Осциллограф з монітора своїми руками - як зі старого монітора зробити корисне пристосування

У перекладі осциллограф означає - гойдаюся і пишу. Будь-який майстер, що займається ремонтом радіо та електроапаратури, скаже, що цей прилад буде головним на його робочому столі.

Пристрій дозволяє оцінювати основні характеристики: напруга, силу струму, частоту. Крім цього, він візуалізує інформацію у вигляді графіка, що дозволяє побачити будь-які наявні порушення в роботі сигналу. Наприклад, це може бути наявність перешкод або спотворення форми сигналу.

Графік відображено у вигляді координатної площини, на якій присутні осі Х і Y. Всі сигнали, які надходять на пристрій, буде видно на цій графіці. Виглядають вони як звична алгебраїчна функція.

Осциллограф з комп'ютера - чи відповідає обладнання ПК вимогам

Якщо у вас сучасний персональний комп'ютер, оснащений звуковою картою, до якого підключено монітор, цього вже достатньо. Конфігурація комп'ютера не має ніякого значення, а також замість стаціонарного ПК можна використовувати ноутбук і навіть нетбук.

ВАЖЛИВО! Налаштування вашого комп'ютера як осциллографу ніяк не завадить його іншим функціям - не доведеться нічого додавати всередину самого ПК (це просто осциллограф-приставка до комп'ютера) або критично змінювати в програмному забезпеченні.

Зазвичай все, що необхідно для налаштування віртуального приладу, вже є в конструкції ПК. Для того, щоб «організувати» роботу пристроїв, достатньо завантажити готовий софт, який знаходиться у вільному доступі в мережі - це повністю безпечно і легко для освоєння навіть користувачем-новачком.

Вимоги безпеки

Реалізація описуваного проекту передбачає проведення робіт поруч з відкритим телевізійним трансформатором і високовольтними конденсаторами. Напруга на магнетроні сягає 120 кВ! Щоб виключити ймовірність смертельного ураження електричним струмом, потрібно суворо дотримуватися належних заходів безпеки. Першим кроком до виконання будь-яких дій має бути повне знеструмлення приладу. Тут не можна забувати і про високовольтні конденсатори. Тому захисний кожух високовольтного блоку знімається вкрай обережно. Важливо не зашкодити проводів друкованої плати і не доторкнутися до її відкритих контактів.

Далі потрібно примусово розрядити великі ємності (50 В і більше). Це робиться добре ізольованою викруткою або пінцетом. Їх контакти замикаються між собою або на корпус до повного розряду. Не варто це робити на друкованій платі, оскільки можуть вигоріти доріжки. Виконуючи роботи або відчуваючи прилад, подбайте, щоб недалеко перебував хтось із ваших близьких, здатний викликати лікаря або надати першу допомогу.

Осциллограф своїми руками

При наявності мінімальних знань в електроніці, осциллограф можна виготовити самостійно. Наприклад, виготовити його можна з монітора комп'ютера.

Що буде потрібно:

• Монітор;
• Інвертор і резистор;
• Материнка від планшета;
• Роз'єм ЮСБ;
• Провід HDMI;
• Провід товщиною 0,1 мм2;
• Кнопка;
• Скотч;

Вилучення зайвих вузлів

У нашому випадку використовувався старий телевізійний приймач з 15-и дюймовим екраном і класичним UHF/VHF тюнером. Для створення осциллографу він не потрібен, тому тюнер можна відразу видалити і забути про його існування. Також можна поступово відключити один за одним зайві модулі, перевіряючи, щоб телевізор міг як і раніше функціонувати. Знадобиться лише основна плата і все, що підключено до кінескопа. Необхідно, щоб він лише відображав білий шум або блакитний екран. Від інших деталей можна просто звільнити коробку.

На переділюваному телевізорі спереду стояло два потенціометри. Один з них служив для включення і регулювання гучності, а інший контролював яскравість. Були видалені обидва: перший був замінений вимикачем живлення (великою червоною кнопкою), другий довелося встановити на максимальну яскравість і зафіксувати її впайкою додаткових опорів у схему. Відразу варто звернути увагу, що пристрій з вбудованим регулятором гучності для переробки не годиться. Він посилює сигнал, прикріплений до телевізійного і шукати підсилювач доведеться на основній платі, а це викличе додаткові проблеми. Динаміки на даному етапі також можна відключити.

Електрична схема

Якщо ви все ж вирішили працювати через саморобну приставку, то для осциллографу з комп'ютера своїми руками буде потрібна схема. Схема ця досить проста і робота над нею для того, хто хоча б раз займався чимось подібним, не складе ніяких труднощів. Вам знадобляться інструменти і навички базової роботи зі схемами - з'єднання, теоретичні знання.

ВАЖЛИВО! Є і більш складні схеми, але новачку краще почати з елементарного варіанту. Якщо перша спроба підійде для вирішення завдання, для наступних проб складність можна підняти, спаявши нову, більш досконалу схему.

Налаштування розгортки

Подальша частина робіт найбільш небезпечна, оскільки буде виконуватися при підключеній напрузі. Будьте особливо обережні! Пробуємо підключити джерело сигналу на вертикальну відхиляючу котушку (це може бути МР3 плейєр або комп'ютерний вихід на навушники). Щоб показати частоту на екрані, спробуйте створити стабільну тональність. При увімкненому телевізорі ізольованою викруткою акуратно помацайте по черзі високовольтні дроти, з'ясувавши, до яких змін на екрані це призведе (за цим повинен спостерігати ваш помічник або скористайтеся великим дзеркалом).

Один з них впливатиме на частоту сканування. На платі, де він заходить, потрібно впаяти підрядковий опір (приблизно 50-60 кОм). Переконавшись у працездатності вузла, можна вивести ручку задіяного резистора з корпусу приладу. Навіть бездоганно виконане горизонтальне частотне налаштування не дозволить бачити верхній діапазон, а лише виведе форму хвилі прокрутки на екран. Також можна налаштувати наявні кільцеві вкладки, розташовані навколо вузької частини труби кінескопа. Зазвичай вони мають чорний або темно сірий колір і також опосередковано керують кінцевим зображенням.

Посилення вхідного сигналу

Все, що було зроблено до цього моменту, дозволило нам створити непоганий візуалізатор вхідного сигналу. Достатньо гніздо для підключення iPod з'єднати з котушкою вертикального відхилення і музика, що лунає, відобразиться на екрані. Але щоб отримати справжній осциллограф, знадобиться додатковий підсилювач (зібрати його можна там, де розміщувався викинутий UHF/VHF тюнер). Його ідея була запозичена з декількох тематичних сайтів, з метою отримання мінімальної собівартості та максимальної ефективності. За основу бралася розробка Павла Фальстада, а представлена друкована плата - доопрацьована схема двотактного аудіо підсилювача.

Для його реалізації нам знадобиться: мікрозбірка TL082, що включає 2 ОУ, пара транзисторів (наприклад, 41НПН/42ПНП), регулятор потужності LM317, поворотний перемикач «Полюс», потенціометр 1 мОм, два тримери на 10 кОм, 4 діоди на 1А, трансформатор на 30 В змінної напруги, електроліт 1000 мкФ 50 В, два м електролит 470 470 Містф і В (16 М)

Першим ОУ контролюється посилення вхідного сигналу за формулою R1/R2, де R1 - опір, обраний поворотним перемикачем, R2 - горщик 1 мОм. Теоретично він здатний посилити вхідний сигнал до 1 млн. разів (при наявному на обертовому перемикачі мінімумі 1 Ом). Другий відстежує, щоб транзистори отримували необхідну напругу для відкриття переходів і компенсує перекоси. Їм потрібно 0.7 В на розкриття і 1.4 В на перемикання.

Готова схема вимагає обов'язкового калібрування. Регулятор потужності розрахований на різницю в 30 В, тому ОУ стандартно видасть + 15/-15 В, але для хорошої фільтрації його вихід повинен бути на кілька вольт нижче, ніж напруга на ємності в 1000 мкФ. Для цього існує тример 1. Вихід ланцюга з'єднується до горизонтальної котушки відхилення. Музика, що пропускається через схему, починає «обрізатися» зверху/знизу. Щоб уникнути цього, тример 2 регулюють до тих пір, поки верхні частини кліпів не торкнуться меж екрану. Це знизить напругу і не дасть транзисторам перевантажити ЛІД-тракт приладу (спалити котушку відхилення).

Тепер можна підключити на вихід телевізора вбудовану акустичну систему. При надмірній гучності додають великий опір навантаження (наприклад, 10 Ом 1 Вт), при нестачі звуку опір навантаження ставлять на відхилюючу котушку, після чого останню перекалібровують. Щоб захистити себе від зайвих дратівливих звукових сигналів у процесі переглядання необхідного сигналу входу, на динамік можна встановити вимикач.

Інструкція зі збирання

• Насамперед потрібно демонтувати кришку дисплея;
• У корпусі необхідно зробити отвір, в який буде встановлена кнопка і ЮСБ;
• Наявні роз'єми HDMI потрібно випаяти;
• Один кінець дроту HDMI припоюється до материнки в моніторі, другий до материнки планшета;

ВАЖЛИВО! Перш ніж припаяти плату, необхідно прозвонити її за допомогою мультиметра. Так порядок підключення не буде переплутаний.

• З планшета випоюється ЮСБ і кнопка харчування;
• До кнопки живлення і роз'єму ЮСБ припаюються кабелі;
• Дроти кріпляться на кришці пристрою;
• Між контактами GND і USB встановлюється перемичка;
• Встановлюється резистор. Монтувати його потрібно між середнім і мінусовим контактами батареї;
• За допомогою двостороннього скотчу необхідно закріпити інвертор. Також кріпиться материнка;
• Кришка монітора повертається на місце;
• До ЮСБ роз'єму підключається комп'ютерна миша, якою здійснюється включення пристрою;
• Перевіряється працездатність осциллографу;

Якщо під рукою немає непотрібного монітора, для виготовлення осциллографу можна взяти ЖК - телевізор.

Перевірка працездатності приладу

За своїм функціоналом зібраний осциллограф далекий від гідних лабораторних моделей, але незамінний для використання в нескладних проектах, де потрібно побачити форму хвилі. Також певну новизну має можливість чути досліджуваний сигнал, особливо при отриманні зворотного зв'язку, що нагадує «знаки». У розглянутому прикладі можна спостерігати зміну сигналу, наводимого звичайною дротяною котушкою при її розташуванні в довільному місці, над внутрішнім трансформатором приладу і в момент знаходження над процесором ноутбука.

Можливість посилювати вхідний сигнал - відмінна функція, якщо вам не потрібно його абсолютно точних параметрів. Шум частоти 60 Гц, підсилюваний схемою, може поки визначатися з достатньою похибкою. Але це явище викликає і блукаюча індуктивність вхідного проводу. Зменшити перешкоди може тільки екрановане заземлення всіх частин схеми.

Демонстрована котушка з проводом, поєднана зі входом приладу, дозволяє використовувати велику індуктивність при сильному посиленні. Їй можна виявити джерела живлення за кілька метрів, направляючи котушку в бік розташування трансформаторів, після чого наочно переглянути їх роботу. Також можна виявити розташування процесора всередині складного девайса. Можна використовувати котушку, як індуктивний мікрофон, помістивши її біля динаміка, що грає музику. Магнітне поле, що відтворюється котушкою диктора, буде виявлено і посилено створеним приладом, після чого на кінескопі осциллографу відіб'ється музика, що грається.

Можна наочно переглянути на приладі і роботу каналу інтернету. Як вхідний сигнал для цього була задіяна виділена домашня лінія (120 VAC), і, показавши її «картинку», прилад як і раніше працює. Original article in English