Osciloscop analogic simplu DIY

Am intrat în posesia unui tub catodic alb-negru de la viewfinder-ul unei camere de filmat.

M-am gîndit că ar putea fi transformat relativ uşor într-un osciloscop cu performanţe modeste dar de dimensiuni foarte reduse.

O diferenţă foarte importantă între un tub de osciloscop şi un tub cinescop este deflexia. La osciloscop aceasta este electrostatică, pe cînd la cinescop, este electromagnetică.

La un tub de osciloscop, electronii sînt deviaţi de patru plăcuţe de deflexie, aflate în interiorul tubului. Cînd se aplică un semnal pe acestea, electronii emişi de catod sînt deviaţi sub acţiunea cîmpului electrostatic generat de plăci.

La un tub cinescop, electronii emişi de catod sînt deviaţi de cîmpul magnetic generat de cele două bobine de deflexie, una pentru deplasare în planul vertical şi una în planul orizontal. Totuşi, bobinele limitează banda, şi de aceea banda unui asemenea sistem de deflexie va fi mult mai mică decît în cazul deflexiei electrostatice.

Altă diferenţă constă în construcţia amplificatoarelor.Bobinele de deflexie vor fi atacate în curent, şi nu în tensiune. Astfel amplificatoarele X şi Y trebuie să aibă ieşirea în curent.

Tubul catodic a fost găsit împreună cu o placă. Placa primea semnal video complex de la cameră şi genera semnalele pentru tub. Această placă o vom folosi doar pentru a alimenta tubul. Mufa care vine la bobinele de deflexie se deconectează de la placă. În locul bobinel de deflexie pe orizontală, se leagă o bobină cu inductanţa apropiată de inductanţa bobinei de deflexie. La ansamblul în cauză, inductanţa a fost 600uH.

O altă modificare constă în anularea stingerii. Se caută traseul care dă impulsul de stingere, şi se deconectează.

(sursa pozei: http://lookass.ch/content_files/leeland_2076_122881119.jpg)

Aceste modificări fiind făcute, putem trece la prezentarea schemei osciloscopului.

Baza de timp

Generarea tensiunii liniar variabile se face cu ajutorul sursei de curent constant Q1. Aceasta încarcă un conedensator al bazei de timp, care se conectează la J2, TIMEBASE CAPACITOR. La bornele condensatorului apare o tensiune liniar variabilă. Condensatoarele le-am pus să aibă următoarele valori: 10uF, 4.7uF, 2uF, 1uF, 470nF, 220nF, 100nF, 47nF.

Tensiunea liniar variabilă trece prin bufferul format din U3C. Acesta, pe lîngă adaptarea de impedanţă către etajul următor, are şi rolul de a regla poziţia pe orizontală a trasei, prin ajustarea potenţiometrului R15. Acesta introduce un offset în circuitul acestui amplificator.

Finalul Y

Finalul Y este format din U3A, Q3 şi Q4. Tranzistoarele, complementare de tip BD140 şi BD139 sau echivalente, au rolul de a permite amplificatorului să lucreze cu un curent mai mare. S-a observat experimental că pentru o baleiere completă a ecranului pe orizontală, este nevoie de o amplitudine de +-100mA a curentului prin bobinele de deflexie. Aşadar, tranzistoarele măresc capabilitatea de curent a operaţionalului.

Etajul este un amplificator transadmitanţă. Primeşte o tensiune la intrare, la borna rezistenţei R8, şi scoate un curent la ieşire, pe care îl citeşte ca diferenţă de tensiune pe rezistenţa R4. Condensatorul C9 are rolul de a compensa amplificatorul în frecvenţă pentru a preveni intrarea acestuia în autooscilaţie.

Amplificatorul X

Amplificatorul X primeşte semnal de la divizorul de la atenuatorul calibrat, care nu este figurat în schemă. Semnalul este amplificat de aproximativ 10 ori de amplificatorul operațional U4C. Semnalului de intrare i se adaugă un offset, prin reglajul potențiometrului R25. Din acest potențiometru se reglează poziția verticală a trasei.

Din acest bloc, semnalul atacă un amplificator transadmitanță similar cu driverul Y. Amplificatorul este format din operaționalul U3D și tranzistoarele de medie putere Q5 și Q6.

Triggerul

Semnalul de la ieșirea amplificatorului X ajunge și la comparatoarele U7A și U7B. Acestea compară tensiunea de intrare cu o tensiune de referință dată din potențiometrul R27. Un comutator cu 3 poziții selectează modul de triggerare: front pozitiv, front negativ și baleiere continuă.

Comutatorul comandă tranzistorul U6, care coboară tensiunea la pinul de Trigger al lui U1, și declanșează o nouă baleiere.

Alimentarea

Așa cum am menționat, tubul CRT a fost găsit împreună cu circuitul care generează tensiunile de alimentare. Acest circuit are nevoie de 5V pentru alimentare, motiv pentru care a fost prevăzut în schemă un stabilizator 7805. Tensiunea de alimentare pentru restul montajului, care se aplică la CON2, este de cel puțin 7V. Se pot folosi și tensiuni mai mari, dar se va disipa o putere mai mare pe tranzistoarele finale. O variantă de alimentare constă în două celule de litiu înseriate. Încărcate complet, ar da 8.4V.

Din circuitul de alimentare face parte și U3B, care împreună cu Q7 și Q8, generează nulul virtual, la un potențial egal cu jumătate din tensiunea de alimentare.

Punerea în funcțiune

Mai întîi am făcut pe o placă de test canalul X, care ar fi fi întîmpinat mai multe probleme.

 

Odată făcut funcțional, am desenat schema finală și am proiectat cablajul.

 

Carcasa a fost de la ambalajul unui ceas de mînă rusesc, marca Vostok.

 

 

Dezavantajul mare este dat de limitarea de bandă a deflexiei electromagnetice. Se pare că totuși deflexia pe verticală are frecvența de tăiere mai mare decît deflexia pe orizontală. Deci dacă tubul ar fi rotit la 90 de grade și bobinele de deflexie inversată, banda ar fi mai mare.

Schema ar putea fi adaptată și pentru tuburi de televizor mai mari. Deci cine are un televizor vechi alb-negru de aruncat, ar putea să-l transforme într-un osciloscop cu performanțe modeste. Diferențele ar consta în curenți considerabil mai mari care trebuie plimbați prin bobinele de deflexie, dar principiul ar fi același.