En Internet hay varias instrucciones para convertir un televisor antiguo (a veces parcialmente inutilizable) en un osciloscopio de pantalla ancha. Este artículo también le dirá cómo crear un dispositivo electrónico decente mediante modificaciones simples por un costo total de aproximadamente $20. Para que la señal de entrada se muestre en la pantalla y se reproduzca a través del altavoz del televisor, deberá ensamblar un dispositivo simple que cambie el circuito de alimentación del sistema de desviación. Por supuesto, con un dispositivo de este tipo no se puede ampliar un espectro de frecuencia grande (en realidad, 20-20 000 kHz), pero monitorear las oscilaciones de baja frecuencia es bastante accesible.
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También puedes instalar los conectores principales y controles del dispositivo en la carcasa del televisor (afortunadamente, el espacio lo permite). Por ejemplo, la presencia de un conector RCA será una excelente manera de conectar un iPod y al mismo tiempo permitir el suministro de señales de voltaje alterno desde milivoltios hasta cientos de voltios. Cerca puede colocar un trimmer de 1 mOhm y un interruptor giratorio de 6 secciones. Un pequeño recortador será conveniente para controlar la frecuencia de escaneo horizontal y un botón rojo brillante es adecuado para encender el dispositivo.
Queda agregar que este diagrama de conexión no es apto para todos los modelos de televisores y es más útil para personas que saben manejar circuitos y tienen experiencia en electrónica. Pero la idea en sí contiene muchos puntos interesantes.
Requerimientos de seguridad
La ejecución del proyecto descrito implica realizar trabajos cerca de un transformador de televisión abierto y condensadores de alto voltaje. ¡El voltaje en el magnetrón alcanza los 120 kV! Para eliminar la posibilidad de una descarga eléctrica fatal, se deben seguir estrictamente las precauciones de seguridad adecuadas. El primer paso para realizar cualquier acción debe ser desenergizar completamente el dispositivo. Aquí no debemos olvidarnos de los condensadores de alto voltaje. Por ello, la carcasa protectora de la unidad de alto voltaje se retira con mucho cuidado. Es importante no dañar los cables de la placa de circuito impreso ni tocar sus contactos expuestos.
A continuación, debe descargar con fuerza grandes capacidades (50 V o más). Esto se hace con un destornillador o unas pinzas bien aisladas. Sus contactos se cierran entre sí o con la carcasa hasta que se descargan por completo. No debes hacer esto en una placa de circuito impreso, ya que las pistas pueden quemarse. Al realizar trabajos o probar el dispositivo, asegúrese de que haya alguien cercano a usted que pueda llamar a un médico o brindarle primeros auxilios.
Principio de funcionamiento
Los televisores y osciloscopios de tubo de rayos catódicos (CRT) se consideran los dispositivos más intercambiables. Además, un receptor de televisión es más complejo que un osciloscopio de laboratorio básico. Para rehacerlo, basta con deshacerse de algunas de las funciones de TV integradas y agregar un amplificador simple. Después de todo, cada línea desplegada de la pantalla del televisor es creada por un haz de electrones, que se escanea rápidamente a través del material transparente del sustrato luminiscente del tubo.
Los electrones cargados están controlados por campos eléctricos y magnéticos creados por bobinas ubicadas detrás del tubo. Estos núcleos de alambre desvían el haz horizontal y verticalmente, controlando la ubicación de la imagen en la pantalla. Para ajustarlo al centro de la línea del osciloscopio, es necesario realizarles algunas modificaciones.
Recordemos que la señal de vídeo produce 32 fotogramas por segundo, cada uno de los cuales consta de dos imágenes "entrelazadas" (es decir, se escanean 64 fotogramas). El estándar NTSC define 525 líneas en el formato de pantalla, otros estándares tienen valores ligeramente diferentes. Esto significa que para reproducir una imagen completa en la pantalla, el haz de electrones debe desviarse verticalmente cada 1/64 segundos (frecuencia 64 Hz) y horizontalmente 1/(64x525) segundos (frecuencia 32000 Hz). Para garantizar tales valores, la tensión del transformador de línea supera los 15.000 voltios. En este caso, el dispositivo funciona como un televisor y crea una imagen detallada en la pantalla.
Para que dibuje una imagen en una línea muy delgada desviada verticalmente por la señal de entrada, es necesario ajustar el número de vueltas de las bobinas de la pantalla. También es importante “trabajar” con la bobina inductora. Su impedancia depende de la frecuencia. Cuanto mayor sea la frecuencia, más difícil será mostrarla en la pantalla. Con un diámetro exterior del núcleo toroidal de 10 mm y un espesor de 2 mm, los devanados I y III deben contener cada uno 100 vueltas de alambre PELSHO 0,1, y el devanado II debe contener 30 vueltas.
También vale la pena recordar que la señal de un televisor está matemáticamente integrada. Esto hace que la onda cuadrada de entrada aparezca como una onda triangular en la pantalla y la onda triangular de entrada como una onda sinusoidal. Esto sólo se aplica a la imagen, no al sonido. Las ondas sinusoidales se mostrarán sin distorsión.El fenómeno no será tan perceptible en televisores muy antiguos que son capaces de mostrar ruido blanco o una pantalla azul cuando no hay señal, en lugar de apagar automáticamente la imagen.
Eliminar nodos innecesarios
En nuestro caso utilizamos un antiguo receptor de televisión con pantalla de 15 pulgadas y un sintonizador UHF/VHF clásico. No es necesario crear un osciloscopio, por lo que puede quitar inmediatamente el sintonizador y olvidarse de su existencia. También puedes desconectar gradualmente los módulos innecesarios uno por uno, comprobando que el televisor aún puede funcionar. Sólo necesitas la placa principal y todo lo conectado al cinescopio. Es necesario que solo muestre ruido blanco o una pantalla azul. Simplemente puede vaciar la caja de las piezas restantes.
El televisor que se estaba convirtiendo tenía dos potenciómetros en el frente. Uno de ellos servía para encender y ajustar el volumen, y el otro controlaba el brillo. Ambos fueron eliminados: el primero fue reemplazado por un interruptor de encendido (un gran botón rojo), el segundo tuvo que configurarse al brillo máximo y fijarse soldando resistencias adicionales en el circuito. Debe tener en cuenta de inmediato que un dispositivo con control de volumen incorporado no es adecuado para modificaciones. Amplifica la señal adjunta al televisor y tendrás que buscar un amplificador en la placa principal, lo que causará problemas adicionales. Los altavoces también se pueden apagar en esta etapa.
Preparando el sistema de deflexión.
Para lograr una imagen de osciloscopio en la pantalla del cinescopio, deberá aplicar la señal amplificada generada de pulsos de sincronización vertical y horizontal a las bobinas de desviación H y V. Cómo obtenerlo se discutirá un poco más adelante, pero ahora es necesario preparar el sistema de deflexión.Las bobinas están conectadas a la placa principal con cuatro pines. Necesitas desconectar el horizontal, a él van los cables rojo y azul. Al conectar un iPod o una computadora directamente a estos terminales, puede mostrar música en la pantalla del cinescopio. La bobina vertical tiene un cable amarillo y naranja, pero para obtener un escaneo de 64 Hz es necesario cambiarlos a la bobina horizontal.
Ahora necesita encontrar dónde se conectan las bobinas a la pequeña placa de circuito en el tubo de imagen. Si el receptor de televisión no es muy nuevo, solo hay dos bobinas y desde ellas van 4 cables hasta la placa principal. De lo contrario, habrá más bobinas y la modificación no funcionará de esta forma. Pero no renuncies a lo que empezaste y podrás experimentar un poco. Por ahora asumiremos que todavía quedan 4 cables, queda por lidiar con los cables que van al cinescopio. Según la regla de la mano derecha (F=qVxB), eliminamos uno de ellos en orden aleatorio. Si al encender el dispositivo aparece una línea horizontal en la pantalla, la bobina vertical está desactivada; si es vertical, viceversa. El probador encuentra los extremos correspondientes y los marca.
Los cables de conexión de la bobina horizontal ahora se retiran de la PCB principal. No olvides que tendrás que lidiar con una frecuencia de 30.000 Hz y un voltaje de más de 15.000 voltios. El futuro osciloscopio no los necesita. Antes de tocarlos hay que cortocircuitarlos, luego aislarlos bien y colocarlos dentro del estuche para que no toquen nada después de encender el dispositivo. Entonces, la línea de marcado vertical de 60 Hz está lista. Para obtener la misma línea horizontal de 60 Hz, soldamos los dos hilos restantes que van a la bobina vertical a la horizontal.Y el vertical se convertirá en la entrada del osciloscopio para conectar el circuito amplificador.
Configuración de barrido
La siguiente parte del trabajo es la más peligrosa, ya que se realizará con la tensión conectada. ¡Ten especial cuidado! Intentamos conectar la fuente de señal a la bobina de desviación vertical (podría ser un reproductor de MP3 o una salida de auriculares de computadora). Para mostrar una frecuencia en la pantalla, intente generar un tono consistente. Con el televisor encendido, use un destornillador aislado para tocar con cuidado los cables de alto voltaje uno por uno, averiguando qué cambios en la pantalla provocará esto (su asistente debe observar esto o usar un espejo grande).
Uno de ellos afectará la frecuencia de escaneo. En la placa por donde entra es necesario soldar una resistencia recortadora (aproximadamente 50-60 kOhm). Después de asegurarse de que la unidad esté funcionando, puede quitar el mango de la resistencia involucrada del cuerpo del dispositivo. Incluso una sintonización de frecuencia horizontal impecablemente ejecutada no le permitirá ver el rango superior, sino que solo mostrará la forma de onda de desplazamiento en la pantalla. También puede personalizar las pestañas anulares existentes ubicadas alrededor de la parte estrecha del tubo del cinescopio. Suelen ser de color negro o gris oscuro y también controlan indirectamente la imagen final.
Amplificación de señal entrante
Todo lo realizado hasta este momento nos ha permitido crear un buen visualizador de señales de entrada. Basta con conectar la toma del iPod a la bobina de desviación vertical y la música que suena se mostrará en la pantalla. Pero para conseguir un osciloscopio real, necesitarás un amplificador adicional (puedes montarlo donde estaba el sintonizador UHF/VHF desechado).Su idea fue tomada de varios sitios temáticos para obtener el mínimo costo y la máxima eficiencia. Se tomó como base el diseño de Pavel Falstad y la placa de circuito impreso presentada es un circuito modificado de un amplificador de audio push-pull.
Para implementarlo necesitaremos: un microconjunto TL082, que incluye 2 amplificadores operacionales, un par de transistores (por ejemplo, 41NPN/42PNP), un regulador de potencia LM317, un interruptor giratorio de polo, un potenciómetro de 1 mOhm, dos trímeros de 10 kOhm, 4 diodos de 1A, un transformador para 30 VAC, electrolito de 1000 µF 50 V, dos electrolitos de 470 µF 16 V y 5 resistencias (10 Ohm, 220 Ohm, 1 kOhm, 100 kOhm y 10 mOhm).
El primer amplificador operacional controla la ganancia de la señal de entrada usando la fórmula R1/R2, donde R1 es la resistencia seleccionada por el interruptor giratorio, R2 es el potenciómetro de 1 mOhm. Teóricamente, es capaz de amplificar la señal de entrada hasta 1 millón de veces (con un mínimo de 1 ohmio presente en el interruptor giratorio). El segundo monitorea que los transistores reciban el voltaje necesario para abrir las uniones y compensa las distorsiones. Necesitan 0,7 V para abrir y 1,4 V para conmutar.
El circuito terminado requiere calibración obligatoria. El regulador de potencia está diseñado para una diferencia de 30 V, por lo que el amplificador operacional normalmente generará +15/-15 V, pero para un buen filtrado su salida debe ser unos pocos voltios más baja que el voltaje a través del capacitor de 1000 uF. Para ello existe el trimmer 1. La salida del circuito está conectada a la bobina de desviación horizontal. La música que pasa por el circuito comienza a “cortarse” en la parte superior/inferior. Para evitar esto, se ajusta el recortador 2 hasta que la parte superior de los clips toque los bordes de la pantalla. Esto reducirá el voltaje y evitará que los transistores sobrecarguen la ruta de RF del dispositivo (quemando la bobina de desviación).
Ahora puede conectar el sistema de altavoces incorporado a la salida de TV. Si el volumen es excesivo, se agrega una resistencia de carga grande (por ejemplo, 10 ohmios 1 W); si el sonido es insuficiente, la resistencia de carga se coloca en la bobina de desviación, después de lo cual esta última se recalibra. Para protegerse de pitidos molestos innecesarios mientras busca la señal de entrada deseada, puede instalar un interruptor en el altavoz.
Poniendolo todo junto
Un amplificador adicional puede generar un fuerte campo magnético, por lo que merece la pena cuidar su diseño. El tablero debe hacerse lo más compacto posible, con cables cortos y buena agrupación. No requiere blindaje especial, pero para evitar interferencias con otros televisores de tu hogar, asegúrate de que esté ubicado en la carcasa sin crear interferencias con los componentes principales. Como último recurso, puede utilizar una caja de madera o plástico cubierta con papel de aluminio por dentro.
En el televisor que se estaba desmontando, al retirar el sintonizador analógico, se liberó suficiente espacio para instalar un transformador con dicha placa, e incluso había un orificio para el interruptor de encendido. También es recomendable blindar el transformador para no crear interferencias en los canales de televisión. Conecte los terminales para conectar el voltaje de sincronización y la señal en estudio a la placa solo con un cable blindado.
Después de conectar el transformador al circuito, conecte S1 y S2 respectivamente, pase los cables de entrada a través del orificio en el cuerpo del receptor de televisión, conecte la salida del circuito al altavoz y a la bobina de desviación. Se debe utilizar una longitud de cable mínima en todas las conexiones realizadas para reducir la inductancia del bucle con fugas.Todo lo que queda es encontrar un lugar conveniente para instalar S1 y S2, cerrar la cubierta trasera y comenzar la prueba de manejo.
Comprobación de la funcionalidad del dispositivo.
En términos de funcionalidad, el osciloscopio ensamblado está lejos de ser un modelo de laboratorio digno, pero es indispensable para su uso en proyectos simples donde es necesario ver la forma de onda. También una cierta novedad es la posibilidad de escuchar la señal que se está estudiando, especialmente cuando se recibe información que se asemeja a "señales". En el ejemplo considerado, se puede observar un cambio en la señal inducida por una bobina de alambre convencional cuando está ubicada en un lugar arbitrario, encima del transformador interno del dispositivo y cuando está ubicada encima del procesador de la computadora portátil.
La capacidad de amplificar la señal entrante es una gran característica si no necesitas que sea absolutamente precisa. El ruido de 60 Hz amplificado por el circuito aún puede detectarse con una precisión razonable. Pero este fenómeno también es causado por la inductancia parásita del cable de entrada. Sólo la conexión a tierra blindada de todas las partes del circuito puede reducir las interferencias.
La bobina de cable demostrada conectada a la entrada del dispositivo permite el uso de una gran inductancia con alta amplificación. Puede detectar fuentes de energía a varios metros de distancia apuntando la bobina hacia la ubicación de los transformadores y luego ver visualmente su funcionamiento. También puede detectar la ubicación del procesador dentro de un dispositivo complejo. Puede utilizar la bobina como micrófono inductivo colocándola cerca de un altavoz que reproduzca música. El campo magnético reproducido por la bobina del altavoz será detectado y amplificado por el dispositivo creado, después de lo cual la música que se reproduce se reflejará en el osciloscopio cinescopio.
Puede ver claramente el funcionamiento del canal de Internet en el dispositivo.Para ello se utilizó una línea doméstica dedicada (120 VCA) como señal de entrada y, una vez mostrada su “imagen”, el dispositivo sigue funcionando.
Artículo original en inglés.
