Mini oscilloscope CRT alimenté par batterie : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

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Salut! Dans ce Instructable je vais vous montrer comment faire un mini oscilloscope CRT alimenté par batterie. Un oscilloscope est un outil important pour travailler avec l'électronique; vous pouvez voir tous les signaux qui circulent dans un circuit et dépanner les créations électroniques. Cependant, ils ne sont pas bon marché; un bon sur Ebay peut vous coûter quelques centaines de dollars. C'est pourquoi j'ai voulu construire le mien. Ma conception utilise un mini tube cathodique que vous pouvez trouver dans un ancien viseur de caméscope et quelques autres pièces électriques assez courantes. Commençons!

Étape 1: Fournitures

Pour ce projet, vous aurez besoin des éléments suivants:

Pour le générateur d'ondes triangulaires:

-2x potentiomètres 10KΩ

-2x Résistances 10KΩ

-2x Transistors S8050 (npn)

-1x transistor S8550 (pnp)

-2x amplificateur opérationnel LM358

-1x 2KΩ Résistance

-1x Diode (j'ai utilisé le 1N4007, mais le type n'est pas super important)

-1x condensateur (la capacité affecte la fréquence de l'onde triangulaire, elle n'est donc pas super critique, mais assurez-vous simplement qu'elle ne dépasse pas 10 µF)

Il y a plusieurs condensateurs et un commutateur DIP dans l'image, mais vous n'en aurez besoin que si vous souhaitez changer la capacité.

Pour le régulateur LM317:

-1x LM317 Régulateur de Tension Réglable

-1x 220Ω Résistance

-1x 680Ω Résistance

-1x 0.22µF Condensateur

-1x 100µF Condensateur

Pour le régulateur 7805:

-1x 7805 5v Régulateur

-1x 47µF (ou supérieur) Condensateur

-1x 0.22µF Condensateur

Matériaux additionnels:

-1x commutateur SPST

-1x interrupteur à bouton-poussoir (en option)

-1x 10Ω Résistance

-1x commutateur DPST

-1x Mini CRT (Ceux-ci peuvent être trouvés dans les anciens viseurs de caméscope, que vous pouvez obtenir sur Ebay pour environ 15-20 $)

-1x batterie 12v avec robinet central

-Imprimante 3D

-Pistolet à colle chaude

Il y a deux régulateurs de tension car lorsque j'ai construit le premier, il a été zappé, j'ai donc dû en construire un deuxième. Vous n'avez qu'à construire un régulateur de tension ! Le bloc-piles doit pouvoir contenir huit piles et vous devez mettre un fil au milieu. Cela crée une alimentation divisée: +6v et -6v et la prise centrale est GND (vous en avez besoin car la forme d'onde doit pouvoir devenir positive et négative par rapport à GND.

Étape 2: Orientation du tube cathodique

Ce projet utilise un tube cathodique car ce sont des écrans analogiques et ils sont relativement faciles à convertir en oscilloscope. Les tubes cathodiques à l'intérieur des anciens viseurs varient d'une entreprise à l'autre, mais ils auront tous la même disposition de base. Il y aura des fils de bobine de déviation à l'avant du tube cathodique, un connecteur/des fils menant à la carte de circuit imprimé et un transformateur haute tension. Avertir! A la mise sous tension du tube cathodique, le transformateur génère 1 000-1 500 volts, ce n'est peut-être pas mortel (ça dépend du courant), mais ça peut quand même vous zapper ! Le tube cathodique est construit de manière à ce que les parties dangereuses ne soient pas trop exposées, tout en faisant preuve de bon sens. Construisez ceci à vos risques et périls ! Avant de commencer à construire le circuit, nous devons trouver les fils positif, négatif et vidéo pour le tube cathodique. Pour trouver le fil de terre, prenez un multimètre et réglez-le sur le mode continuité. Ensuite, trouvez un boîtier métallique sur le circuit imprimé (éventuellement le boîtier du transformateur), touchez une sonde et testez chacun des fils de signal pour vérifier une connexion. Le fil qui est connecté au boîtier métallique est le fil de terre. Maintenant, les fils d'alimentation et vidéo sont un peu plus difficiles. Le fil d'alimentation peut être coloré ou il peut y avoir une grande trace de circuit qui y mène. Mon fil d'alimentation est le fil marron montré sur la photo. Le fil vidéo peut être coloré ou non. Vous pouvez les trouver par essais et erreurs (ce n'est pas une très bonne façon de le faire, mais j'ai utilisé cette méthode et cela a fonctionné), ou en recherchant des schémas du tube cathodique. Si vous alimentez le tube cathodique et que vous entendez un son aigu mais que l'écran ne s'allume pas, vous avez trouvé le fil d'alimentation. Lorsque vous construisez le circuit, le fil d'alimentation et le fil de signal sont tous deux connectés à +5v. Une fois que vous pouvez allumer l'écran CRT, vous êtes prêt à partir !

Remarque: d'autres CRT peuvent avoir besoin de 12 V, si votre CRT ne s'allume pas du tout lorsque vous lui donnez 5 V, essayez de lui donner un peu plus de 5 V, mais ne dépassez pas 12 V ! Soyez absolument sûr que le CRT ne fonctionnera pas à 5v si c'est le cas, car si votre CRT fonctionne vraiment à 5v mais que vous essayez de lui donner plus de 5v, vous pourriez faire griller votre CRT ! Si vous découvrez que votre tube cathodique fonctionne à 12v, vous n'aurez pas besoin du régulateur de tension et vous pourrez le connecter directement aux batteries.

Important: sur mon tube cathodique lorsqu'il est allumé et que vous retirez la fiche des bobines, vous vous attendriez à ce qu'il y ait un petit point brillant sur l'écran car le faisceau d'électrons n'est pas dévié, mais le tube cathodique éteint le faisceau d'électrons. Je pense que c'est une fonction de sécurité pour que vous ne brûliez pas le phosphore sur l'écran en laissant le faisceau rester là, mais nous ne le voulons pas car nous allons utiliser les deux bobines déconnectées de la carte. Une façon de résoudre ce problème est de mettre une petite résistance (10Ω) à l'endroit où les bobines horizontales se connecteraient à la carte. Cela "trompe" le tube cathodique en lui faisant croire qu'il y a une charge là-bas, il augmente donc la luminosité et affiche le faisceau. Dans la prochaine étape, je fournirai une conception sur la façon de construire cela. Si à chaque fois que vous construisez cela, vous voyez un point extrêmement lumineux sur l'écran CRT, éteignez toute alimentation du CRT, si le faisceau d'électrons reste trop longtemps sur l'écran, le phosphore pourrait brûler et abîmer l'écran.

Étape 3: Prototypage et construction

Une fois que vous avez rassemblé toutes vos pièces, je vous suggère de tester d'abord le circuit sur une maquette, puis de le construire. N'oubliez pas de construire le circuit "truc" de la bobine mentionné à l'étape 2 afin que vous puissiez voir le faisceau. Regardez attentivement toutes les images de la conception du circuit avant de construire. J'ai soudé mon circuit sur différentes cartes (une carte contenait le régulateur de tension, une autre avait le générateur d'ondes triangulaires, etc.) J'ai également ajouté un ventilateur et un dissipateur thermique à mon régulateur de tension car il chauffe. Si vous souhaitez modifier la valeur de votre condensateur, vous pouvez soit souder un interrupteur sur le circuit imprimé et trouver un moyen de basculer entre les condensateurs, soit ajouter des fils sur le circuit imprimé où vous connecteriez le condensateur et connecter le condensateur et les fils à une planche à pain. Il y a trois entrées qui seront ajustées lorsque vous utilisez l'oscilloscope (les deux potentiomètres et le commutateur). Un potentiomètre ajuste la fréquence d'oscillation, un autre ajuste l'amplitude de l'onde triangulaire et le commutateur allume et éteint l'écran CRT.

La résistance "Magic": Dans l'une des images, vous verrez une résistance étiquetée "Magic Resistor". Lorsque j'ai testé mon générateur d'ondes triangulaires, il était très instable, alors pour une raison étrange, j'ai décidé de mettre une résistance de 10KΩ sur une autre résistance de 10KΩ (voir photo) et l'oscillateur a fonctionné à merveille ! Si votre générateur d'ondes triangulaires ne fonctionne pas, essayez d'utiliser la "Résistance magique" et voyez si cela vous aide. De plus, lors de ma conception, j'ai dû essayer différentes conceptions d'oscillateurs à ondes triangulaires. Si le vôtre ne fonctionne pas et que vous avez des connaissances en électronique, vous pouvez essayer différents modèles et voir s'ils fonctionnent.

Étape 4: Tester

Une fois que tout est connecté, il est temps de le tester ! Connectez tout aux piles et allumez-le (assurez-vous que tout est connecté pour que cela corresponde aux images de l'étape 3). Avertissement! Lors de mon premier test, je n'ai pas ajouté d'interrupteur d'alimentation, alors quand je suis allé tester le générateur d'ondes triangulaires, j'ai connecté les batteries à l'envers et fait frire mon oscillateur. Ne laissez pas cela vous arriver ! Lorsqu'il est alimenté, l'écran CRT devrait ressembler à celui de l'image (si vous avez connecté les sorties de votre générateur d'ondes triangulaires aux bobines horizontales), si ce n'est pas le cas, vous pouvez vous poser quelques questions:

1. Vérifiez que vous avez tout connecté correctement. Les piles sont-elles inversées ? Est-ce que tout est alimenté ?

2. Le générateur d'ondes triangulaires fonctionne-t-il ? Pouvez-vous entendre une tonalité constante si vous connectez un haut-parleur aux fils de sortie ?

3. Le circuit "truc" de la bobine CRT fonctionne-t-il ? Essayez de remuer un peu les fils. L'écran s'allume-t-il ?

4. Le régulateur de tension fonctionne-t-il ?

5. Auriez-vous pu casser quelque chose ?

Une fois que le CRT affiche une ligne horizontale à l'écran, vous pouvez passer à l'étape suivante !

Étape 5: Concevez votre boîtier

Pour mon oscilloscope, je voulais imprimer un boîtier en 3D au lieu de devoir le construire en bois, j'ai donc conçu mon boîtier dans Tinkercad et je l'ai imprimé en 3D. Selon les potentiomètres et les commutateurs que vous utilisez, votre boîtier sera différent du mien. Je n'ai pas inclus de place pour les batteries dans mon boîtier (je me fiche de la portabilité) mais vous voudrez peut-être le faire. Comme le lit de l'imprimante 3D n'était pas de niveau, le boîtier s'est imprimé un peu bancal, mais ça marche ! Selon le niveau de calibrage de votre imprimante, vous devrez peut-être limer les trous pour qu'ils s'adaptent. Une fois l'impression terminée, placez le tout dans le boîtier, testez-le et collez-le à chaud.

Étape 6: le transistor restant

Pour cette dernière partie, vous aurez besoin du transistor npn S8050 restant. Connectez-le simplement pour qu'il ressemble à l'image et testez votre oscilloscope. Il est important que vous connectiez l'oscilloscope GND et le signal d'entrée GND ensemble afin que les circuits soient connectés. La sortie d'onde carrée du générateur d'onde triangulaire (fil connecté à la diode sur les dessins) va à la base du transistor. Cela permet au signal de circuler vers la bobine lorsque le faisceau va d'un côté de l'écran, et ne permet pas au signal de circuler lorsque le faisceau va de l'autre côté. Si vous n'utilisez pas le transistor, vous verrez toujours le signal à l'écran mais ce sera "désordonné" car la forme d'onde ira dans les deux sens (voir la deuxième image).

Étape 7: Expérimentation

Une fois votre oscilloscope terminé, je vous suggère de tester une forme d'onde pour vous assurer qu'elle fonctionne. Si c'est le cas, félicitations ! Si ce n'est pas le cas, revenez à l'étape 4 et examinez les différentes questions, puis examinez à nouveau les diagrammes. Maintenant, cet oscilloscope est loin d'être aussi précis que les oscilloscopes professionnels, mais il fonctionne bien pour regarder les signaux électroniques et analyser les formes d'onde. J'espère que vous vous êtes amusé à construire ce mini oscilloscope sympa, et si vous avez des questions, je serais heureux d'y répondre.