Snurfel comes in peace

Злошник: векторный дисплей на ЭЛТ 3ЛО1И

5 ноября 2012 г
3лоshnik
[English] [español] [русский]

Изначально Зло­шник за­ду­мы­вался как часы с кинескопом. Но увы, ресурс трубки 3ЛО1И очень мал: всего около 1000 часов. Поэтому Злошник не пытается быть часами. Это декоративный прибор с векторный дисплеем и контроллером, который можно включать время от времени и получать эстетическое наслаждение. У него есть последовательный порт, благодаря которому устройство можно использовать в качестве векторного терминала. В настоящий момент эта возможность не используется.

Описание электронной схемы

Для питания ЭЛТ, даже такого крохотного, требуется высокое напряжение. Для лампы-никси достаточно 150-180В, которые легко получаются с помощью обычного boost-преобразователя. Для 3ЛО1И разность потенциалов между катодом и вторым анодом должна составлять приблизительно 750-800В. Поэтому схема питания трубки радикально отличается от питания неоновых лампочек. В любительских конструкциях часто используются сетевые трансформаторы, но я с самого начала задался целью получить все напряжения от одного источника +12В постоянного тока, чтобы можно было использовать стандартный сетевой адаптер.

Первая стадия повышения напряжения — двухтактный преобразователь с трансформатором. Трансформатор намотан на ферритовом кольце марки Н2000. Первичная обмотка — бифилярная, 2×6 витков, питается каскадом push-pull на двух полевых транзисторах. Бифилярная намотка обеспечивает хорошую симметричность двух половинок первичной обмотки. Вторичная обмотка одна, без отводов. Количество витков подобрано экспериментально. При питании 12В, на выходе трансформатора получается ~150В (полный размах 300В) переменного тока. Дополнительная вторичная обмотка из одного витка дает напряжение для питания подогрева катода. Так сделано потому, что нить накала находится в непосредственной близости от катода и нельзя использовать потенциал близкий к потенциалу земли в схеме: земля — это +300В относительно катода. Чтобы уменьшить эффект короткозамкнутого витка, питание на подогреватель подается через сопротивление 0.5Ω.

Длинный хвост

Напряжение на выходе трансформатора удваивается со знаком плюс на C16,D9,D10,C17 и сглаживается на R6,R8,R9 и C7, что дает +300В. Утроитель на C1,D1,D2,D3,C2,C3 дает -450В. Такое распределение напряжений удобно, потому что в отклоняющей системе можно использовать доступные транзисторы с Uкэ=300В.

Между +300В и -450В построен делитель напряжения, который дает все нужные напряжения для работы ЭЛТ.

Отклоняющая система сделана на двух дифференциальных парах типа «длинный хвост» на транзисторах Q1,Q3 и Q5,Q6. Настройка отклоняющих усилителей была самой кропотливой работой в наладке Злошника. На транзисторе Q6 сделана схема гашения луча, которая позволяет кратковременно уменьшать напряжение на запирающей сетке. Отклоняющие сигналы формируются ЦАП-ом IC1 (TL5626D), запирающий сигнал Z идет непосредственно от микроконтроллера.

Микроконтроллер ATmega8 выполняет две важные функции: попеременное открывание-закрывание транзисторов в двухтактном каскаде первичной обмотки трансформатора и управление последовательным ЦАП-ом. Сигналы для транзисторов формируются аппаратно 16-битным таймером Timer1 и модулем выходного сравнения OC1A/B. Схема работает без обратной связи и после начальной настройки внимания эти сигналы не требуют. Вторая функция контроллера — генерировать в реальном времени координаты X, Y для ЦАПа и сигнал гашения луча.

Злошная плата

Для программы PCB есть замечательный плагин Teardrops, который позволяет делать переходные отверстия в форме капельки

Плата

Плата не помещалась в прямоугольник 100×60, который предусмотрен бесплатной версией EAGLE. Поэтому окончательный вариант платы был доделан в gEDA/PCB. Для преобразования платы из формата EAGLE в PCB пришлось написать скрипт на Питоне. Полное преобразование происходит в два этапа: сначала из Eagle в Specctra, эти файлы загружаются во Freerouting, где можно сделать разводку. Freerouting позволяет сохранить Specctra Session File, который уже конвертируется в формат .pcb, который читается программой PCB.

Детали в умножителе припаяны в приподнятом положении

Детали в умножителе были припаяны в чуть-чуть приподнятом положении, чтобы увеличить зазор между корпусом “бескорпусной” детали и проходящими под ними дорожками. В целесообразности этого я не уверен, но получилось интересно.

Недостатки проекта

Схема питания трубки неадаптивна, поэтому подвержена влиянию внешних факторов. Во время прогрева катода, который может длиться 10-20 минут, изображение сильно смещается относительно центра. Колебания температуры также могут заметно сместить картинку на экране.

Результат

Вопреки опасениям того, что трансформатор будет создавать сильные помехи на отклоняющую систему, ничего подобного замечено не было. Отчасти это можно объяснить тороидальной конструкцией трансформатора, отчасти тем, что он расположен около хвостовой части кинескопа, далеко от отклоняющих пластин. Устройство получилось компактным и симпатичным. Я включаю его время от времени просто чтобы полюбоваться. Эфемерную картинку на ЭЛТ трубке нельзя сравнить с современными дисплеями. К сожалению, видео и фотографии не позволяют передать все очарование аналогового дисплея.

Изображение на экране можно наблюдать и с тыльной стороны

18:38, получаю данные

Схема и код

Полезные ссылки



—-—
Address of this page: http://sensi.org/~svo/zloshnik/
All Rights Reserved
Copyright © 2012 Viacheslav Slavinsky  svofski on gmail
Thu Sep 29 20:36:18 UTC 2016