Mini oscilloscopio CRT alimentato a batteria: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

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Ciao! In questo Instructable ti mostrerò come realizzare un mini oscilloscopio CRT alimentato a batteria. Un oscilloscopio è uno strumento importante per lavorare con l'elettronica; puoi vedere tutti i segnali che fluiscono in un circuito e risolvere i problemi delle creazioni elettroniche. Tuttavia non sono economici; una buona su Ebay potrebbe costarti un paio di centinaia di dollari. Questo è il motivo per cui ho voluto costruire il mio. Il mio progetto utilizza un mini CRT che puoi trovare in un vecchio mirino di una videocamera e alcune altre parti elettriche abbastanza comuni. Iniziamo!

Passaggio 1: materiali di consumo

Per questo progetto avrai bisogno di quanto segue:

Per il generatore di onde triangolari:

-2x 10KΩ Potenziometri

-2x resistori da 10KΩ

-2x transistor S8050 (npn)

-1x transistor S8550 (pnp)

-2x LM358 Amplificatore operazionale

-1x 2KΩ resistore

-1x Diodo (ho usato l'1N4007, ma il tipo non è molto importante)

-1x condensatore (la capacità influisce sulla frequenza dell'onda triangolare quindi non è super critica, ma assicurati solo che non sia più grande di 10μF)

Ci sono più condensatori e un interruttore DIP nell'immagine, ma ti serviranno solo se vuoi cambiare la capacità.

Per il regolatore LM317:

-1x regolatore di tensione regolabile LM317

-1x Resistenza da 220Ω

-1x 680Ω resistore

-1x condensatore da 0,22µF

-1x condensatore 100µF

Per il regolatore 7805:

-1x 7805 Regolatore 5v

-1x condensatore 47µF (o superiore)

-1x condensatore da 0,22µF

Materiali aggiuntivi:

-1x interruttore SPST

-1x interruttore a pulsante (opzionale)

-1x 10Ω resistore

-1x interruttore DPST

-1x Mini CRT (questi possono essere trovati nei vecchi mirini delle videocamere, che puoi acquistare su Ebay per circa $ 15-20)

-1x pacco batteria da 12 V con rubinetto centrale

-stampante 3d

- Pistola per colla a caldo

Ci sono due regolatori di tensione perché quando ho costruito il primo, si è fulminato, quindi ho dovuto costruirne un secondo. Devi solo costruire un regolatore di tensione! Il pacco batterie deve essere in grado di contenere otto batterie ed è necessario inserire un filo nel mezzo. Questo crea un'alimentazione divisa: +6v e -6v e il rubinetto centrale è GND (ne hai bisogno perché la forma d'onda deve essere in grado di andare positiva e negativa rispetto a GND.

Passaggio 2: orientamento CRT

Questo progetto utilizza un CRT perché sono schermi analogici e sono relativamente facili da convertire in un oscilloscopio. I CRT all'interno dei vecchi mirini variano da azienda a azienda, ma avranno tutti lo stesso layout di base. Ci saranno fili della bobina di deflessione che corrono verso la parte anteriore del CRT, un connettore/cavi che conducono al circuito stampato e un trasformatore ad alta tensione. Attenzione! Quando il CRT è acceso, il trasformatore genera 1.000-1.500 volt, questo potrebbe non essere letale (dipende dalla corrente), ma può comunque fulminarti! Il CRT è costruito in modo che le parti pericolose non siano troppo esposte, ma usa comunque il buon senso. Costruisci questo a tuo rischio! Prima di iniziare a costruire il circuito, dobbiamo trovare i cavi positivo, negativo e video per il CRT. Per trovare il filo di terra, prendi un multimetro e impostalo sulla modalità di continuità. Quindi, trova un involucro metallico sulla scheda del circuito (possibilmente l'alloggiamento del trasformatore), toccalo con una sonda e prova ciascuno dei fili del segnale per verificare la connessione. Il filo che è collegato all'involucro metallico è il filo di terra. Ora i cavi di alimentazione e video sono un po' più difficili. Il cavo di alimentazione potrebbe essere colorato o potrebbe esserci una traccia di circuito di grandi dimensioni che lo conduce. Il mio cavo di alimentazione è il cavo marrone mostrato nell'immagine. Il cavo video potrebbe essere colorato o potrebbe non esserlo. Potresti trovarli per tentativi ed errori (non è un ottimo modo per farlo, ma ho usato quel metodo e ha funzionato), o cercando schemi del CRT. Se fornisci alimentazione al CRT e senti un suono acuto ma lo schermo non si illumina, hai trovato il cavo di alimentazione. Quando si costruisce il circuito, il cavo di alimentazione e il cavo di segnale sono entrambi collegati a +5v. Una volta acceso lo schermo CRT, sei pronto per partire!

Nota: altri CRT potrebbero aver bisogno di 12v, se il tuo CRT non si accende affatto quando gli dai 5v, prova a dargli un po' sopra i 5v, ma non superare i 12v! Essere assolutamente sicuri che il CRT non funzionerà a 5v se questo è il caso, perché se il tuo CRT funziona davvero a 5v ma provi a dargli più di 5v, potresti friggere il tuo CRT! Se hai scoperto che il tuo CRT funziona a 12v, non avrai bisogno del regolatore di tensione e potrai collegarlo direttamente alle batterie.

Importante: sul mio CRT quando è acceso e si rimuove la spina per le bobine, ci si aspetterebbe che ci sia un piccolo punto luminoso sullo schermo perché il raggio di elettroni non viene deviato, ma il CRT spegne il raggio di elettroni. Penso che lo faccia come una funzione di sicurezza in modo da non bruciare il fosforo sullo schermo facendo in modo che il raggio rimanga lì, ma non lo vogliamo perché useremo entrambe le bobine scollegate dalla scheda. Un modo per risolvere questo problema è inserire un piccolo resistore (10Ω) nel punto in cui le bobine orizzontali si collegheranno alla scheda. Questo "inganna" il CRT facendogli credere che ci sia un carico lì, quindi aumenta la luminosità e mostra il raggio. Nel passaggio successivo fornirò un progetto su come costruirlo. Se ogni volta che stai costruendo questo, vedi un punto estremamente luminoso sullo schermo CRT, spegni tutta l'alimentazione al CRT, se il raggio di elettroni rimane sullo schermo troppo a lungo, il fosforo potrebbe bruciare e rovinare lo schermo.

Passaggio 3: prototipazione e costruzione

Una volta raccolte tutte le parti, suggerirei di provare prima il circuito su una breadboard e poi di costruirlo. Ricorda di costruire il circuito "trucco" della bobina menzionato nel passaggio 2 in modo da poter vedere il raggio. Guarda attentamente tutte le immagini del design del circuito prima di costruire. Ho saldato il mio circuito su schede diverse (una scheda conteneva il regolatore di tensione, un'altra aveva il generatore di onde triangolari, ecc.) Ho anche aggiunto una ventola e un dissipatore di calore al mio regolatore di tensione perché si surriscalda. Se vuoi cambiare il valore del tuo condensatore, puoi saldare un interruttore sul pcb e trovare un modo per passare da un condensatore all'altro, oppure puoi aggiungere fili sul pcb dove collegheresti il condensatore e collegare il condensatore e i fili a una breadboard. Ci sono tre ingressi che verranno regolati quando si usa l'oscilloscopio (i due potenziometri e l'interruttore). Un potenziometro regola la frequenza di oscillazione, un altro regola l'ampiezza dell'onda triangolare e l'interruttore accende e spegne lo schermo CRT.

Il resistore "Magic": In una delle immagini vedrai un resistore etichettato "Magic Resistor". Quando ho testato il mio generatore di onde triangolari era molto instabile, quindi per qualche strana ragione ho deciso di mettere un resistore da 10KΩ su un altro resistore da 10KΩ (vedi foto) e l'oscillatore ha funzionato meravigliosamente! Se il tuo generatore di onde triangolari non funziona, prova a usare il "Magic Resistor" e vedi se questo aiuta. Inoltre, durante il mio progetto, ho dovuto provare un paio di diversi modelli di oscillatori a onde triangolari. Se il tuo non funziona e hai qualche conoscenza elettronica, potresti provare alcuni design diversi e vedere se funzionano.

Passaggio 4: test

Una volta che hai tutto collegato, è il momento di provarlo! Collega tutto alle batterie e accendilo (assicurati di avere tutto collegato in modo che corrisponda alle immagini del passaggio 3). Avvertimento! Nel mio primo test, non ho aggiunto un interruttore di alimentazione, quindi quando sono andato a testare il generatore di onde triangolari ho collegato le batterie al contrario e ho fritto il mio oscillatore. Non lasciare che questo accada a te! Quando alimentato, lo schermo CRT dovrebbe apparire come nell'immagine (se hai collegato le uscite del generatore di onde triangolari alle bobine orizzontali), in caso contrario, ci sono alcune domande che puoi porti:

1. Verificare di aver collegato tutto correttamente. Le batterie sono invertite? Tutto riceve potere?

2. Il generatore di onde triangolari funziona? Riesci a sentire un tono costante se colleghi un altoparlante ai cavi di uscita?

3. Il circuito "trucco" della bobina CRT funziona? Prova a muovere un po' i fili. Lo schermo si accende?

4. Il regolatore di tensione funziona?

5. Potresti aver rotto qualcosa?

Una volta che il CRT mostra una linea orizzontale sullo schermo, puoi passare al passaggio successivo!

Passaggio 5: progetta la tua custodia

Per il mio oscilloscopio, volevo stampare una custodia in 3D invece di doverla costruire in legno, quindi ho progettato la mia custodia in Tinkercad e l'ho stampata in 3D. A seconda di quali potenziometri e interruttori usi, il tuo case avrà un aspetto diverso dal mio. Non ho incluso spazio per le batterie nel mio caso (non mi interessa la portabilità), ma potresti volerlo. Dal momento che il letto della stampante 3D non era in piano, il case ha stampato un po' traballante, ma funziona! A seconda di quanto è ben calibrata la tua stampante, potresti dover limare i fori in modo che si adattino. Dopo aver terminato la stampa, inserisci tutto nella custodia, provalo e incollalo a caldo.

Passaggio 6: il transistor rimanente

Per quest'ultima parte, avrai bisogno del restante transistor npn S8050. Collegalo semplicemente in modo che assomigli all'immagine e prova il tuo oscilloscopio. È importante collegare l'oscilloscopio GND e il segnale di ingresso GND insieme in modo che i circuiti siano collegati. L'uscita dell'onda quadra dal generatore di onde triangolari (filo collegato al diodo nei disegni) va alla base del transistor. Ciò consente al segnale di fluire alla bobina quando il raggio va da un lato dello schermo e non consente al segnale di fluire quando il raggio va dall'altro lato. Se non usi il transistor, vedrai comunque il segnale sullo schermo ma sarà "disordinato" perché la forma d'onda andrà in entrambe le direzioni (vedi la seconda immagine).

Passaggio 7: sperimentazione

Dopo che il tuo oscilloscopio è completo, ti suggerisco di testare una forma d'onda per assicurarti che funzioni. Se lo fa, congratulazioni! In caso contrario, tornare al passaggio 4 e esaminare le diverse domande e rivedere i diagrammi. Ora questo oscilloscopio non è neanche lontanamente preciso come quelli professionali, ma funziona bene per guardare i segnali elettronici e analizzare le forme d'onda. Spero che ti sia divertito a costruire questo fantastico mini oscilloscopio e, se hai domande, sarò lieto di rispondere.