvio vertical (pode ser um MP3 player ou uma saída de fone de ouvido do computador). Para exibir uma única frequência na tela, tente gerar um tom estável. Quando a TV for ligada com uma chave de fenda isolada, toque cuidadosamente os fios de alta tensão, descobrindo as mudanças na tela que ele levará (seu assistente deve prestar atenção nisso ou usar um espelho grande).
Um deles afetará a frequência de varredura. No quadro em que ele entra, é necessário soldar a resistência de sintonia (aproximadamente 50-60 kOhm). Depois de verificar se a unidade está operacional, você pode remover a alça do resistor envolvido do corpo do dispositivo. Mesmo uma configuração de frequência horizontal perfeitamente executada não permitirá que você veja a faixa superior, mas apenas exibe a forma de onda de rolagem na tela. Você também pode personalizar as guias anulares existentes localizadas em torno da parte estreita do tubo. Geralmente eles são pretos ou cinza escuro e também controlam indiretamente a imagem final.

Ganho de entrada

Tudo o que foi feito até esse momento nos permitiu criar um bom visualizador do sinal de entrada. O suficiente para conectar o conector do iPod à bobina de desvio vertical e música sonora será exibido na tela. Mas, para obter um osciloscópio real, você precisa de um amplificador adicional (você pode montá-lo onde estava localizado o sintonizador UHF / VHF descartado). Sua idéia foi emprestada de vários sites temáticos, com o objetivo de obter custo mínimo e eficiência máxima. O desenvolvimento de Pavel Falstad foi tomado como base, e a placa de circuito apresentada era um circuito modificado de um amplificador de áudio a dois tempos.
Para implementá-lo, precisamos de: um microconjunto TL082, incluindo 2 amplificadores operacionais, um par de transistores (por exemplo, 41НПН / 42ПНП), regulador de potência LM317, interruptor rotativo "Pole", potenciômetro 1 mOhm, dois trimers de 10 kOhm, 4 diodos 1A, transformador 30 V CA, 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 op-amp controla o ganho do sinal de entrada de acordo com a fórmula R1 / R2, onde R1 é a resistência selecionada pelo interruptor rotativo, R2 é um pote de 1 mΩ. Teoricamente, é capaz de amplificar o sinal de entrada até 1 milhão de vezes (com um mínimo de 1 ohm disponível no comutador rotativo). O segundo garante que os transistores recebam a tensão necessária para abrir as junções e compensem as distorções. Eles precisam de 0,7 V para abertura e 1,4 V para comutação.
O circuito finalizado requer calibração obrigatória. O regulador de energia foi projetado para uma diferença de 30 V, para que o amplificador operacional emita de forma padrão + 15 / -15 V, mas para uma boa filtragem, sua saída deve ser vários volts abaixo da tensão na capacitância de 1000 μF. Para fazer isso, existe um cortador 1. A saída do circuito está conectada a uma bobina de deflexão horizontal. A música que é passada pelo circuito começa a ser "cortada" de cima / baixo. Para evitar isso, o aparador 2 é ajustado até que as partes superiores dos clipes toquem nas bordas da tela. Isso diminuirá a tensão e impedirá que os transistores sobrecarregem o caminho de RF do dispositivo (queime a bobina de deflexão).
Agora você pode conectar o sistema de alto-falantes embutido à saída da TV. Em volume excessivo, é adicionada uma grande resistência à carga (por exemplo, 10 Ohm 1 W), com falta de som, a resistência à carga é colocada na bobina de deflexão, após a qual a última é recalibrada. Para se proteger de sinais sonoros irritantes excessivos enquanto visualiza o sinal de entrada necessário, você pode instalar um interruptor no alto-falante.

Assembléia todos juntos

Um amplificador adicional pode gerar um forte campo magnético, portanto, você deve cuidar de seu design. O quadro deve ser o mais compacto possível, com derivações curtas e bom agrupamento. Ela não precisa de blindagem especial, mas para evitar interferências com outras TVs da sua casa, verifique se ela está localizada no gabinete, sem causar interferência nos nós principais. Em casos extremos, você pode usar uma caixa de madeira ou plástico colada com papel alumínio.
Na TV desmontada, ao remover o sintonizador analógico, era liberado espaço suficiente para a instalação de um transformador com essa placa e até mesmo um furo para o interruptor de alimentação. Também é desejável proteger o transformador para não interferir nos canais de TV. Conecte os terminais para conectar a tensão de sincronização e o sinal de teste à placa apenas com um fio blindado.
Após conectar o transformador ao circuito, conecte S1 e S2, respectivamente, passe os fios de entrada pelo orifício no receptor de televisão, conecte a saída do circuito ao alto-falante e à bobina de rejeição. Use o comprimento mínimo do fio em todas as conexões condutoras para reduzir a indutância dissipada do circuito. Resta encontrar um local de instalação conveniente para S1 e S2, feche a tampa traseira e prossiga com o test drive.

Verificando o desempenho do dispositivo

Por sua funcionalidade, o osciloscópio montado está longe de ser um modelo de laboratório digno, mas é indispensável para uso em projetos simples em que você deseja ver a forma de onda. Além disso, uma certa novidade tem a capacidade de ouvir o sinal em estudo, especialmente ao receber feedback semelhante a "sinais". Neste exemplo, podemos observar uma alteração no sinal induzido por uma bobina de fio convencional quando ela está localizada em um local arbitrário, acima do transformador interno do instrumento e quando está acima do processador do laptop.
A capacidade de amplificar o sinal recebido é um ótimo recurso se você não precisar de seus parâmetros absolutamente precisos. Até agora, o ruído da frequência de 60 Hz, amplificado pelo circuito, pode ser determinado com um erro suficiente. Mas esse fenômeno também causa indutância perdida do fio de entrada. Somente o aterramento blindado de todas as partes do circuito pode reduzir a interferência.
A bobina demonstrada com um fio conectado à entrada do dispositivo permite o uso de uma grande indutância com forte ganho. Ela pode detectar fontes de energia por vários metros, direcionando a bobina na direção dos transformadores e depois ver visualmente o trabalho deles. Você também pode detectar a localização do processador dentro de um dispositivo complexo. Você pode usar a bobina como um microfone indutivo colocando-o próximo a 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 tubo do osciloscópio.
Você pode visualizar visualmente o dispositivo e a operação do canal da Internet. Uma linha doméstica dedicada (120 VCA) foi usada como sinal de entrada para isso e, depois de mostrar sua “imagem”, o dispositivo ainda funciona.
Artigo original em inglês