ออสซิลโลสโคป CRT แบบใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็ก: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

โครงการทิงเกอร์แคด »

สวัสดี! ในคำแนะนำนี้ฉันจะแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีการสร้างออสซิลโลสโคป CRT ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ขนาดเล็ก ออสซิลโลสโคปเป็นเครื่องมือสำคัญในการทำงานกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณสามารถเห็นสัญญาณทั้งหมดที่ไหลเวียนอยู่ในวงจร และแก้ไขปัญหาการสร้างสรรค์ทางอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตามพวกเขาไม่ถูก หนึ่งที่ดีบนอีเบย์อาจเสียค่าใช้จ่ายสองร้อยเหรียญ นี่คือเหตุผลที่ฉันต้องการสร้างตัวเอง การออกแบบของฉันใช้ mini CRT ที่คุณสามารถพบได้ในช่องมองภาพของกล้องวิดีโอรุ่นเก่า และชิ้นส่วนไฟฟ้าอื่นๆ ที่พบได้ทั่วไป มาเริ่มกันเลย!

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุสิ้นเปลือง

สำหรับโครงการนี้ คุณจะต้องมีสิ่งต่อไปนี้:

สำหรับเครื่องกำเนิดคลื่นสามเหลี่ยม:

-2x 10KΩโพเทนชิโอมิเตอร์

-2x10KΩตัวต้านทาน

-2x S8050 ทรานซิสเตอร์ (npn)

-1x S8550 ทรานซิสเตอร์ (pnp)

-2x LM358 ออปแอมป์

-1x2KΩตัวต้านทาน

-1x Diode (ฉันใช้ 1N4007 แต่ประเภทไม่สำคัญ)

-1x Capacitor (ความจุมีผลต่อความถี่ของคลื่นสามเหลี่ยม ดังนั้นจึงไม่วิกฤตอย่างยิ่ง แต่ให้แน่ใจว่าไม่เกิน 10µF)

มีตัวเก็บประจุหลายตัวและสวิตช์ DIP ในภาพ แต่คุณจะต้องการเหล่านั้นถ้าคุณต้องการเปลี่ยนความจุ

สำหรับตัวควบคุม LM317:

-1x LM317 ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้

-1x220Ωตัวต้านทาน

-1x680Ωตัวต้านทาน

-1x 0.22µF ตัวเก็บประจุ

-1x 100µF ตัวเก็บประจุ

สำหรับตัวควบคุม 7805:

-1x 7805 5v ตัวควบคุม

-1x 47µF (หรือสูงกว่า) ตัวเก็บประจุ

-1x 0.22µF ตัวเก็บประจุ

วัสดุเพิ่มเติม:

-1x สวิตช์ SPST

-1x สวิตช์ปุ่มกด (อุปกรณ์เสริม)

-1x10Ωตัวต้านทาน

-1x สวิตช์ DPST

-1x Mini CRT (มีอยู่ในช่องมองภาพของกล้องวิดีโอรุ่นเก่า ซึ่งหาซื้อได้ใน Ebay ในราคาประมาณ $15-20)

-1x 12v แบตเตอรี่ Pack พร้อม Center Tap

-3D เครื่องพิมพ์

-ปืนกาวร้อน

มีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าสองตัว เพราะเมื่อฉันสร้างอันแรก มันเกิดการขัดข้อง ดังนั้นฉันจึงต้องสร้างอันที่สอง คุณต้องสร้างตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพียงตัวเดียว! ก้อนแบตเตอรี่จะต้องสามารถเก็บแบตเตอรี่ได้แปดก้อน และคุณต้องวางสายไฟไว้ตรงกลาง สิ่งนี้จะสร้างแหล่งจ่ายไฟแยก: +6v และ -6v และก๊อกตรงกลางคือ GND (คุณต้องการสิ่งนี้เนื่องจากรูปคลื่นจะต้องสามารถเป็นบวกและลบได้สัมพันธ์กับ GND

ขั้นตอนที่ 2: การวางแนว CRT

โปรเจ็กต์นี้ใช้ CRT เนื่องจากเป็นหน้าจอแอนะล็อก และง่ายต่อการแปลงเป็นออสซิลโลสโคป CRT ภายในช่องมองภาพแบบเก่าจะแตกต่างกันไปในแต่ละบริษัท แต่ทั้งหมดจะมีเลย์เอาต์พื้นฐานเหมือนกัน จะมีสายคอยล์โก่งตัววิ่งไปที่ด้านหน้าของ CRT ขั้วต่อ/สายไฟที่นำไปสู่แผงวงจร และหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง คำเตือน! เมื่อเปิด CRT หม้อแปลงไฟฟ้าจะสร้าง 1, 000-1, 500 โวลต์ซึ่งอาจไม่เป็นอันตรายถึงชีวิต (ขึ้นอยู่กับกระแส) แต่ก็ยังสามารถกระแทกคุณได้! CRT ถูกสร้างขึ้นเพื่อไม่ให้ส่วนที่เป็นอันตรายถูกเปิดเผยมากเกินไป แต่ยังคงใช้สามัญสำนึก สร้างสิ่งนี้ด้วยความเสี่ยงของคุณเอง! ก่อนที่เราจะเริ่มสร้างวงจร เราต้องหาสายบวก ลบ และวิดีโอสำหรับ CRT ในการค้นหาสายกราวด์ ให้ใช้มัลติมิเตอร์และตั้งค่าเป็นโหมดความต่อเนื่อง จากนั้น ให้หาปลอกโลหะบนแผงวงจร (อาจเป็นโครงหม้อแปลง) ให้แตะหัววัดนั้น แล้วทดสอบสายสัญญาณแต่ละเส้นเพื่อตรวจสอบการเชื่อมต่อ ลวดที่ต่อกับปลอกโลหะคือสายกราวด์ ตอนนี้สายไฟและวิดีโอนั้นยากขึ้นเล็กน้อย สายไฟอาจมีสีหรืออาจมีวงจรขนาดใหญ่ที่นำไปสู่ สายไฟของฉันเป็นสายสีน้ำตาลที่แสดงในภาพ สายวิดีโออาจมีสีหรือไม่ก็ได้ คุณสามารถค้นหาสิ่งเหล่านี้ได้จากการลองผิดลองถูก (ไม่ใช่วิธีที่ดีนัก แต่ฉันใช้วิธีนั้นและได้ผล) หรือโดยการค้นหาแผนผังของ CRT หากคุณจ่ายไฟให้กับ CRT และได้ยินเสียงแหลมสูงแต่หน้าจอไม่สว่างขึ้น แสดงว่าคุณพบสายไฟแล้ว เมื่อคุณสร้างวงจร ทั้งสายไฟและสายสัญญาณจะเชื่อมต่อกับ +5v เมื่อคุณทำให้หน้าจอ CRT สว่างขึ้น คุณก็พร้อมที่จะไป!

หมายเหตุ: CRT อื่นๆ อาจต้องใช้ 12v หาก CRT ของคุณไม่เปิดเลยเมื่อคุณให้ 5v ให้ลองให้มากกว่า 5v เล็กน้อย แต่อย่าเกิน 12v! ตรวจสอบให้แน่ใจว่า CRT จะไม่ทำงานที่ 5v หากเป็นกรณีนี้ เพราะหาก CRT ของคุณทำงานที่ 5v จริงๆ แต่คุณพยายามให้มันมากกว่า 5v คุณสามารถทอด CRT ของคุณได้! หากคุณพบว่า CRT ของคุณทำงานที่ 12v คุณไม่จำเป็นต้องมีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า และคุณสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับแบตเตอรี่ได้

สำคัญ: บน CRT ของฉันเมื่อเปิดเครื่องและคุณถอดปลั๊กสำหรับขดลวดออก คุณอาจคาดหวังว่าจะมีจุดสว่างเล็กน้อยบนหน้าจอเนื่องจากลำแสงอิเล็กตรอนไม่ได้เบี่ยงเบนไป แต่ CRT จะปิดลำแสงอิเล็กตรอน. ฉันคิดว่ามันทำหน้าที่นี้เป็นคุณลักษณะด้านความปลอดภัย ดังนั้นคุณจึงไม่ต้องเผาสารเรืองแสงบนหน้าจอโดยให้ลำแสงอยู่ตรงนั้น แต่เราไม่ต้องการสิ่งนี้เพราะเราจะใช้ขดลวดทั้งสองที่ตัดการเชื่อมต่อจากบอร์ด วิธีหนึ่งที่คุณสามารถแก้ไขปัญหานี้คือการวางตัวต้านทานขนาดเล็ก (10Ω) ซึ่งขดลวดแนวนอนจะเชื่อมต่อกับบอร์ด "กลเม็ด" นี้ให้ CRT คิดว่ามีภาระอยู่ ดังนั้นมันจึงเพิ่มความสว่างและแสดงลำแสง ในขั้นตอนต่อไป ฉันจะให้การออกแบบเกี่ยวกับวิธีการสร้างสิ่งนี้ หากเมื่อใดก็ตามที่คุณกำลังสร้างสิ่งนี้ คุณเห็นจุดที่สว่างมากบนหน้าจอ CRT ให้ปิดพลังงานทั้งหมดไปที่ CRT หากลำแสงอิเล็กตรอนอยู่บนหน้าจอนานเกินไป สารเรืองแสงอาจไหม้และทำลายหน้าจอได้

ขั้นตอนที่ 3: การสร้างต้นแบบและการสร้าง

เมื่อคุณรวบรวมชิ้นส่วนทั้งหมดของคุณแล้ว ฉันขอแนะนำให้ทดสอบวงจรบนเขียงหั่นขนมก่อนแล้วจึงสร้างมันขึ้นมา อย่าลืมสร้างวงจร "เคล็ดลับ" ของคอยล์ที่กล่าวถึงในขั้นตอนที่ 2 เพื่อให้คุณเห็นลำแสง ดูภาพทั้งหมดของการออกแบบวงจรอย่างละเอียดก่อนสร้าง ฉันบัดกรีวงจรของฉันบนบอร์ดต่างๆ (บอร์ดหนึ่งมีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า อีกบอร์ดหนึ่งมีเครื่องกำเนิดคลื่นสามเหลี่ยม ฯลฯ) ฉันยังเพิ่มพัดลมและฮีทซิงค์ไปยังตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าของฉันด้วยเพราะมันร้อน หากคุณต้องการเปลี่ยนค่าของตัวเก็บประจุ คุณสามารถบัดกรีสวิตช์บน pcb และหาวิธีสลับระหว่างตัวเก็บประจุ หรือคุณสามารถเพิ่มสายไฟบน pcb ที่คุณจะต่อตัวเก็บประจุ และเชื่อมต่อตัวเก็บประจุและสายไฟ ไปที่เขียงหั่นขนม มีสามอินพุตที่จะปรับเมื่อคุณใช้ออสซิลโลสโคป (โพเทนชิโอมิเตอร์สองตัวและสวิตช์) โพเทนชิออมิเตอร์ตัวหนึ่งปรับความถี่การสั่น อีกตัวปรับแอมพลิจูดของคลื่นสามเหลี่ยม และสวิตช์จะเปิดและปิดหน้าจอ CRT

ตัวต้านทาน "Magic": ในรูปภาพหนึ่งคุณจะเห็นตัวต้านทานที่มีข้อความว่า "ตัวต้านทานเวทย์มนตร์" เมื่อฉันทดสอบเครื่องกำเนิดคลื่นสามเหลี่ยม มันไม่เสถียรมาก ด้วยเหตุผลแปลก ๆ บางอย่าง ฉันจึงตัดสินใจใส่ตัวต้านทาน 10KΩ ทับตัวต้านทาน 10KΩ ตัวอื่น (ดูรูป) และออสซิลเลเตอร์ทำงานได้อย่างยอดเยี่ยม! หากเครื่องกำเนิดคลื่นสามเหลี่ยมไม่ทำงาน ให้ลองใช้ "ตัวต้านทานเวทย์" และดูว่าจะช่วยได้หรือไม่ นอกจากนี้ ในระหว่างการออกแบบของฉัน ฉันต้องลองใช้การออกแบบออสซิลเลเตอร์คลื่นสามเหลี่ยมที่แตกต่างกันสองสามแบบ หากคุณใช้ไม่ได้ผลและคุณมีความรู้ด้านอิเล็กทรอนิกส์อยู่บ้าง คุณอาจลองใช้การออกแบบต่างๆ และดูว่ามันใช้ได้ผลหรือไม่

ขั้นตอนที่ 4: การทดสอบ

เมื่อคุณเชื่อมต่อทุกอย่างแล้ว ก็ถึงเวลาทดสอบ! เชื่อมต่อทุกอย่างเข้ากับแบตเตอรี่และเปิดเครื่อง (ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้เชื่อมต่อทุกอย่างแล้ว เพื่อให้ตรงกับรูปภาพในขั้นตอนที่ 3) คำเตือน! ในการทดสอบครั้งแรกของฉัน ฉันไม่ได้เพิ่มสวิตช์เปิดปิด ดังนั้นเมื่อฉันไปทดสอบเครื่องกำเนิดคลื่นสามเหลี่ยม ฉันต่อแบตเตอรี่กลับด้านและทอดออสซิลเลเตอร์ของฉัน อย่าปล่อยให้เรื่องนี้เกิดขึ้นกับคุณ! เมื่อขับเคลื่อน หน้าจอ CRT ควรมีลักษณะเหมือนในภาพ (หากคุณเชื่อมต่อเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดคลื่นสามเหลี่ยมกับขดลวดแนวนอน) หากไม่มี มีคำถามสองสามข้อที่คุณสามารถถามตัวเองได้:

1. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้เชื่อมต่อทุกอย่างถูกต้อง แบตเตอรี่กลับด้านหรือไม่? ทุกอย่างได้รับอำนาจหรือไม่?

2. เครื่องกำเนิดคลื่นสามเหลี่ยมทำงานหรือไม่? คุณได้ยินเสียงคงที่หรือไม่ถ้าคุณเชื่อมต่อลำโพงกับสายสัญญาณออก?

3. วงจร "เคล็ดลับ" ของ CRT coil ทำงานหรือไม่? ลองขยับสายไฟดูบ้าง หน้าจอเปิดขึ้นหรือไม่?

4. ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าทำงานหรือไม่?

5. คุณช่วยหักอะไรบางอย่างได้ไหม?

เมื่อ CRT แสดงเส้นแนวนอนบนหน้าจอ คุณสามารถไปยังขั้นตอนต่อไปได้!

ขั้นตอนที่ 5: ออกแบบเคสของคุณ

สำหรับออสซิลโลสโคปของฉัน ฉันต้องการพิมพ์เคส 3 มิติ แทนที่จะต้องสร้างจากไม้ ดังนั้นฉันจึงออกแบบเคสของฉันใน Tinkercad และพิมพ์ 3 มิติ เคสของคุณจะดูแตกต่างไปจากของฉันทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโพเทนชิโอมิเตอร์และสวิตช์ที่คุณใช้ ฉันไม่ได้ใส่ที่ว่างสำหรับแบตเตอรี่ในกรณีของฉัน (ฉันไม่สนใจเรื่องการพกพา) แต่คุณอาจต้องการ เนื่องจากเตียงของเครื่องพิมพ์ 3 มิติไม่ได้เรียบ ตัวเคสจึงดูงอเล็กน้อย แต่ก็ใช้งานได้! คุณอาจต้องเจาะช่องให้พอดี ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับว่าเครื่องพิมพ์ของคุณได้รับการสอบเทียบมากน้อยเพียงใด หลังจากพิมพ์เสร็จแล้ว ให้ใส่ทุกอย่างลงในกล่อง ทดสอบ และกาวร้อนเข้าไป

ขั้นตอนที่ 6: ทรานซิสเตอร์ที่เหลืออยู่

สำหรับส่วนสุดท้ายนี้ คุณจะต้องใช้ทรานซิสเตอร์ S8050 npn ที่เหลืออยู่ เพียงเชื่อมต่อเพื่อให้ดูเหมือนกับรูปภาพ และทดสอบออสซิลโลสโคปของคุณ เป็นสิ่งสำคัญที่คุณต้องเชื่อมต่อออสซิลโลสโคป GND และสัญญาณอินพุต GND เข้าด้วยกันเพื่อให้วงจรเชื่อมต่อกัน เอาต์พุตคลื่นสี่เหลี่ยมจากเครื่องกำเนิดคลื่นสามเหลี่ยม (สายที่เชื่อมต่อกับไดโอดในภาพวาด) ไปที่ฐานของทรานซิสเตอร์ ซึ่งจะทำให้สัญญาณไหลไปยังคอยล์เมื่อลำแสงไปที่ด้านหนึ่งของหน้าจอ และไม่อนุญาตให้สัญญาณไหลเมื่อลำแสงไปอีกด้านหนึ่ง ถ้าไม่ใช้ทรานซิสเตอร์จะยังเห็นสัญญาณบนหน้าจอ แต่จะ "เลอะเทอะ" เพราะรูปคลื่นจะไปทั้งสองทิศทาง (ดูรูปที่สอง)

ขั้นตอนที่ 7: การทดลอง

หลังจากออสซิลโลสโคปของคุณเสร็จสมบูรณ์ ฉันขอแนะนำให้ทดสอบรูปคลื่นเพื่อให้แน่ใจว่าใช้งานได้ ถ้าเป็นเช่นนั้นขอแสดงความยินดี! หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้กลับไปที่ขั้นตอนที่ 4 และดูคำถามต่างๆ แล้วดูแผนภาพอีกครั้ง ตอนนี้ออสซิลโลสโคปนี้ไม่มีความแม่นยำเท่ากับออสซิลโลสโคประดับมืออาชีพ แต่ใช้งานได้ดีสำหรับการดูสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์และการวิเคราะห์รูปคลื่น ฉันหวังว่าคุณจะสนุกกับการสร้างมินิออสซิลโลสโคปสุดเจ๋งนี้ และหากคุณมีคำถามใดๆ ฉันยินดีที่จะตอบคำถามเหล่านั้น