Negli oscilloscopi digitali degli anni ’90, come quelli delle serie Tektronix TDS300, TDS400, TDS500, TDS600, e TDS700, il guasto del tubo a raggi catodici (CRT) rappresenta una delle sventure più comuni. Pur vantando prestazioni di tutto rispetto in considerazione del loro basso costo rispetto ai prodotti attuali, questi oscilloscopi sono delle “bombe ad orologeria” in quanto –quando il display smette di funzionare– l’oscilloscopio diventa praticamente inutilizzabile, a meno di non connettere un ingombrante monitor esterno all’uscita VGA posteriore. A causa della difficoltà nel reperire ricambi originali Tektronix, sempre più utenti approcciano una soluzione definitiva: la conversione da CRT a LCD, che consente di dare nuova vita a questi capolavori di elettronica.
In questo articolo vedremo come effettuare la sostituzione del display su un Tektronix TDS540D, una procedura verosimilmente replicabile anche su numerosi altri modelli simili come potrebbero essere i seguenti modelli (non testati dall’autore):
- Serie TDS300: TDS320, TDS340, TDS360.
- Serie TDS400: TDS420, TDS430, TDS460, TDS460A.
- Serie TDS500: TDS510, TDS520, TDS524, TDS524A, TDS540, TDS540A, TDS540D, TDS544.
- Serie TDS600: TDS620, TDS640, TDS644, TDS644A, TDS680, TDS684, TDS694.
- Serie TDS700: TDS744, TDS754, TDS782, TDS784.
Qualora ritenessi di dover aggiungere o rimuovere alcuni modelli da questa lista, sentiti libero di commentare!
Nel caso della serie TDS 5xx, il CRT viene alimentato da un trasformatore flyback che –dopo qualche anno di servizio– inizia a produrre un fastidioso malfunzionamento che consiste nel progressivo allungamento verticale dell’immagine sullo schermo all’aumentare della temperatura interna: dopo un po’ di tempo, il risultato è un’immagine allungata al punto da fuoriuscire dallo schermo.
Naturalmente, i ricambi originali sono introvabili o ridicolmente costosi, mentre i ricambi compatibili richiedono complesse compensazioni magnetiche che portano spesso a risultati insoddisfacenti.
Proprio a causa di questo difetto, qualche mese fa ho ottenuto un Tektronix TDS 540D malfunzionante ad un prezzo irrisorio. Trattandosi di un oscilloscopio con prestazioni di tutto rispetto (4 canali da 500 MHz, frequenza di campionamento di 2 GS/s, ENOB fino a 9.7 bit in modalità Hi-Res, visualizzazione ai fosfori digitali), deciso di sostituire l’assemlby CRT (cioè il tubo catodico e la relativa scheda) con un moderno schermo LCD industriale retroilluminato a LED di tipo G065VN01 (V2).
Dal momento che la sostituzione richiede lo smontaggio di alcune schede di grandi dimensioni, è necessario prendere precauzioni per non danneggiarle meccanicamente (tramite flessione) o elettricamente (tramite elettricità statica).
Diversamente dalle altre riparazioni che vengono mostrate in rete, il pannello LCD G065VN01 (V2) possiede le stesse dimensioni e risoluzione dello schermo originale. I menu a video coincidono quindi perfettamente coi pulsanti intorno al display, coi vantaggi di:
- migliori caratteristiche meccaniche (maggior robustezza, minor peso);
- minor consumo energetico (meno calore);
- qualità dell’immagine eccellente (zero flickering, zero burn-in, alta luminosità, sfumature accurate per la rappresentazione a fosfori digitali).
Per adattare questo LCD allo spazio pre-esistente, è stato necessario realizzare un supporto in alluminio sul quale montare il modulo TFT e la relativa scheda driver VGA. Successivamente è stato aggiunto un buffer a BJT per ripartire il segnale video monocromatico dell’oscilloscopio sui tre canali RGB della scheda.
A questo punto, è arrivata la parte più complessa: risincronizzare i segnali di temporizzazione. Infatti, collegando direttamente il modulo LCD all’uscita video dell’oscilloscopio, l’immagine risultava spostata in alto di 8 px, tagliando fuori dallo schermo una parte dei menu. Questo è dovuto al fatto che il segnale di sincronizzazione verticale prodotto dall’oscilloscopio non soddisfa lo standard VGA della scheda attuale. Il problema è stato facilmente risolto mediante l’utilizzo di un microcontrollore Cortex M0 (a 48 MHz) programmato in C++ che, usando gli interrupt, riesce a risincronizzare perfettamente il segnale, garantendo il perfetto allineamento dell’immagine. Riconosco che l’uso di un microcontrollore sia eccessivo, ma chi volesse proporre una soluzione alternativa più semplice nei commenti, è benvenuto a contribuire.
Con poche modifiche, è stato possibile ridare vita ad un ottimo oscilloscopio, che a distanza di anni si è dimostrato estremamente affidabile, molto più leggero, nitido e luminoso, e decisamente più fresco!
Download
Il PDF contiene:
- il disegno del supporto in alluminio in dimensioni reali;
- lo schema a blocchi delle connessioni e dei moduli hardware;
- il codice in C++ del firmware compilato con Arduino IDE sul modulo Cortex M0.
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