Il existe diverses instructions sur Internet pour transformer un vieux téléviseur (parfois partiellement inutilisable) en oscilloscope grand écran. Cet article vous expliquera également comment créer un appareil électronique décent en utilisant de simples modifications pour un coût total d'environ 20 $. Pour que le signal d'entrée soit affiché sur l'écran et reproduit via le haut-parleur du téléviseur, vous devrez assembler un appareil simple qui commute le circuit d'alimentation du système de déviation. Bien sûr, un tel appareil ne peut pas étendre un large spectre de fréquences (en fait 20 à 20 000 kHz), mais la surveillance des oscillations basses fréquences est tout à fait accessible.
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Vous pouvez également installer les principaux connecteurs et commandes de l'appareil dans le boîtier du téléviseur (heureusement, l'espace le permet). Par exemple, la présence d'un connecteur RCA sera un excellent moyen de connecter un iPod et permettra en même temps de fournir des signaux de tension alternative allant de millivolts à des centaines de volts. A proximité, vous pouvez placer un trimmer de 1 mOhm et un commutateur rotatif à 6 sections. Un petit trimmer sera pratique pour contrôler la fréquence de balayage horizontal, et un bouton rouge vif conviendra pour allumer l'appareil.
Il reste à ajouter que ce schéma de connexion ne convient pas à tous les modèles de téléviseurs et est plus utile aux personnes sachant manipuler les circuits et ayant de l'expérience en électronique. Mais l’idée elle-même contient de nombreux points intéressants.
Exigences de sécurité
La mise en œuvre du projet décrit consiste à réaliser des travaux à proximité d'un transformateur de télévision ouvert et de condensateurs haute tension. La tension au magnétron atteint 120 kV ! Pour éliminer le risque de choc électrique mortel, des précautions de sécurité appropriées doivent être strictement suivies. La première étape pour effectuer toute action doit être de mettre complètement l’appareil hors tension. Ici, il ne faut pas oublier les condensateurs haute tension. C'est pourquoi le boîtier de protection de l'unité haute tension est retiré avec une extrême prudence. Il est important de ne pas endommager les fils du circuit imprimé ni de toucher ses contacts exposés.
Ensuite, vous devez décharger avec force de grandes capacités (50 V ou plus). Cela se fait avec un tournevis ou une pince à épiler bien isolé. Leurs contacts sont fermés les uns aux autres ou au boîtier jusqu'à ce qu'ils soient complètement déchargés. Vous ne devez pas faire cela sur un circuit imprimé, car les pistes pourraient griller. Lorsque vous effectuez des travaux ou testez l'appareil, assurez-vous qu'une personne proche de vous se trouve à proximité et qu'elle peut appeler un médecin ou prodiguer les premiers soins.
Principe d'opération
Les téléviseurs à tube cathodique (CRT) et les oscilloscopes sont considérés comme les appareils les plus interchangeables. De plus, un récepteur de télévision est plus complexe qu’un oscilloscope de laboratoire de base. Pour le refaire, il suffit de supprimer certaines fonctions TV qui y sont intégrées et d'ajouter un simple amplificateur. Après tout, chaque ligne déployée de l'écran du téléviseur est créée par un faisceau d'électrons balayé rapidement à travers le matériau transparent du substrat luminescent du tube.
Les électrons chargés sont contrôlés par des champs électriques et magnétiques créés par des bobines situées derrière le tube. Ces âmes métalliques dévient le faisceau horizontalement et verticalement, contrôlant ainsi le placement de l'image sur l'écran. Pour l'ajuster au centre de la ligne de l'oscilloscope, il est nécessaire d'y apporter quelques modifications.
Rappelons que le signal vidéo produit 32 images par seconde, chacune composée de deux images « entrelacées » (soit 64 images numérisées). La norme NTSC définit 525 lignes au format écran, d'autres normes ont des valeurs légèrement différentes. Cela signifie que pour reproduire une image remplie sur l'écran, le faisceau d'électrons doit être dévié verticalement toutes les 1/64 secondes (fréquence 64 Hz) et horizontalement 1/(64x525) secondes (fréquence 32 000 Hz). Pour garantir de telles valeurs, la tension du transformateur de ligne dépasse 15 000 volts. Dans ce cas, l'appareil fonctionne comme un téléviseur et crée une image détaillée sur l'écran.
Pour qu'il dessine une image sur une ligne très fine déviée verticalement par le signal d'entrée, il faut ajuster le nombre de tours des bobines de l'écran. Il est également important de « travailler » avec la bobine d'induction. Son impédance dépend de la fréquence. Plus la fréquence est élevée, plus il sera difficile de l'afficher à l'écran. Avec un diamètre extérieur du noyau toroïdal de 10 mm et une épaisseur de 2 mm, les enroulements I et III doivent contenir chacun 100 tours de fil PELSHO 0.1, et l'enroulement II doit contenir 30 tours.
Il convient également de rappeler que le signal d’un téléviseur est mathématiquement intégré. Cela fait apparaître l’onde carrée d’entrée sous la forme d’une onde triangulaire sur l’écran et l’onde triangulaire d’entrée sous la forme d’une onde sinusoïdale. Cela ne s'applique qu'à l'image, pas au son. Les ondes sinusoïdales seront affichées sans distorsion.Le phénomène ne sera pas aussi perceptible sur les très vieux téléviseurs capables d'afficher du bruit blanc ou un écran bleu en l'absence de signal, plutôt que d'éteindre automatiquement l'image.
Suppression des nœuds inutiles
Dans notre cas, nous avons utilisé un ancien récepteur de télévision avec un écran de 15 pouces et un tuner UHF/VHF classique. Il n'est pas nécessaire de créer un oscilloscope, vous pouvez donc immédiatement retirer le tuner et oublier son existence. Vous pouvez également déconnecter progressivement les modules inutiles un par un, en vérifiant que le téléviseur peut toujours fonctionner. Vous n'avez besoin que de la carte principale et de tout ce qui est connecté au kinéscope. Il faut qu’il affiche uniquement du bruit blanc ou un écran bleu. Vous pouvez simplement vider la boîte des pièces restantes.
Le téléviseur en cours de conversion avait deux potentiomètres en façade. L'un d'eux servait à allumer et à régler le volume, et l'autre contrôlait la luminosité. Les deux ont été supprimés : le premier a été remplacé par un interrupteur d'alimentation (gros bouton rouge), le second a dû être réglé sur la luminosité maximale et fixé en soudant des résistances supplémentaires dans le circuit. Vous devez immédiatement noter qu'un appareil doté d'un contrôle de volume intégré ne peut pas être modifié. Il amplifie le signal attaché au téléviseur et vous devrez chercher un amplificateur sur la carte principale, ce qui entraînera des problèmes supplémentaires. Les haut-parleurs peuvent également être éteints à ce stade.
Préparation du système de déflexion
Pour obtenir une image d'oscilloscope sur l'écran du kinéscope, vous devrez appliquer le signal amplifié généré des impulsions de synchronisation verticales et horizontales aux bobines de déviation H et V. Comment l'obtenir sera discuté un peu plus tard, mais il faut maintenant préparer le système de déflexion.Les bobines sont connectées à la carte principale avec quatre broches. Vous devez déconnecter celui horizontal, les fils rouge et bleu y vont. En connectant un iPod ou un ordinateur directement à ces bornes, vous pouvez afficher de la musique sur l'écran du kinéscope. La bobine verticale a un fil jaune et orange, mais pour obtenir un balayage à 64 Hz, ils doivent être commutés sur la bobine horizontale.
Vous devez maintenant trouver où les bobines se connectent au petit circuit imprimé sur le tube cathodique. Si le récepteur de télévision n'est pas très récent, il n'y a que deux bobines et 4 fils les relient à la carte principale. Sinon, il y aura plus de bobines et la modification ne fonctionnera pas sous cette forme. Mais n’abandonnez pas ce que vous avez commencé et vous pourrez expérimenter un peu. Pour l'instant, nous supposerons qu'il y a encore 4 fils. Reste à s'occuper des fils allant au kinéscope. D’après la règle de droite (F=qVxB), on en supprime un dans un ordre aléatoire. Si, lorsque vous allumez l'appareil, une ligne horizontale s'affiche sur l'écran, la bobine verticale est désactivée ; si elle est verticale, alors vice versa. Les extrémités correspondantes sont trouvées par le testeur et marquées.
Les fils de connexion de la bobine horizontale sont maintenant retirés du PCB principal. N'oubliez pas que vous devrez composer avec une fréquence de 30 000 Hz et une tension de plus de 15 000 volts. Le futur oscilloscope n’en a pas besoin. Avant de les toucher, ils doivent être court-circuités, puis bien isolés et placés à l'intérieur du boîtier afin qu'ils ne touchent rien après la mise sous tension de l'appareil. Ainsi, la ligne de marquage vertical 60 Hz est prête. Pour obtenir la même ligne horizontale de 60 Hz, on soude les deux fils restants allant à la bobine verticale à l'horizontale.Et la verticale deviendra l'entrée de l'oscilloscope pour connecter le circuit amplificateur.
Réglage du balayage
La suite du travail est la plus dangereuse, car elle sera effectuée avec la tension connectée. Soyez particulièrement prudent ! Nous essayons de connecter la source du signal à la bobine de déviation verticale (cela peut être un lecteur MP3 ou une sortie casque d'ordinateur). Pour afficher une fréquence sur l'écran, essayez de générer une tonalité cohérente. Lorsque le téléviseur est allumé, utilisez un tournevis isolé pour toucher soigneusement les fils haute tension un par un, en déterminant à quels changements cela entraînera sur l'écran (votre assistant doit regarder cela ou utiliser un grand miroir).
L'un d'eux affectera la fréquence de numérisation. Sur la carte où il entre, vous devez souder une résistance trimmer (environ 50-60 kOhm). Après vous être assuré que l'appareil fonctionne, vous pouvez retirer la poignée de la résistance concernée du corps de l'appareil. Même un réglage de fréquence horizontal impeccablement exécuté ne vous permettra pas de voir la plage supérieure, mais affichera uniquement la forme d'onde de défilement sur l'écran. Vous pouvez également personnaliser les languettes d'anneau existantes situées autour de la partie étroite du tube du kinéscope. Ils sont généralement de couleur noire ou gris foncé et contrôlent également indirectement l’image finale.
Amplification du signal entrant
Tout ce qui a été fait jusqu'à présent nous a permis de créer un bon visualiseur de signal d'entrée. Il suffit de connecter la prise iPod à la bobine de déflexion verticale et la musique qui retentit s'affichera sur l'écran. Mais pour obtenir un véritable oscilloscope, vous aurez besoin d'un amplificateur supplémentaire (vous pouvez l'assembler là où se trouvait le tuner UHF/VHF mis au rebut).Son idée a été empruntée à plusieurs sites thématiques afin d'obtenir un coût minimum et une efficacité maximale. La conception de Pavel Falstad a été prise comme base et le circuit imprimé présenté est un circuit modifié d'un amplificateur audio push-pull.
Pour le mettre en œuvre il nous faudra : un microensemble TL082, comprenant 2 amplis opérationnels, une paire de transistors (par exemple 41NPN/42PNP), un régulateur de puissance LM317, un commutateur rotatif Pole, un potentiomètre 1 mOhm, deux trimères 10 kOhm, 4 diodes 1A, un transformateur pour électrolyte 30 VAC, 1000 µF 50 V, deux électrolytes 470 µF 16 V et 5 résistances (10 Ohm, 220 Ohm, 1 kOhm, 100 kOhm et 10 mOhm).
Le premier ampli opérationnel contrôle le gain du signal d'entrée à l'aide de la formule R1/R2, où R1 est la résistance sélectionnée par le commutateur rotatif, R2 est le potentiomètre de 1 mOhm. Théoriquement, il est capable d'amplifier le signal d'entrée jusqu'à 1 million de fois (avec un minimum de 1 ohm présent sur le commutateur rotatif). Le second surveille que les transistors reçoivent la tension nécessaire pour ouvrir les jonctions et compense les distorsions. Ils ont besoin de 0,7 V pour s'ouvrir et de 1,4 V pour commuter.
Le circuit fini nécessite un étalonnage obligatoire. Le régulateur de puissance est conçu pour une différence de 30 V, de sorte que l'ampli opérationnel produira généralement +15/-15 V, mais pour un bon filtrage, sa sortie doit être inférieure de quelques volts à la tension aux bornes du condensateur de 1 000 uF. A cet effet, il y a le trimmer 1. La sortie du circuit est connectée à la bobine de déflexion horizontale. La musique qui traverse le circuit commence à être « coupée » en haut/en bas. Pour éviter cela, le trimmer 2 est ajusté jusqu'à ce que le haut des clips touche les bords de l'écran. Cela réduira la tension et empêchera les transistors de surcharger le chemin RF de l'appareil (brûlant la bobine de déviation).
Vous pouvez désormais connecter le système de haut-parleurs intégré à la sortie TV. Si le volume est excessif, une résistance de charge importante est ajoutée (par exemple 10 Ohm 1 W) ; si le son est insuffisant, la résistance de charge est placée sur la bobine de déflexion, après quoi cette dernière est recalibrée. Pour vous protéger des bips gênants inutiles lors de la recherche du signal d'entrée souhaité, vous pouvez installer un interrupteur sur le haut-parleur.
Mettre tous ensemble
Un amplificateur supplémentaire peut générer un champ magnétique puissant, il vaut donc la peine de soigner sa conception. Le tableau doit être aussi compact que possible, avec des pistes courtes et un bon regroupement. Il ne nécessite pas de blindage particulier, mais pour éviter les interférences avec les autres téléviseurs de votre maison, veillez à ce qu'il soit placé dans le boîtier sans créer d'interférences avec les principaux composants. En dernier recours, vous pouvez utiliser une caisse en bois ou en plastique recouverte d'un film à l'intérieur.
Dans le téléviseur démonté, lors du retrait du tuner analogique, suffisamment d'espace a été libéré pour installer un transformateur avec une telle carte, et il y avait même un trou pour l'interrupteur d'alimentation. Il est également conseillé de blinder le transformateur afin de ne pas créer d'interférences sur les chaînes TV. Connectez les bornes de connexion de la tension de synchronisation et du signal étudié à la carte uniquement avec un fil blindé.
Après avoir connecté le transformateur au circuit, connectez respectivement S1 et S2, faites passer les fils d'entrée à travers le trou dans le corps du récepteur de télévision, connectez la sortie du circuit au haut-parleur et à la bobine de déviation. Une longueur de fil minimale doit être utilisée dans toutes les connexions effectuées afin de réduire l'inductance de boucle qui fuit.Il ne reste plus qu'à trouver un endroit pratique pour installer S1 et S2, fermer le capot arrière et lancer l'essai routier.
Vérification de la fonctionnalité de l'appareil
En termes de fonctionnalité, l'oscilloscope assemblé est loin d'être un modèle de laboratoire digne, mais est indispensable pour une utilisation dans des projets simples où vous avez besoin de voir la forme d'onde. Une certaine nouveauté est également la possibilité d'entendre le signal étudié, notamment lors de la réception d'un retour qui ressemble à des « signes ». Dans l'exemple considéré, on peut observer une modification du signal induit par une bobine de fil classique lorsqu'elle est située à un endroit arbitraire, au-dessus du transformateur interne de l'appareil et lorsqu'elle est située au-dessus du processeur du portable.
La possibilité d'amplifier le signal entrant est une fonctionnalité intéressante si vous n'avez pas besoin d'une précision absolue. Le bruit de 60 Hz amplifié par le circuit peut toujours être détecté avec une précision raisonnable. Mais ce phénomène est également provoqué par l’inductance parasite du fil d’entrée. Seule une mise à la terre blindée de toutes les parties du circuit peut réduire les interférences.
La bobine de fil démontrée connectée à l'entrée de l'appareil permet l'utilisation d'une grande inductance avec une amplification élevée. Il peut détecter des sources d'énergie à plusieurs mètres en pointant la bobine vers l'emplacement des transformateurs, puis visualiser visuellement leur fonctionnement. Vous pouvez également détecter l'emplacement du processeur à l'intérieur d'un appareil complexe. Vous pouvez utiliser la bobine comme microphone inductif en la plaçant à proximité d’un haut-parleur diffusant de la musique. Le champ magnétique reproduit par la bobine du haut-parleur sera détecté et amplifié par l'appareil créé, après quoi la musique jouée sera réfléchie sur le kinéscope de l'oscilloscope.
Vous pouvez clairement visualiser le fonctionnement du canal Internet sur l'appareil.Une ligne domestique dédiée (120 VAC) a été utilisée comme signal d'entrée pour cela et, après avoir montré son « image », l'appareil fonctionne toujours.
Article original en anglais
