Tektronix TDS 540D: sostituzione del CRT con un display LCD

Come ridare vita ad un ottimo oscilloscopio Tektronix sostituendo il tubo a raggi catodici con un più moderno e affidabile schermo LCD.

Oggi è possibile trovare oscilloscopi Tektronix usati di ottima qualità a prezzi convnienti. Sfortunatamente, alcuni di questi strumenti hanno la pessima reputazione di essere delle “bombe ad orologeria”, guastandosi sistematicamente dopo un certo numero di ore di utilizzo.

Un esempio per tutti è la serie TDS 5xx, dove il CRT viene alimentato da un trasformatore flyback che -dopo qualche anno di lavoro- inizia a produrre un fastidioso malfunzionamento che consiste nel progressivo allungamento verticale dell’immagine sullo schermo all’aumentare della temperatura interna: dopo un certo tempo (minuti od ore, a seconda della gravità del problema e della temperatura interna), il risultato è un’immagine distorta al punto da fuoriuscire dai margini, che rende l’oscilloscopio completamente inutilizzabile.

Naturalmente, i ricambi originali per questa serie sono introvabili, oppure -quando lo sono- hanno prezzi stratosferici, mentre le parti compatibili richiedono noiose compensazioni magnetiche del modulo CRT che producono spesso risultati insoddisfacenti. Insomma, la strada per il cassonetto potrebbe sembrare più breve.

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), ho ritenuto che valesse la pena di fare un piccolo investimento per ripararlo.

Ho quindi deciso di sostituire l’intero assemlby CRT (tubo catodico e relativa scheda) con un più moderno schermo LCD industriale retroilluminato a LED di tipo G065VN01 (V2).

Naturalmente, la riparazione di uno strumento di questo tipo richiede severe precauzioni nel maneggiare l’elettronica: l’energia elettrostatica rislasciata dall’operatore, e le sollecitazioni meccaniche come le flessioni, possono danneggiare gravemente le schede con componenti a montaggio superficiale di queste dimensioni e tipologia.

Diversamente dalle altre riparazioni che vengono mostrate in rete, il pannello LCD G065VN01 (V2) possiede le stesse dimensioni e risoluzione dello schermo originale, per cui i menu a video coincidono perfettamente coi pulsanti intorno al display. I vantaggi dell’uso di un LCD sono:

  • peso notevolmente inferiore;
  • minor consumo energetico e minor calore sviluppato nello strumento;
  • elevata luminosità (~700 nit);
  • riproduzione più accurata della scala di grigi (utile per gli oscilloscopi ai fosfori digitali);
  • assenza di flickering, fastidiosissimo per gli occhi;
  • robustezza meccanica, elevata affidabilità e assenza di burn-in.

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.

Per risolvere questo problema, è stato sufficiente impiegare un microcontrollore Cortex M0 (a 48 MHz) che ho programmato in C++ allo scopo di ritardare il segnale di sincronia verticale di 8 righe. Usando gli interrupt, il microcontrollore riesce a risincronizzare perfettamente il segnale, garantendo il perfetto allineamento dell’immagine.

Con poche modifiche, è stato possibile ridare vita ad un ottimo oscilloscopio, che ora è molto più leggero, affidabile e non scalda più come un forno!

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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Autore: bsproj

Appassionato di musica e progettazione elettronica.

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