Oszcilloszkóp építése házilag: katódsugárcsővel, tápokkal és gyakorlati tapasztalatokkal

Kezdjük röviden: célom egy működőképes, látványelemként is használható katódsugárcsöves (CRT) oszcilloszkóp építése házilag. Nem műszer-pontosságra törekszem, hanem arra, hogy a cső megéljen, a kép megjelenjen, és a tápokkal, meghajtó áramkörökkel kapcsolatos gyakorlati kérdéseket megoldjam.

Használt csövek és azok jellemzői

Van egy Tungsram gyártmányú DP7-116F típusú hosszú után világítású katódsugárcsövem. Mellékelem az adatlapját. A szkópértékek, csatlakozások ellenőrzésekor felmerült, hogy a 3JP1 cső és a DP7-116 bekötése megegyezik-e. Valaki kérem erősítsen meg abban, hogy a 3JP1 cső és a DP7-116 bekötése megegyezik. A Tungsam doksi elég rossz felbontású sajnos.

Ha ki szeretnéd használni a P jelű kétrétegű fénypor lehetőségeit, akkor lehet, hogy szükséged lesz a 4 kV-ra, bár írják a 2 kV feszültséget is és az után gyorsítás nélküli üzemet is. Viszont nagy különbséget nem látok a 2-3-4 kV-os működés üzemi adatai közt, így kipróbálnám a jelenlegi 2,8 kV-tal, (Ua3 min: 2 kV, az pedig neked így megvan).

Fűtés és alap tápok

A fűtés az tiszta sor egy régi csöves rádió hálózati trafójával el is intéztem, egy soros ellenállással beállítottam kerek 6,3V-ra. Szia! Hali, jó, ha a cső felélesztésével kezded, 1.2kV kell neki ugye, van hozzá trafó? Meg kell találni a munkapontot, a fókusz-fényerő ellenállásláncot eltalálni, ha az ernyőn kapsz egy fókuszolható erős fényű pontot, akkor folytasd a meghajtással. (Vigyázz, nehogy beégjen a cső!)

Utángyorsító (high voltage) kérdések - gyakorlati tapasztalat

Először a "legnehezebbel" az utángyorsító feszültséggel kapcsolatban merültek fel kérdésim. Van egy 230V/2000V hálózati transzformátorom amit egy elektromos légycsapdából bontottam. Ezt gondoltam felhasználni, egy nagyfeszültségű diódával egyenirányítom, kondenzátorral szűröm és már mehet is a csőre. Viszont így csak kb. 2800V DC-m lesz (mínusz ami esik a diódán). Ez vajon elég a csőnek? Az adatlap 4kV-ot ír (így a feszültség kétszerezés kilőve).

Mint írtam nem műszer építés a cél, inkább látványelem, szóval a stabilizálás nem fontos. Működni fog a kapott kb. 2,7kV-al is, vagy mindenképp egy kapcsolóüzemű tápban gondolkodjam? Az adatlap nem tér ki rá, de itt kb. mekkora áramra kéne számítanom (nekem mA alatti tartomány rémlik)?

Összegzésként: ha csak látvány a cél és az adatlap szerint min Ua3 = 2 kV, akkor a ~2,7-2,8 kV DC valószínűleg elegendő lesz kísérleti, után gyorsítás nélküli vagy részleges utángyorsítással üzemhez. Ha viszont a teljes fénykibocsátást, a P-fénypor maximális lehetőségét szeretnéd, vagy ha a cső adatlapja konkrétan 4 kV utángyorsítást ír, érdemes fontolóra venni stabil, kapcsolóüzemű HV tápot.

Áramerősség, dissipáció és gyakorlati mérések

Az adatlap nem tér ki rá, de itt kb. mekkora áramra kéne számítanom (nekem mA alatti tartomány rémlik)? Amit elfelejtettem. Nekem mA alatti tartomány rémlik. Az a komplexum egy áramgenerátor (a T2, ill. a 2 dióda sacc 1.5 volton megfogja az Ube+Ur feszültséget és most beállít kb.). Ha jól mértem/számoltam a beteg fejemmel akkor 150mW a tranyók disszipációja.

Gyakorlati példákból: a katódáramok tipikusan néhány száz μA-néhány mA tartományban vannak a kis oszcilloszkóp csöveknél; a nagyobb, fényesebb hosszú csöveknél ez elérheti az 1 mA-ot vagy néhány mA-t is. A konkrét cső adatlapja alapján lehet pontosabban számolni: a szkópcső adatlapja szerint az UG1 = -90 V-nál történik meg a fénypontkioltás. A C26 - C27 értékei alapján 0.65 mA a katódáram (egy levélben mért példa).

Meghajtó áramkörök és túlmelegedés problémák

Szóval összeraktam a mellékelt kapcsolást működik is, a problémám az hogy a T1, T3 és a hozzájuk tartozó R3, R4 nagyon melegszik. A két ellenállást kipróbáltam hogy kicseréltem 220k-ra akkor is fennáll a melegedés viszont ugyan úgy működik. Valakinek van ötlete? Főleg a tranzisztorok melegedése aggaszt. A T1, T3 persze melegszik, de az normális. Van valahol gyári kis hűtőzászlóm TO-92 tokra, de ha nem kerül elő max hajtogatok valamit.

A leírt megfigyelés: az említett komplexum egy áramgenerátor. Ez az áramgenerátor (a T2, ill. a 2 dióda) sacc 1.5 volton megfogja az Ube+Ur feszültséget és most beállít kb. Ha jól mértem/számoltam a beteg fejemmel akkor 150mW a tranyók disszipációja. Ennek ellenére a tranzisztorok melegedése lehet a kialakítás, rossz hűtés vagy túllépett teljesítmény dissipáció következménye.

Gyakorlati ötletek a túlmelegedés csökkentésére:

Ellenőrizd a tranzisztorok munkapontját: ha a kollektor-emitter feszültség és az áram kombinációja túl nagy teljesítményleadást eredményez, változtasd a munkapontot
Használj nagyobb értékű hibrideket vagy alacsonyabb veszteségű alkatrészeket, ill. melegedéscsillapító (hűtőlemez) megoldást TO-92 tokokra
Próbáld meg átcsoportosítani a terhelést: ha két tranzisztor osztozik a terhelésen, csökkentheted az egy darabon disszipálódó teljesítményt
Érdemes ellenőrizni, hogy az ellenállások valóban a várt értékűek-e és nem közelít-e a kapcsolás valamely pontjában áramkorlátozás vagy rövidzár

Mérések és hibakeresés - gyakorlati tapasztalatok

Na a vergődésem véget ért. Hála Gabtronic kolléga herkulesi kitartásának és türelmének, végignéztem a képcsövet ellátó cuccokat, és úgy tűnik minden fesz megvan mindenhol. Meglett hol veszik el 100 volt a kettes rácsról, az r44 elott megvan a -600 utána csak -500, de az ellenálláson nem lehetett fesz esést mérni. Kicseréltem és meglett a -600 a csövön is.

A mérések során előfordulhat, hogy a mérőműszer belső ellenállása torzítja a mérést: Gabtronic arra gyanakszik hogy a méterem belső ellenállása közelít a 2.2M-hoz és feszültségosztó lett belole. Néha a szelén egyenirányítók vagy diódák hibája okozhat alacsony tápfeszültséget is (egy történetben az egyik szerelő felismerte, hogy a szelén egyenirányító halott volt, emiatt nem volt meg a várható feszültség).

Tippek a hibakereséshez:

Ha a hátulján lévő "Grid / Rács" feliratú csatlakozót kihúzod, történik-e változás? (ez segíthet kiszűrni a külső szinkron/átkapcsolás hatását)
Mérj mindig a cső kihúzott állapotában is, hogy ne legyen hatással a cső a mérésekre
Ha hiányzik egy bizonyos feszültség az R után, próbáld meg kicserélni az adott ellenállást - előfordul, hogy a komponens gyengülése szabad szemmel nem látszik
Használj jó minőségű mérőműszert; a műszer belső ellenállása befolyásolhatja a mérést

Kipróbálás, csőcsere és óvintézkedések

A jó hír, hogy találtam 3KP1-es csövet. A rossz hír, hogy fogalmam sincs, hogy jó-e, és nem igazán tudom kipróbálni... A másik jó hír, hogy több is van belőle, tehát válogathatsz is! Könnyen lehet hogy igazad van, én annyira nem értek a csövekhez, ezért kérdezek itt nálamnál okosabb embereket. Azért az eredeti csövedre ne vess még keresztet. Annyira nem divat hogy egyszer még van képe aztán meg hirtelen semmi. Nem így szoktak megdögleni a katódsugárcsövek, hacsak nem a katódelektróda kivezetése szakad meg. Kidobni vagy összetörni nem terveztem.

FIGYELEM! Az oszcilloszkóp tápok és a katódsugárcsövek nagyfeszültséget jelentenek. Arra figyelj, hogy mindig csak egy kézzel nyúlj bele, és ha lehet, akkor is inkább a jobb kezeddel! az áramütésbe akkor szokás belehalni, ha az áram áthalad a szíven (pl. bal kéz - jobb kéz vagy bal kéz - láb). Ne feledd: a HV kondenzátorokat le kell zárni és kisüttetni a mérés előtt.

Kapcsolási rajz, fűrészfeszültség és időalap

A fűrészfeszültség az idővonal (vízszintes csík) kirajzolásához kell. Itt a topicban találtam egy nekem tetsző kapcsolást amit mellékeltem is. A kapcsolási rajz, mégpedig a szerző engedélyével. Módosításokat, illetve a pluszban beépített alkatrészeket körömnyi panelen is bőven elfér.

Az oszcilloszkóp áramköri elemei: időalap (fűrészgenerátor), vert/hor eltérítés meghajtó, magasfesz (anód/utángyorsító), fókusz- és fényerő beállítások, valamint szinkron bemenet. A szinkron bemenet (külső jel) kezelésével lehet a bemeneti jelhez szinkronizálni az időalapot; ha nincs hely az előlapra, az átkötéseket megoldhatod a hátlapon is.

Kapcsolási rajz vázlat - oszcilloszkóp időalap és HV táp

Gyakorlati eszközök és helyi megoldások

Pincében sok hasznos apróság előkerülhet: régi trafók, panelok, potméterek. Talált LCD tévét és monitort. (mármint ezt terveztem el). Az apróságokkal foglalkozom. Látszanak! lehetetlen feladatnak tűnik. Megtaláljak, különben sosem fog elkészülni az áttételes meghajtású eszterga. Magára. Pedig pláne nem haladok, ha mindig közbejön valami.

Praktikus megoldások otthoni műhelyben:

Régi csöves rádió hálózati trafója fűtéshez; ugyanakkor a HV-hoz bontott trafókat óvatosan kell használni
Használj lekerekített, jól szigetelt csatlakozásokat a HV pontokon
Panel elrendezés: a nagyfesz és kisfesz részeket távolítsd el egymástól, könnyebb hozzáféréshez jelöld meg a HV vezetékeket

Műhely és eszközök: régi trafók, panelok, alkatrészek

Gyakorlati lépések a felélesztéshez

Fűtés beállítása: biztosítsd a 6,3V stabil fűtést soros ellenállással, ha kell.
Kezdő HV táp: a 230V/2000V trafóból egyenirányítással és szűréssel kapsz ~2.8kV DC-t; ez kísérleti célra elég lehet.
Mérd meg a cső összes tápfeszét kihúzott cső mellett is, ellenőrizd a G1, G2, katód és anód potenciálokat.
Állítsd be a fókusz- és fényerő hálózatot: ha az ernyőn kapsz egy fókuszolható erős fényű pontot, folytasd a meghajtással.
Ha nincs kép, ellenőrizd az UG1 és a katódáramot; a csövek ritkán hirtelen halnak meg, gyakran lassan vesztik el emissziójukat.
Ha gyanítod, hogy a cső rossz, próbáld ki másik, kompatibilis csővel (pl. 3KP1), ha elérhető.

Oszcilloszkóp oktatóanyag (Alapok 101)

Egyszerű ellenőrző táblázat (példaszerű értékek alapján)

Feszültségpont	Példaérték	Megjegyzés
Fűtés	6,3 V	Hálózati trafó + soros ellenállás
Utángyorsító (egy egyenirányított 2kV trafóval)	~2,7-2,8 kV DC	Elegendő lehet kísérleti üzemre
Katódáram	0.1-1 mA	csőtől függően
G1 feszültség	-90 V (példa)	Fénypont kioltás érték a példában

További források és közösségi segítség

Az internetes fórumok (RadioEletronika, különböző oszcilloszkóp javító topikok) nagyon hasznosak lehetnek: sok tapasztalat, kapcsolási rajz, és javítási történet található S1-77, S1-94 és más típusokról. Az S1-77, S1-94 és más szovjet/keleti készülékek dokumentációi, rajzai gyakran segítenek a tápok és eltérítők megértésében. Sokszor a közösség segít beazonosítani hibákat (pl. hibás egyenirányító, kilazult ellenállás, hibás potméter), és néha kölcsön csövet is lehet találni.

Ha kérdésed van a cső típusáról, a tápok kivitelezéséről vagy a tranzisztorok melegedésének csökkentéséről, a közösségben nagyon sokan szívesen segítenek. Ne feledd a biztonságot: HV rendszereknél mindenkor gondolj a kisütésre és megfelelő szigetelésre.

tags: #oszcilloszkop #epitese #hazilag