Осциллограф ЭЛТ с питанием от миниатюрной батареи: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:47

Проекты Tinkercad »

Привет! В этом руководстве я покажу вам, как сделать мини-осциллограф с ЭЛТ с питанием от батареи. Осциллограф - важный инструмент для работы с электроникой; вы можете видеть все сигналы, протекающие в цепи, и устранять неполадки в электронных устройствах. Однако они недешевы; хороший на Ebay может стоить пару сотен долларов. Вот почему я хотел создать свой собственный. В моем дизайне используется мини-ЭЛТ, который вы можете найти в видоискателе старой видеокамеры, и несколько других довольно распространенных электрических деталей. Давайте начнем!

Шаг 1. Расходные материалы

Для этого проекта вам понадобится следующее:

Для генератора треугольных волн:

-2x потенциометра 10 кОм

-2x резистора 10 кОм

-2x S8050 транзисторов (npn)

-1x S8550 транзистор (pnp)

-2x LM358 операционный усилитель

-1x резистор 2 кОм

-1x диод (я использовал 1N4007, но тип не очень важен)

-1x конденсатор (емкость влияет на частоту треугольной волны, поэтому она не критична, но просто убедитесь, что она не больше 10 мкФ)

На картинке изображены несколько конденсаторов и DIP-переключатель, но они вам понадобятся только в том случае, если вы хотите переключить емкость.

Для регулятора LM317:

-1x регулируемый регулятор напряжения LM317

-1x 220 Ом резистор

-1x резистор 680 Ом

-1x 0,22 мкФ конденсатор

-1x 100 мкФ конденсатор

Для регулятора 7805:

-1x 7805 5 В регулятор

-1x 47 мкФ (или выше) конденсатор

-1x 0,22 мкФ конденсатор

Дополнительные материалы:

-1x переключатель SPST

-1x кнопочный переключатель (опционально)

-1x резистор 10 Ом

-1x переключатель DPST

-1x Mini CRT (их можно найти в видоискателях старых видеокамер, которые можно купить на Ebay примерно за 15-20 долларов)

-1x аккумулятор 12 В с центральным краном

-3д принтер

-Пистолет для горячего клея

Есть два регулятора напряжения, потому что, когда я построил первый, он сломался, поэтому мне пришлось построить второй. Вам нужно построить только один регулятор напряжения! Батарейный блок должен вмещать восемь батарей, и вам нужно поместить провод посередине. Это создает разделенный источник питания: +6 В и -6 В, а центральный отвод - GND (вам это нужно, потому что форма волны должна иметь возможность быть положительной и отрицательной относительно GND.

Шаг 2: ориентация ЭЛТ

В этом проекте используется ЭЛТ, потому что это аналоговые экраны, и их относительно легко преобразовать в осциллограф. ЭЛТ в старых видоискателях различаются от компании к компании, но все они будут иметь одинаковую базовую компоновку. Там будут провода катушки отклонения, идущие к передней части ЭЛТ, соединитель / провода, ведущие к печатной плате, и трансформатор высокого напряжения. Осторожность! Когда ЭЛТ включен, трансформатор вырабатывает 1 000–1 500 вольт, это не может быть смертельным (это зависит от тока), но все же может поразить вас! ЭЛТ построен так, что опасные части не слишком открыты, но все же руководствуется здравым смыслом. Создавайте это на свой страх и риск! Прежде чем мы начнем строить схему, нам нужно найти положительный, отрицательный и видео провода для ЭЛТ. Чтобы найти заземляющий провод, возьмите мультиметр и установите его в режим прозвонки. Затем найдите металлический корпус на печатной плате (возможно, корпус трансформатора), прикоснитесь к нему щупом и проверьте каждый из сигнальных проводов, чтобы проверить соединение. Провод, который соединен с металлическим кожухом, является проводом заземления. Теперь немного сложнее с проводами питания и видео. Провод питания может быть цветным, или к нему может быть ведет большой след цепи. Мой провод питания - коричневый провод, показанный на картинке. Видеопровод может быть цветным, а может и не быть. Вы можете найти их методом проб и ошибок (не очень хороший способ, но я использовал этот метод, и он сработал) или просмотрев схемы ЭЛТ. Если вы подаете питание на ЭЛТ и слышите высокий звук, но экран не загорается, значит, вы нашли провод питания. Когда вы строите схему, провод питания и сигнальный провод подключаются к + 5В. Как только вы сможете зажечь ЭЛТ-экран, вы готовы к работе!

Примечание. Другим ЭЛТ может потребоваться 12 В, если ваш ЭЛТ вообще не включается, когда вы даете ему 5 В, попробуйте дать ему немного выше 5 В, но не превышайте 12 В! Будьте абсолютно уверены, что ЭЛТ не будет работать при 5 В, если это так, потому что, если ваш ЭЛТ действительно работает при 5 В, но вы попытаетесь дать ему больше 5 В, вы можете поджарить свой ЭЛТ! Если вы узнали, что ваш ЭЛТ работает от 12 В, вам не понадобится стабилизатор напряжения, и вы можете подключить его напрямую к батареям.

Важно: на моем ЭЛТ, когда он включен, и вы вынимаете вилку из катушек, вы ожидаете, что на экране будет небольшая яркая точка, потому что электронный луч не отклоняется, но ЭЛТ отключает электронный луч.. Я думаю, это сделано в качестве меры безопасности, чтобы вы не сжигали люминофор на экране, просто оставив луч на нем, но мы этого не хотим, потому что мы собираемся использовать обе катушки, отсоединенные от платы. Один из способов решить эту проблему - установить небольшой резистор (10 Ом) там, где горизонтальные катушки будут подключаться к плате. Это «обманывает» ЭЛТ, заставляя его думать, что там есть нагрузка, поэтому он увеличивает яркость и показывает луч. На следующем этапе я расскажу, как это построить. Если всякий раз, когда вы строите это, вы видите очень яркую точку на экране ЭЛТ, отключите все питание ЭЛТ, если электронный луч остается на экране слишком долго, люминофор может сгореть и испортить экран.

Шаг 3: прототипирование и сборка

После того, как вы соберете все свои детали, я бы посоветовал сначала протестировать схему на макете, а затем построить ее. Не забудьте построить "трюковую" схему катушки, упомянутую в шаге 2, чтобы вы могли видеть луч. Внимательно посмотрите на все изображения схемотехники, прежде чем строить. Я спаял свою схему на разных платах (одна плата содержала регулятор напряжения, другая - генератор треугольных волн и т. Д.). Я также добавил к регулятору напряжения вентилятор и радиатор, потому что он сильно нагревается. Если вы хотите изменить значение вашего конденсатора, вы можете либо припаять переключатель на печатной плате и найти способ переключаться между конденсаторами, либо вы можете добавить провода на печатной плате, где вы должны подключить конденсатор, и подключить конденсатор и провода. к макету. При использовании осциллографа настраиваются три входа (два потенциометра и переключатель). Один потенциометр регулирует частоту колебаний, другой регулирует амплитуду треугольной волны, а переключатель включает и выключает экран ЭЛТ.

«Волшебный» резистор: на одной из картинок вы увидите резистор с надписью «Волшебный резистор». Когда я тестировал свой генератор треугольных волн, он был очень нестабильным, поэтому по какой-то странной причине я решил поставить резистор 10 кОм поверх другого резистора 10 кОм (см. Рисунок), и генератор работал чудесно! Если ваш генератор треугольных волн не работает, попробуйте использовать «Волшебный резистор» и посмотрите, поможет ли это. Кроме того, во время разработки мне пришлось попробовать несколько различных конструкций генератора треугольных волн. Если ваш не работает и у вас есть некоторые знания в области электроники, вы можете попробовать несколько других дизайнов и посмотреть, работают ли они.

Шаг 4: Тестирование

После того, как вы все подключили, пришло время проверить это! Подключите все к батареям и включите (убедитесь, что у вас все подключено, чтобы оно соответствовало изображениям в шаге 3). Предупреждение! В моем первом тесте я не добавлял выключатель питания, поэтому, когда я пошел проверять генератор треугольных волн, я подключил батареи задом наперед и зажег свой генератор. Не позволяйте этому случиться с вами! При включении ЭЛТ-экран должен выглядеть так, как на картинке (если вы подключили выходы генератора треугольных волн к горизонтальным катушкам), в противном случае вы можете задать себе несколько вопросов:

1. Убедитесь, что вы все правильно подключили. Батарейки перепутаны? Все получает питание?

2. Генератор треугольных волн работает? Слышен ли постоянный тон, если подключить динамик к выходным проводам?

3. Исправна ли "хитрость" схемы катушки ЭЛТ? Попробуйте немного пошевелить проводами. Экран включается?

4. Регулятор напряжения работает?

5. Могли ли вы что-нибудь сломать?

Когда на экране ЭЛТ появится горизонтальная линия, можно переходить к следующему шагу!

Шаг 5: Создайте свой корпус

Для своего осциллографа я хотел напечатать корпус на 3D-принтере вместо того, чтобы строить его из дерева, поэтому я разработал корпус в Tinkercad и распечатал его на 3D-принтере. В зависимости от того, какие потенциометры и переключатели вы используете, ваш корпус будет отличаться от моего. Я не включил место для батарей в моем случае (меня не волнует портативность), но вы можете захотеть. Поскольку кровать 3D-принтера была неровной, корпус печатал немного шатко, но это работает! В зависимости от того, насколько хорошо откалиброван ваш принтер, вам, возможно, придется подпилить отверстия, чтобы они соответствовали друг другу. После печати поместите все в футляр, проверьте его и приклейте горячим клеем.

Шаг 6: оставшийся транзистор

Для этой последней части вам понадобится оставшийся npn-транзистор S8050. Просто подключите его, чтобы он выглядел как на картинке, и проверьте свой осциллограф. Важно, чтобы вы соединили GND осциллографа и GND входного сигнала вместе, чтобы цепи были соединены. Выходной сигнал прямоугольной формы из генератора треугольных волн (на чертежах провод, подключенный к диоду) поступает на базу транзистора. Это позволяет сигналу течь к катушке, когда луч идет на одну сторону экрана, и не позволяет сигналу течь, когда луч идет на другую сторону. Если вы не используете транзистор, вы все равно будете видеть сигнал на экране, но он будет «неаккуратным», потому что форма волны будет идти в обоих направлениях (см. Второй рисунок).

Шаг 7: экспериментирование

После того, как ваш осциллограф будет готов, я бы посоветовал проверить форму сигнала, чтобы убедиться, что он работает. Если да, поздравляем! Если это не так, вернитесь к шагу 4 и просмотрите различные вопросы, а затем еще раз просмотрите диаграммы. Этот осциллограф далеко не так точен, как профессиональные, но он хорошо работает для просмотра электронных сигналов и анализа форм сигналов. Надеюсь, вам понравилось создавать этот крутой мини-осциллограф, и если у вас возникнут какие-либо вопросы, я буду рад на них ответить.