Как собрать монитор своими руками

15

Шаг за шагом: собираем свой 3D-монитор самостоятельно

Шаг за шагом: собираем свой 3D-монитор самостоятельно

Как сделать свой 3D монитор, не прибегая к услугам профессионалов? Для начала, вам потребуется купить комплект для сборки, который включает в себя ЖК-дисплей и плату управления, спроектированную для конкретного типа экрана. Есть множество таких комплектов на рынке, они отличаются качеством и стоимостью.

Когда вы получите комплект, нужно будет смонтировать плату управления и экран. Конечно, это может вызвать некоторые трудности для тех, кто не имеет опыта в обращении с электроникой. Однако, в большинстве случаев инструкция по сборке идет в комплекте с устройством, а в Интернете вы можете найти видеоуроки по сборке три д мониторов.

Следующий шаг — настройка параметров для правильного отображения изображения в 3D. Для этого вы можете использовать специальные программы. Важно отметить, что качество изображения будет зависеть от качества компонентов, которые вы используете.

Также, не стоит забывать о безопасности при работе с электрическим током. Не забудьте отключить питание и заземлить устройство перед началом сборки.

В целом, сделать свой 3D монитор может быть достаточно просто, если вы следуете инструкциям и не боитесь экспериментировать. Не бросайтесь на дорогие готовые устройства — попробуйте построить их самостоятельно, чтобы получить удовольствие от процесса и экономить деньги.

Собираем игровой монитор своими руками

В последнее время все большую популярность приобретают широкоформатные мониторы UHD формата и мониторы с высокой частотой обновления кадров. Последние два года на рынок мониторов всё больше было представлено новых моделей с высоким разрешением и высокой скоростью обновления, однако за эти девайсы производители просят весьма серьезные деньги. Самое интересное, что вплоть до 2018 года мы так и не имеем отлаженного производства мониторов с поддержкой 4k 120hz ввиду долгого отсуствия общепринятого формата и спецификации разъёмов с необходимой шиной (пропускной способностью) для такого потока данных. Но это уже совсем другая история. Сегодня речь пойдет о 2k мониторах с герцовкой в 144hz, впервые появившихся два года назад. Тогда именно они являлись самыми передовыми мониторами и имели соответствующий ценник. Сейчас же Яндекс Маркет предлагает такие матрицы в оболочке того или иного производителя от 21-ой с половиной тысяч рублей. Опять же, 2k я бы советовал брать от 27 дюймов, чтобы не сильно уж щуриться в экран и не масштабировать изображение. Это приблизит нас уже к 26-и с половиной тысячам рублей с широко известной матрицей от Benq XL2730. 32-дюймовые панели смотрятся интереснее, но и стоят они уже от сорока килорублей, что свидетельствует о новизне и уникальности этих продуктов и соответствующем маркетинговом подходе к ним.

Пионером в разработке таких матриц является AUO (или AU Optronics, если быть точнее). Все самые новые и дорогие мониторы появляются как раз с матрицами этого производителя. На пятки им дышит Самсунг, и, дорогие мои друзья, они, хоть и с опозданием, делают очень добротные и в сравнение с выше названным монополистом более дешевые альтернативы. Так, в переделах года-полтора, я предвещаю, что 32-дюймовые матрицы Samsung в 2560х1440 будут появляться в обличии мониторов за цену в пределах 30 тысяч рублей. Более интересным являются их решения в области 21:9 в разрешении 3440х1440 точек. В отличие от мониторов, базирующихся на матрицах AUO и LG, Samsung’у удалось сделать толковую VA альтернативу в лице LTM340YP03(4), способную выдать заветные 100 (в определенных случаях 115 герц, выжимая максимум из DisplayPort 1.2). И хотя родной Самсунговский C34F791WQI стоит в районе 50 килорублей, решения на базе этих матриц от корейских коллег предлагают тот же блэкджек с аттракционами при почти вдвое меньшем бюджете. При рассмотрении мониторов с такими ТТХ, советую обратить внимание на Microboard и Crossover, заказывать которые придется с Ebay или Ali. Забегая вперед, могу сказать, что эти 21:9 матрицы можно найти на Aliexpress или Alibaba, но ввиду кривизны и новизны матрицы и, как следствие, высокой цены, более выгодным, с моей точки зрения, явилось бы стремление найти 4k матрицу со 120hz c размером от 40 до 50 дюймов примерно за те же деньги. К примеру, на момент написания статьи LTM340YP03(4) на Aliexpress стоила 15-16 (сама матрица) + 10 (доставка) тысяч рублей, что эквивалентно покупке полноценной UHD-матрицы.

Итак, о чем я пытаюсь Вам поведать, расписывая эдакий анализ рынка игровых мониторов с разрешением от 2560х1440 и с частотой обновления от 100Гц? Учитывая, что матрицы эти были в производстве с 2014 года, на мой скромный взгляд, цены на мониторы с ними, кажутся мне слегка завышенными. И, вспоминая первое появление 144Гц FullHD, также вспоминаются цены на эти аппараты в годы их релиза. За первые версии также просили около 700 долларов, и уже теперь, в начале 2018 эти экраны начинаются от 14 килорублей, что оставляет производителю 2-3 тысячи рублей с аппарата. Такой расклад выглядит намного демократичнее в сравнении с ценниками high-end техники, к которой на момент написания статьи можно отнести ultrawide мониторы в разрешении 3440х1440 и местами стандартные 2560х1440, местами с ряженым дизайном и дополнительными фишками типа G-sync. ROGовские и Predator-овские версии в этом плане наиболее бесчеловечны к своим покупателям. Закусив губу, многие из энтузиастов, пытающихся получить максимум за свой ограниченный бюджет, ищут возможности обойтись без переплаты за брэнд и находят решение в более приемлемых по цене корейских ноунеймах. И хотя эти альтернативы где-то могут уступать по качеству картинки и дополнительным перделкам именитым производителям, разница в цене в ряде случаев перевешывает все риски с доставкой и своего рода бэта-тестированием техники со всеми возможными вытекающими последствиями. К примеру, level1tech уже давно не стесняются использовать ebay в качестве поиска наиболее интересных вариантов дисплеев для настольного компьютера и представлять их обзоры для широкой общественности.

Но что если пойти совсем по хардкору? Если у Вас есть около 15-и килорублей, свободное время, опыт работы с компьютерным железом и, самое главное, энтузиазм «запилить что-нибудь интересное» вполне реально поставить перед собой более трудную задачу. Можно попробовать представить себя работником какого-нибудь сервис центра, куда по роду деятельности стекается много нерабочих телевизоров, ноутбуков и мониторов, многие из которых легко уходят под списание. Очень многие представители этих ремонтных услуг как раз-таки и пользуются самыми передовыми матрицами на их рабочих местах, правда ввиду всем знакомой лени, чаще всего такие мониторы выглядят вот так:

Имея доступ к халявным матрицам и платам, можно собрать все эти передовые мониторы самому, хоть это и потребует определенного времени и средств. Таким проэктом задался я в попытке соорудить какой-нибудь монитор с матрицей высокой частоты обновления. Но хочу заметить, что в каком-либо сервисе я не работаю и выше описанных преимуществ у меня не было и, к сожалению, нет. Изначально я планировал собирать 34-дюймовую 3440х1440 матрицу с возможностью разгона до 100Гц, так как в случае успеха и возможности дальнейшей продажи маржа была бы более внушительной в сравнении с 2560х1440, на которой я и остановился. Но, учитывая кривизну всех 21:9-2k мониторов и пока что высокую стоимость самих матриц при заказе из Китая, а также отсутствие их на отечественных разборках, идею сборки 3440х1440 в 100гц пришлось отложить. Эта мысль давно посещала мою голову и представляла собой интересный проект, которым мне хотелось заняться даже не задумываясь о возможной материальной выгоде. Так, недолго планируя, я начал шерстить форумы и авито на предмет дешевых матриц с веселыми характеристиками. После определенного времени поиска и просмотра нескольких вариантов, мой выбор пал на матрицу AUO M270DAN02.3, которую мне удалось приобрести за 6 тысяч рублей.

Прошу заметить, что данная статья описывает лишь частный проект и опыт сборки монитора своими руками с оглядкой на определенный период времени. В момент написания статьи, проводя сборку по описанному ниже сценарию еще можно сэкономить какие-то средства, разменяв их на свободное время. Однако через полгода-год смысл идти по такому пути исчезнет полностью ввиду снижения стоимости таких мониторов в магазинах и на вторичном рынке. Вся история имеет прямую привязку к возможности заиметь дорогой 2k монитор за минимально возможную цену. Предвещаю и прекрасно понимаю людей, кто скажет, что проще найти такой монитор на вторичке и не делать мозги ни себе, ни людям. Соглашусь с ними, и на момент написания статьи действительно проще будет полистать тот же авито и купить подобный монитор если не в тот же день, то подождав несколько суток, что определенно будет быстрее всех описанных ниже приключений. Говоря о стандартных 60гц, вся описанная статья вообще не имеет смысла, т.к. что-то лучше предложений на авито или сборок на Ebay или Aliexpress, включающих в себя матрицу и все необходимые внутренности, найти не представляется возможным. По факту, гораздо проще будет договориться с китайцами, которые и торгуют такими наборами. Если у Вас есть какая-то матрица, то советую Вам тупо написать пяти продавцам подобной утвари, что Вы просто хотите подключить такую-то панель, и они легко соберут Вам весь набор плат и проводов и даже проведут тестирование. В моем конкретном случае готовых наборов под «130Pin LVDS с 8-ю каналами»-матрицу найти не удалось, поэтому пришлось немножечко-так погеморроиться со всем этим подключением.

Продумывая проект самостоятельной сборки монитора, помимо поиска самой матрицы, особое внимание нужно уделить типу подключения, самим проводам, плате-контроллеру (плата, конвертирующая сигнал с Вашего GPU непосредственно на TCON (тайминг-контроллер) самой матрицы), конструкции, на которую будет установлен каждый элемент, и подставке под монитор. В этой статье мы не будем рассматривать варианты с изменением родного TCON LCD-панели или использования матрицы без подсветки, что потребует дополнительных вложений и танцев со сборкой и совместимостью и лишь дополнительно осложнит проект.

Самыми непростыми пунктами в общем перечне задач будет поиск контроллера, матрицы и проводов, с помощью которых мы и будем подключать всё друг к другу. Я настоятельно советую Вам не предпринимать скоропоспешных покупок без четкого плана и понимания, как всё будет подключено друг к другу. Обязательно спланируйте сразу какую матрицу Вы планируете использовать, и какой контроллер сможет обеспечить все её функции. Не поленитесь подробно описать свой проект и обсудить возможность и совместимость контроллера с матрицей у продавцов этих комплектующих. Покупая контроллер, попросите проверить совместимость с планируемой матрицей и возможность поставки проводов, контроллера подсветки, платы с кнопками для управления меню и вообще всех дополнительных аксессуаров, необходимых для сборки монитора. Они почти всегда сумеют найти все необходимые платы и подскажут как и что подключать. Обладая планом по основным компонентам и соизмерив затраты с выгодой, можете приступать к заказу деталей. Рама, корпус и подставка — хоть и непростая на первый взгляд задача, но все же достаточно легко выполнимая. Раму могу посоветовать из алюминиевого профиля, которую Вам легко изготовят в любой багетной мастерской. Но я рекомендую обратиться к нам в FrameExpert.ru, потому что у нас есть весь профиль и багет, поставляемый в Россию, а также опыт и понимание в обоих вопросах. Подставку также легко можно будет раздобыть на барахолках, благо в наше время очень много мониторов вешается на кронштейнах. Единственная трудность может возникнуть при поиске пластины или короба, с помощью которого Вам придется совместить собранную панель с подставкой. Но, я уверен, что поиск и общение с мастерами по металлу на строительных рынках легко решит эту проблему.

Когда я воплощал свой проект в жизнь я не был так дальновиден. Увидев хорошее предложение по матрице и зная какие мониторы на её основе производятся, я легко приобрёл M270DAN02.3, не подозревая, что эта восьми-канальная панель имеет ряд особенностей. Продавец мне сообщил, что для подключения этой панели мне понадобится контроллер с четырьмя LVDS разъемами, коих на просторах всего aliexpress всего один: RT66. Не говоря о том, что этот контроллер я искал почти два дня и всерьёз напрягся, что таких вообще может не быть, дня четыре ушло на общение с продавцом и его проверку совместимости и возможности контроллера обеспечить 144гц в разрешении 2560x1440p. Как видно из характеристик контроллера, мне пришлось брать одну из топовых версий, которая может и в 4к в 60гц. Печально, что уже заказав контроллер я был неприятно удивлен тем фактом, что LVDS провода, используемые в мониторах, весьма уникальны и имеют мало общего с LVDS коннекторами в ноутбуках, на разборках которых я надеялся их найти. Но на Савке мне недвусмысленно намекнули, что все эти провода мне необходимо будет искать на том же aliexpress. Вновь достучавшись до продавцов с просьбой подобрать мне провода с оглядкой на модель матрицы и заказанного контроллера, меня ждало фиаско, и продавец сообщил, что у них таких проводов нет.

Определённое время у меня ушло на поиск и понимание распиновки этих самых проводов. Сама матрица имеет 4 LVDS разъёма: один 40-пиновый и три 30-пиновых по два канала на разъём. Распиновка на обоих концах: 0,5мм межконтактное расстояние у разъёма матрицы и 2мм при подключении к контроллеру. При том набор проводов должен был иметь 2 канала и поддержку 8 бит. Найти полное соответствие необходимым характеристикам не удавалось. Помимо единичных совпадений по ТТХ все они имели несоответствующую распиновку на стороне контроллера, что до поры до времени тоже вызывало определенные опасения. Благо на ebay мне удалось найти набор для подключения матрицы M270DAN01.0

Поискав документации на модели M270DAN01.0 и M270DAN02.3 и сравнив их разъемы и распиновку, я пришёл к радостному выводу, что это панели одной серии с почти одинаковыми подключениями. Разница между ними заключается лишь в том, что двумя дополнительными разъемами достигается этот дополнительный объём возросшей герцовки. Договорившись с продавцом, я попросил его собрать мне набор из двух комплектов проводов (т.к. их они продавали только в паре): 40+30 и 30+30; платы контроллера подсветки с проводами, платы с кнопками и ИК-приемником сигнала и пульта ДУ для удобства пользования. Единственной проблемой этих проводов было их соответствие другому контроллеру, который шёл в комплекте — MHD7021DX

Дождавшись проводов и дополнительной утвари, я мог приступать к сборке. Ожидая доставку, я занялся разбором подключения матрицы к контроллеру. Для этого пришлось на одном изображении разместить схему пинов согласно datasheet матрицы, фото с обозначениями пинов на платах контроллеров, отслеживая логику и сопоставляя значения друг с другом. Согласно характеристикам контроллера, который шёл комплектом с матрицей M270DAN01.3, его возможности ограничены 144гц в 1080p и 60гц в 1440p, что объясняется двумя разъемами и 4 каналами. Учитывая логику, по какому принципу собирается картинка на 144гц, можно было бы попробовать использовать MHD7021DX контроллер, установив подключения в 1-ый и 4-ый разъёмы (как подсказывает опыт). Однако, в таком случае возможности нашей матрицы были бы ограничены 60 герцами, и не факт, что матрица работала бы корректно без подключения 2-ого и 3-его разъёма.
Итак, забрав оставшиеся комплектующие и разбогатев на ноутбучный блок питания 12V/5A я приступил к сборке. Согласно документации к матрице LVDS каналы шли по порядку от первого до восьмого; от крайнего правого разъёма 30pin до крайнего левого разъёма 40pin. Согласно datasheet LCD панели, если смотреть на заднюю часть матрицы, то крайний левый разъём 40pin имеет номер 4, а крайний правый 30pin, соответственно, имеет первый номер. Контроллер же RT66 имеет пару двойных подключений 40pin + 30pin с двумя главными сорока-контактными разъемами с подачей питания и дополнительными функциями типа I/O. Первым в данном случае идет 40-пиновый разъём, последний — 30-пиновый. Исходя из логики А,B. (порты на плате контроллера) должны соответствовать Port 1, 2. (каналам в разъёмах, подключаемых к матрице). Собрав правильную компоновку по всем четырем LVDS портам, я получил следующую картину: Если разделить изображение пополам, то правая и левая часть были перепутаны, более того, каждые 2 строки пикселов были перепутаны местами по всей площади LCD панели. Если взять картинку, можно представить себе следующий результат:

⇒

Радовало то, что искажений по цветам и артефактов не было; разгон в 144гц уже заработал. Попробовав переставлять подключения в 30-пиновых разъёмах, мне удалось собрать картинку с перепутанной правой и левой частью, однако уже без перемешивания четных и нечетных строк. Используя метод подстановки, я пришел к выводу, что правильным должен быть обратный порядок подключения: 40pin разъём на матрице (именуемый 4-ым в datasheet) должен быть подключен к первому 40pin разъёму на плате контроллера и дальше по порядку. В итоге картина собралась и заработала, как и должна. Пара важных моментов:
1) Так как провода имеют соответствующее контроллеру MHD7021DX подключение, для RT66 нужно было поочередно каждый проводок ставить на новое соответствующее место. При первом подключении я резал колодку и парами ставил провода в нужные места. Однако, добрые знакомые люди посоветовали приобрести пластмассовые колодки BLD-40 под это подключение и собрать разъёмы по-людски/
2) В распиновке подключения контактов к матрице 13,14,28,29 контакты M270DAN02.3 матрицы в отличие от M270DAN01.0 не должны быть подключены. В противном случае Вы увидите тестовый режим матрицы с постоянно меняющейся разноцветной заливкой дисплея, с помощью которой можно будет проверить матрицу на наличие битых пикселов. Переключить режим и пользоваться нормально не получится, так что эти контакты оставьте свободными, как и говорится в документации к самой панели.

Собрав и проверив LCD панель, можно приступать к сборке монитора. На данном этапе каждый из Вас вполне самостоятельно сможет проявить креатив и оформить матрицу, как он сам захочет. Я лишь расскажу каким образом собирал сам. В качестве основной рамы я взял алюминиевый профиль Designer Moulding 29-x12. Цвет ширину и профиль можно взять любые из каталога. Я же остановился на матовом серебре, т.к. этот цвет соответствовал оттенку подставки для 24-дюймового монитора Dell, приобретенной на авито. В качестве основной крепежной пластины я использовал кусок нержавейки, имевшийся у меня в мастерской. Просверлив восемь дырок и закрепив пластину с помощью подвесной фурнитуры алюминиевых профилей, мне удалось прочно закрепить раму с матрицей на подставке. Для крепления контроллеров и всех плат я использовал кусок клееной фанеры, покрашенный в серебряный цвет. С помощью саморезов и изоленты закрепил все куски текстолита на деревянной основе. Все разъёмы были закрыты алюминиевым скотчем, плату с ИК-датчиком размещаем под рамой с помощью вспененного строительного скотча для удобства пользования с пульта. Для пущей красоты заднюю часть можно закрыть с помощью простого пластикового профиля и картона для паспарту.

Таким образом можно самому собрать аналог BenQ XL2730 с весьма неплохими характеристиками. Кстати, ввиду наличия родного TCON матрицы M270DAN02.3, в котором и находится информация о панели, таймингах и её названии, в Nvidia Control Panel или Crimson’овских настройках монитор как раз-таки будет называться XL2730. Во всяком случае, у меня было именно так. Проводя анализ затрат на весь этот проект, можно получить следующую сумму: 6000р. (матрица M270DAN02.3) + 6000р. (контроллер RT66) + 1000р. (блок питания) + 1000р. (комплект проводов и плат к матрице) + 500р. (колодки BLD-40) + 750р. (подставка Dell) + 2000р. (рама из алюминиевого профиля + фурнитура) = 17250 рублей. Плюс по мелочи из того, что у меня уже было: различные скотчи, балончик с краской, железная пластина и немного фурнитуры с набором простых домашних инструментов. Таким образом, удалось сэкономить в районе 10-12 тысяч в сравнении с покупкой из магазина и около 5 тысяч при рассматривании аналогичных вариантов с авито, что выглядит уже менее интересно. Однако, свой проект я реализовывал уже в период «демократизации» цен на такие устройства. К примеру, если задаться вопросом сборки ultrawide монитора с высокой частотой в разрешении 3440х1440p или собрать широкоформатную 4k панель (коих Вы сможете найти ворох на телевизорных разборках), как практикуют ушлые корейцы, в ближайшее время принесет куда большую выгоду. В этих случаях можно добиться большей экономии.

Как собрать монитор своими руками

СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

Главная — DIY (Сделай сам!) — Не пропадать же добру! — Как использовать дисплей вышедшего из строя ноутбука в качестве монитора или телевизора

Статья-руководство

Делаем монитор из дисплея ноутбука своими руками
Попутно получаем телевизор и медиаплеер

В этой статье будет рассмотрено применение дисплея "убитого" ноутбука в качестве монитора или телевизора, или того и другого одновременно. Впрочем, медиаплеером получившееся устройство тоже будет работать (воспроизведение файлов с флешки).

Будет рассмотрен типичный случай в пошаговом стиле, как получить такое чудо-устройство из, казалось бы, уже совсем ненужного дисплея.

Поскольку сделать из дисплея ноутбука обыкновенный монитор можно, но скучно; то будет сделан монитор в эко-стиле: с подставкой из природного материала.

(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

Вопрос становится всё более актуальным в связи с тем, что растёт количество "древних" ноутбуков у населения, вышедших из строя (ибо ничто не вечно), и пользователи интересуются, как можно использовать их комплектующие, сохранившие работоспособность.

Естественно, речь идёт о "приличных" дисплеях ноутбуков (на основе матриц типа TN и новее), а не на основе древних матриц с двойным сканированием или чёрно-белых матриц (увы, это — "покойники", реанимации не подлежат).

Исходный материал, разборка дисплея, определение его марки, поиск подходящего скалера

Итак, если Ваш ноутбук "дал дуба" настолько серьёзно, что ремонтировать его нет смысла, то он может быть донором запчастей для других устройств. Например, в этой статье рассматривалось применение тачпада от ноутбука.

Так выглядел ноутбук перед разборкой ( Roverbook Explorer KT6 , но это не суть важно, а только пример):

Самый "тяжелый" случай выхода из строя ноутбука — это гибель его материнской платы (именно это и случилось с ноутбуком на фото).

Купить материнку для старого ноутбука можно только на вторичном рынке, стоит она дорого, сколько проживёт — неизвестно, а гарантии никакой нет. Да и смысла оживлять такой ноутбук тоже, видимо нет.

Если при этом дисплей ноутбука остался жив-здоров, то ему можно дать "вторую жизнь".

Разборка дисплея и определение его марки

Первым делом надо разобрать дисплей и выяснить марку его матрицы.

Как разобрать ноутбук и его дисплей, лучше найти видео в интернете. Если нет такого видео именно для Вашей модели ноутбука, может найтись для аналогичной.

Как правило, лицевая и задняя панели дисплея (т.е. верхней крышки ноутбука) соединены и винтами, и защелками. Винты часто скрываются за небольшими резиновыми "пробками" с передней стороны дисплея и на боковых гранях.

Итак, мы разобрали дисплей, добрались до задней стороны матрицы, и теперь ищем её наименование.

Как правило, оно включает в себя одну или две цифры из числа, обозначающего размер диагонали.

Например, в этой статье рассматривается использование матрицы HT14X12 -101 (где 14 — размер диагонали).

Кроме наименования матрицы, очень часто указывается её программно-аппаратная версия. Эти данные тоже важны, разные версии могут быть несовместимы друг с другом.

Поиск подходящего скалера (устройства формирования изображения для передачи на матрицу)

Матрицы могут отличаться друг от друга массой параметров: типом интерфейса (TTL или LVDS), количеством каналов передачи данных (1-4), разрядностью канала (6 или 8 бит), количеством контактов в разъёме, его маркой и его расположением на дисплее, и, наконец, невидимой частью: протоколом передачи данных.

Из этого следует, что при поиске скалера для матрицы идеальный случай — это полное совпадение матрицы с той, которая объявлена совместимой со скалером.

Существуют также и "универсальные" скалеры, параметры которых могут настраиваться пользователем или продавцом перед отправкой пользователю. Но к ним дополнительно надо докупить кабель, совместимый с Вашей матрицей; да и не факт, что вся эта система успешно заработает (требуется крайне внимательно изучить вопрос совместимости).

Некоторые скалеры настраиваются под конкретный дисплей загрузкой соответствующей прошивки, но от задачи поиска совместимого кабеля "скалер-матрица" это не освобождает.

Если именно для Вашей матрицы не нашлось совместимого скалера, то есть смысл найти матрицы, совместимые с Вашей, и уже для них искать скалер.

Поиск скалера на Алиэкспресс целесообразно проводить по наименованию матрицы. В результатах поиска будут как сами матрицы, так скалеры для них; дальше уже вручную отделяем котлеты от мух.

И пару слов о том, что такое LVDS (Low- V oltage D ifferential S ignaling). Это — даже и не интерфейс, как таковой; ибо для него не оговаривается порядок передачи данных, тип разъёма и т.п.

LVDS — это способ передачи данных по двум линиям в противофазе (может быть несколько пар таких линий), и не более того. Он был разработан для высокоскоростной передачи данных по простым медным линиям (обычно по витой паре).

Итак, счастье Вам улыбнулось, и совместимый скалер нашелся.

В нашем случае скалер выглядит так:

Именуется скалер ZS.63W.A8R00 (обозначено на верхней стороне главной платы). Наименование скалера может быть важно для поиска прошивок, если вдруг возникнет такая необходимость. Скалер совместим не только с требуемой матрицей HT14X12, но и с близкими "родственниками" — HT14X1 1 и HT14X1 3 .

Комплект скалера состоит из 4-х плат: основной платы (это и есть скалер), платы управления (с кнопками), платы инвертора (формирует высоковольтное напряжение для лампы подсветки CCFL ), платы IR- приёмника и индикации. Последняя плата видна на фото плохо, так как повёрнута ребром (далее в статье будет хорошее фото).

Кроме того, в комплект входит пульт дистанционного управления:

Плата инвертора в комплекте оказалась значительно крупнее собственной платы дисплея, и поместить её на место родной платы не получится. На следующем фото — инвертор из комплекта рядом с собственным инвертором дисплея:

Значит, нас ждёт ещё одна операция — определение цоколёвки разъёма собственного инвертора дисплея (высоковольтного преобразователя) и его подключение к скалеру.

Найти землю и питание можно относительно легко (кстати, они могут запараллелены на несколько контактов); а с управляющими сигналами придётся разбираться методом "научного тыка". Наиболее сложная часть этой работы — определение контакта управления яркостью. Особенно осложняется она тем, что неизвестен даже способ управления — с помощью ШИМ или с помощью изменения уровня постоянного напряжения.

Но, в принципе, задача решаемая. Основное отличие контакта управления яркостью от контакта включения/выключения состоит в том, что с помощью контакта вкл/выкл можно полностью выключить дисплей (как правило, низким уровнем); а с помощью контакта управления яркостью — нельзя (минимальная яркость — не нулевая). Как правило, управление яркостью осуществляется по принципу "чем больше напряжение, тем выше яркость" (бывает и наоборот, но редко).

При подаче управляющих сигналов нельзя превышать 5 В!

В рассматриваемом случае инвертор скалера имеет 15-контактный разъём, но большинство контактов не используется.

Первое пробное подключение инвертора делаем без подключения управляющих сигналов (только питание) и следим за реакцией дисплея.

Если он зажегся — то хорошо.

Если нет — то поочерёдно подаём на остальные контакты через 200 Ом логический 0 и 1 (т.е. 0 В и 5 В).

Как минимум, надо найти контакт, управляющий включением/выключением инвертора.

После этого, скорее всего, останется неопределённым только один контакт — он и будет контактом управления яркостью.

Затем пробуем с помощью переменного резистора менять потенциал на этом контакте в пределах 0 — 5 В (дополнительно подключаем резистор 200 Ом к среднему отводу переменного резистора во избежание К.З.). Если яркость подсветки меняется, то всё хорошо.

Если яркость не меняется, и остались вдруг ещё не определённые контакты, то пробуем менять потенциал поочерёдно на них; пока не найдём нужный контакт.

В принципе, можно со всем этим не возиться, а подключить комплектный инвертор вместо "родного", установив комплектный инвертор снаружи.

Но использование "родного" инвертора — более изящное техническое решение; избавляющее, к тому же, и от решения конструктивных проблем с размещением комплектного инвертора.

Дальше приступаем к механической части работы.

Изготовление деревянной подставки из природных материалов и оформление конструкции

Эта глава предназначена только для варианта оформления монитора в эко-стиле; и, кто не собирается этому стилю следовать, может эту главу пропустить.

Наиболее эстетичный материал для подставки — это, конечно же, берёза.

Необходимо добыть три отрезка берёзовых веток средней толщины. В данном случае были использованы два отрезка диаметром около 3 см и один — диаметром 2 см (впоследствии забракованный и заменённый тоже на отрезок толщиной 3 см).

При добыче дерева соблюдаем природоохранное законодательство: ветки отпиливаем только от поваленных стволов или погибших деревьев, но выбираем только те из них, которые не соприкасаются с землёй. Те ветки, которые долго лежали на земле, — слишком влажные и могут быть с начавшимися процессами гниения.

Но даже с соблюдением законодательства стараемся не попадаться на глаза лесникам. Одно дело — соблюсти закон, а совсем другое — оправдаться, что ты его соблюдал. 🙂

Целесообразно заготовить материал с запасом, так как в процессе сушки могут образоваться дефекты (отслаивание коры; именно по этой причине был забракован один из отрезков берёзы).

Сушка должна проводиться в тёплом месте без излишней влажности (например, дома). Продолжительность сушки — не менее месяца.

Далее от лучших экземпляров добытого материала отпиливаем три куска равной длины, чтобы они образовали в процессе сборки примерно равносторонний треугольник.

Два куска отпиливаем со скосами в месте их будущего сочленения.

Качество коры на разных сторонах этих заготовок может быть разным. Обычно южная сторона стволов и сучков — более светлая и красивая. Желательно, чтобы при сборке эта сторона оказалась верхней или обращённой к пользователю.

Идеальный материал — со светлой корой со всех сторон.

Если на заготовках имеется небольшое отслоение коры (обнаруживаемое на ощупь), то это поправимо: протыкаем место отслоения толстой иглой, а затем с помощью шприца с тонкой иглой закачиваем туда "Супер-клей" в небольшом количестве.

Если отслоение коры — обширное, то материал забраковываем и ищем новый.

И, наконец, собираем полностью подставку монитора:

Одна из жердочек привернута к двум другим сверху. Именно к ней будет прикреплён дисплей, чтобы он был приподнят над поверхностью стола для удобства наблюдения.

Теперь надо найти подходящий корпус для скалера и разместить скалер на опоре.

Наилучшим корпусом для размещения скалера оказалась жесткая пластиковая коробка из-под видеокассеты. Если у Вас остались видеокассеты в таких коробках, то берегите их — пригодятся для рукоделия!

Сверлим и выпиливаем в коробке нужные отверстия для разъёмов и крепежа скалера, и устанавливаем его в корпус:

И всё было бы хорошо, но в такой конфигурации не хватало длины сигнального кабеля от матрицы, чтобы дотянуться до соответствующего разъёма скалера.

Чтобы он дотянулся, пришлось сделать корпус для скалера более узким, для чего он был распилен вдоль.

Вообще, надо сказать, что малая длина комплектных кабелей интерфейса матрицы может быть практически всеобщей проблемой. Я даже подозреваю, что в большинстве случаев из-за ограниченной длины кабелей придётся скалер прикреплять прямо к крышке матрицы, без возможности установки в отдельном корпусе.

Вот как корпус для скалера и его внутреннее убранство выглядели после распилки корпуса вдоль:

Плату с кнопками располагаем сверху корпуса. Она в процессе пользования нам нужна будет редко; основное управление пойдёт от пульта ДУ.

Три боковых разъёма RCA (слева на фото) остались недоступными. Это — композитный видео-выход и сопутствующие аудио-каналы. Трудно себе представить, для чего они могут практически пригодиться.

IR -приёмник и светодиод индикации располагаем в корпусе дисплея. Это не всегда будет возможно, но в рассматриваемом случае всё получилось идеально.

Сначала выпаиваем с платы IR- приёмника всё, что на ней есть:

IR приёмник с этой платы был установлен на месте микрофона на задней крышке дисплея:

Нижняя часть крышки с IR- приёмником в увеличенном виде:

Окошко для IR-приёмника я заклеил прозрачным пластиком от какой-то упаковки.

Индикаторный светодиод я вставил на переднюю рамку дисплея таким образом, чтобы он после сборки оказался под ИК-приёмником:

Нижняя часть в увеличенном виде и с наклоном:

Теперь всё это собираем воедино:

Уф-ф-ф. Теперь осталось разобраться, что же в конце концов получилось из этой затеи. Об этом — в следующей главе.

Тестирование монитора (и телевизора "в одном флаконе") из дисплея ноутбука

Сразу надо сказать, что результаты тестов относятся только к данной связке скалер+матрица. Этот же скалер с другой матрицей может дать другие результаты, и наоборот: другой скалер с этой матрицей мог бы работать по-другому. А если взять другой скалер и другую матрицу одновременно, то потребуется просто другой обзор!

Работа в качестве монитора

Испытания показали полную пригодность получившейся конструкции в плане механики; хотя, возможно, стоило бы опору сделать более тяжёлой, а переднюю планку (к которой прикреплён дисплей) на несколько сантиметров отодвинуть дальше от края для повышения устойчивости.

Разрешение матрицы 1024*768 — это, конечно, не комильфо; но мы здесь рассматриваем только пример, как всё можно оформить. Возможно, у кого-то будет задача реанимации более современной матрицы со светодиодной подсветкой, что даст лучший результат; а заодно избавит от работ с инвертором (который при светодиодной подсветке не требуется).

Выяснились некоторые особенности и проблемы.

Оказалось, что регулировка яркости производится чисто цифровым путём, без изменения яркости лампы подсветки. В результате, при попытке повысить яркость экрана, тёмные участки изображения, действительно, становятся светлее; но светлые участки при этом уходят в пересвет, что ухудшает восприятие картинки.

Что касается собственно яркости экрана, то она оказалась близка к минимальной. Напряжение на контакте управления яркостью инвертора составило всего лишь 0.15 В, что ненамного выше нуля (т.е. минимальной яркости).

Способ управления яркостью изменить нельзя, но сам уровень яркости подсветки изменить можно через инженерное (сервисное) меню скалера. Оно оказалось идентичным меню популярной модели скалера 3663 (видимо, родственники).

Вызов сервисного меню производится последовательностью нажатия кнопок на ПДУ: Input — 2 — 5 — 8 — 0 . Далее в появившемся меню — "Special set" -> "BackLight".

На максимум желательно яркость подсветки не устанавливать (инвертор имеет плохой теплоотвод); я установил на 25 (из 100), этого достаточно.

Следующая проблема: некорректная работа получившегося монитора при задании на компьютере родного разрешения матрицы 1024*768 (при котором должно быть наилучшее качество изображения).

Изображение при этом получается узким, сильно не доходящим до краёв матрицы.

Эту проблему, хотя и "криво", но можно решить установкой другого разрешения (не родного). Варианты различаются в зависимости от способа подключения компьютера: через вход VGA или HDMI .

При работе со входа VGA подходящим оказалось разрешение 1280*1024. Правда, при этом наблюдаются геометрические искажения фигур (круг выглядит не совсем круглым), но зато изображение занимает всю площадь дисплея.

При подключении через HDMI подходящими оказались разрешения 1280*720 и 1920*1080. При этом геометрические искажения стали, правда, ещё больше, чем при подключении по VGA.

Работа в качестве телевизора

Для работы в качестве телевизора к скалеру надо подключить компьютерные колонки; либо можно подключить наушники к линейному выходу скалера.

Кстати, как телевизор он успешно принимает цифровые каналы DVB-T2 , что очень любезно с его стороны.

При работе этого монитора в качестве телевизора оказалось, что он не реагирует на команды изменения пропорций изображения (16:9 или 4:3). Картинка при подаче любой из этих команд не меняется совсем никак. Соответственно, если на каких-то телеканалах геометрия изображения правильная, то это хорошо. А если неправильная — то это непоправимо (как на представленной фотографии с заметно удлинёнными спортсменками).

Пора перейти к итогам!

Окончательный диагноз

Итак, применить дисплей ноутбука как монитор (телевизор) — вполне возможно. Конечно, это потребует от пользователя умения хорошо работать руками и инструментами; особенно в случаях, когда хочется сделать что-то оригинальное (как в рассмотренном примере).

Тем не менее, повозиться с решением этой задачи очень даже стоит: в итоге не только получится полезное в хозяйстве изделие, но и хотя бы немного улучшится экология (работоспособная вещь не будет выброшена).

Дополнительная полезность переделки дисплея ноутбука в телевизор состоит в том, что получившийся телевизор будет малогабаритным, а выбор таких моделей на рынке — крайне скудный.

Что касается недостатков получившегося из ноутбука монитора (телевизора), то, повторюсь, они относятся только к рассмотренной связке матрицы и скалера. Надеюсь, что в других случаях ситуация будет лучше (хотя и описанный в материале вариант тоже вполне применим, особенно — в качестве телевизора).

И пара слов о "цене вопроса".

Применённый в рассмотренном случае скалер стоил на Алиэкпресс $24 (ссылка), и это — наиболее типовая цена большинства скалеров. Разве что без пульта дистанционного управления будет дешевле; но без него можно обойтись только в том случае, если Вы собираетесь применить дисплей в качестве монитора. Для применения в качестве телевизора пульт ДУ обязателен!

Весь раздел "Сделай сам! ( DIY) " — здесь.

Ваш Доктор.
31 марта 2023 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

Теплый ламповый дисплей. Собираем монитор из электронно-лучевой трубки

На­вер­няка все видели часы на элек­трон­но‑лучевых труб­ках или экра­нах осциллог­рафов. Пос­ле неоно­вых часов это, навер­ное, сле­дующая по популяр­ности лам­повая замороч­ка. Обыч­но, кро­ме цифер­бла­та и нес­коль­ких цифр, на него ничего не выводят, и это таки не слу­чай­но! Собс­твен­но, о при­чинах дан­ного явле­ния мы и будем даль­ше мно­го говорить, а так­же обсу­дим те осо­бен­ности тру­бок и схе­мотех­ники, о которых обыч­но в интерне­те не пишут.

На­зывать ради­олам­пы труб­ками, элек­трон­ными труб­ками, ваку­умны­ми труб­ками и кла­пана­ми без­гра­мот­но. Прос­какива­ют такие наз­вания обыч­но по вине горе‑перевод­чиков, одна­ко в слу­чае элек­трон­но‑лучевых тру­бок и рен­тге­нов­ских тру­бок наз­вание плот­но уко­рени­лось и теперь общепри­нято. Такие дела.

Электронно-лучевая трубка

Элек­трон­но‑лучевые труб­ки, пожалуй, самые слож­ные ради­олам­пы в пла­не устрой­ства и управле­ния. Пред­назна­чены они, как нес­ложно догадать­ся, для вывода изоб­ражения. Здесь и далее мы будем говорить толь­ко об осциллог­рафичес­ких труб­ках с элек­трос­татичес­кой фокуси­ров­кой и элек­трос­татичес­ким откло­нени­ем.

Как все‑таки работа­ет такая лам­па? Элек­тро­ны испуска­ются катодом, пос­ле чего про­ходят через сис­тему фокуси­ров­ки, которая в прос­тей­шем слу­чае сос­тоит из трех элек­тро­дов, как на рисун­ке выше. Пер­вый элек­трод управля­ет яркостью, вто­рой фокуси­ров­кой, а тре­тий, уско­ряющий, отве­чает за астигма­тизм. Пос­ле это­го пучок про­лета­ет через две пары откло­няющих элек­тро­дов, отве­чающих за горизон­таль­ное и вер­тикаль­ное откло­нение.

За­тем элек­тро­ны долета­ют до слоя люмино­фора и зас­тавля­ют его све­тить­ся. Если фокуси­ров­ка нас­тро­ена, то на экра­не горит точ­ка, положе­ние которой опре­деля­ется нап­ряжени­ем на откло­няющих элек­тро­дах. Изме­няя это нап­ряжение, мы можем выводить изоб­ражение. Но это все общие сло­ва, теперь перей­дем к кон­кре­тике, о которой обыч­но не пишут, раз­ве что на темати­чес­ких форумах.

Выбор трубки

Для экспе­римен­тов я выб­рал труб­ку 6ЛО1И. Мотиви­рова­ла меня ее низ­кая сто­имость (мне этот девайс обо­шел­ся в 400 руб­лей) и ее ком­пак­тность.

6ЛО1И

Од­нако уже во вре­мя сбор­ки и нас­трой­ки я осоз­нал, нас­коль­ко это пло­хой выбор, ведь имен­но из‑за исполь­зования 6ЛО1И я стол­кнул­ся с таким количес­твом труд­ностей. А дело в том, что у труб­ки есть такой показа­тель, как чувс­тви­тель­ность откло­няющей сис­темы. Изме­ряет­ся она в мил­лимет­рах на вольт, и у 6ЛО1И это зна­чение сос­тавля­ет око­ло 0,15 мм/В, для оси X — чуть мень­ше, для оси Y — чуть боль­ше. Такая чувс­тви­тель­ность край­не низ­кая, и для дви­жения луча по горизон­тали от левого края экра­на до пра­вого нуж­но поряд­ка 250 В, а по вер­тикали око­ло 200 В. Это доволь­но мно­го и тре­бует от виде­оуси­лите­ля очень хороше­го быс­тро­дей­ствия. Собс­твен­но, если пос­мотреть, что имен­но выпус­кала про­мыш­ленность на этих труб­ках, то ста­новит­ся ясно, что это были «показо­мет­ры» с шириной полосы не более нес­коль­ких десят­ков килогерц, нап­ример ОМШ-3М.

Здесь, прав­да, мож­но нем­ного схит­рить и понизить анод­ное нап­ряжение на труб­ке с пас­пор­тно­го 1200 В до, ска­жем, 700–1000 В. Яркость при этом сни­зит­ся, а чувс­тви­тель­ность откло­няющей сис­темы замет­но воз­растет, и в дан­ном слу­чае это разум­ный ком­про­мисс. В общем, советую взять труб­ку поп­рилич­нее — это силь­но упростит ковыря­ния с виде­оуси­лите­лем.
Но есть у 6ЛО1И и дос­тоинс­тва: устрой­ство ее нес­ложное, поэто­му и схе­ма питания у нее прос­тая.

Питание и обвязка трубки

Пе­ред тем как изоб­ретать свой велоси­пед, неп­лохо бы озна­комить­ся с уже изоб­ретен­ными вари­анта­ми. По уму, конеч­но, сто­ило бы соб­рать для анод­ного нап­ряжения импуль­сник со ста­били­заци­ей. Но пос­коль­ку для накала нуж­но 6,3 В, а в осциллог­рафичес­ких труб­ках боль­шая часть высоко­го нап­ряжения пода­ется на катод, то есть потен­циал катода око­ло –900 В, источник питания накала дол­жен быть надеж­но изо­лиро­ван от мас­сы. Про­ще все­го про­вер­нуть этот финт, исполь­зуя накаль­ную обмотку.

А раз уж нуж­на накаль­ная обмотка, зна­чит, тран­сфор­матор будет содер­жать и анод­ную обмотку, поэто­му высокое нап­ряжение мож­но получить умно­жите­лем. Как говорит­ся, 1000 В — это все­го лишь три раза по 330 В. Поэто­му, вдох­новив­шись про­ектом прос­того осциллог­рафа на 6ЛО1И, я раз­работал свою схе­му, в которой от исходной остался толь­ко кон­цепт.

warning

Раз­ность потен­циалов меж­ду положи­тель­ным и отри­цатель­ным пле­чами источни­ка питания пре­выша­ет 1000 В! Удар таким нап­ряжени­ем смер­тель­но опа­сен, а кро­ме того, это очень боль­но. Поэто­му будь край­не вни­мате­лен и осто­рожен! А если нет опы­та в работе с высоким нап­ряжени­ем, воз­можно, луч­ше и не свя­зывать­ся с этим бло­ком питания. Я пре­дуп­редил.

Схе­ма бло­ка питания и обвязки 6ЛО1И

Ос­новой бло­ка питания слу­жит 30-ват­тный торо­идаль­ный тран­сфор­матор с дву­мя обмотка­ми, накаль­ной и анод­ной. Анод­ная обмотка выда­ет 235 В, которые пос­тупа­ют на вып­рямитель и ум­ножитель. Вып­рямитель при­менен одно­полу­пери­одный, так как он хорошо сочета­ется с умно­жите­лем, а токи пот­ребле­ния схе­мы око­ло 0,5 мА. На выходе вып­рямите­ля получа­ем око­ло +330 В. На выходе умно­жите­ля име­ем, соот­ветс­твен­но, око­ло –660 В, что в сум­ме дает нам 1000 В — впол­не дос­таточ­ное нап­ряжение для работы труб­ки.

Об­рати вни­мание на резис­торы, шун­тиру­ющие кон­денса­торы вып­рямите­ля и умно­жите­ля: они могут сущес­твен­но прод­лить твою жизнь, пос­коль­ку кон­денса­торы — шту­ка ковар­ная (см. пре­дуп­режде­ние). Вооб­ще говоря, нес­мотря на пас­пор­тное анод­ное нап­ряжение 1200 В, 6ЛО1И работа­ет и от 1000 В, и даже от 500 В. При этом повыша­ется чувс­тви­тель­ность откло­няющей сис­темы и сни­жает­ся яркость све­чения.

При 1000 В яркость впол­не при­лич­ная. Обвязка самой 6ЛО1И впол­не стан­дар­тная, как и в упо­мяну­том выше про­екте. Сто­ит так­же обра­тить вни­мание, что к обще­му про­воду под­клю­чен не выход вып­рямите­ля, а сред­няя точ­ка делите­ля на резис­торах R5/R6. Это нуж­но, что­бы при­под­нять нап­ряжение на откло­няющих элек­тро­дах при исполь­зовании окон­чатель­ного вари­анта виде­оуси­лите­ля.

Де­ло в том, что нап­ряжение на вто­ром ано­де (астигма­тизм) дол­жно быть чуть ниже, чем на откло­няющих элек­тро­дах. Если нап­ряжение на них низ­ковато, то и на вто­ром ано­де его при­дет­ся занижать, в резуль­тате пада­ет яркость, исполь­зование же делите­ля поз­воля­ет обой­ти эту проб­лему. Да, нас­трой­ки яркости, фокуса и астигма­тиз­ма вли­яют друг на дру­га. Если вклю­чить устрой­ство на этом эта­пе, пос­ле прог­рева на экра­не появит­ся точ­ка, которую мож­но сфо­куси­ровать. Сиг­нал пода­ется на откло­няющие плас­тины, выводы 10, 11 опре­деля­ют откло­нение по оси Y, выводы 7, 8 — откло­нение по оси X. Теперь перей­дем к виде­оуси­лите­лю.

6ЛО1И с бло­ком питания и обвязкой

Видеоусилитель

Од­но из луч­ших решений для пос­тро­ения виде­оуси­лите­ля — диф­ферен­циаль­ный кас­кад. При про­чих рав­ных такой кас­кад поз­воля­ет получить в два раза боль­ший раз­мах выход­ного сиг­нала, а учи­тывая, что откло­няющие плас­тины сим­метрич­ны, диф­ферен­циаль­ный кас­кад нап­рашива­ется сам собой. В боль­шинс­тве опи­сан­ных в интерне­те конс­трук­ций, выводя­щих изоб­ражение на осциллог­рафичес­кую труб­ку, исполь­зует­ся прос­тей­ший диф­ферен­циаль­ный кас­кад на маломощ­ных высоко­воль­тных тран­зисто­рах, нап­ример как здесь. С него я и начал.

Ис­ходный вари­ант виде­оуси­лите­ля

Од­нако это решение неудоб­но, так как тре­бует допол­нитель­ного сме­щения на базу пер­вого тран­зисто­ра, в про­тив­ном слу­чае кас­кад работа­ет в нелиней­ном режиме, что совер­шенно неп­рием­лемо. Хотя если хочет­ся пос­мотреть фи­гуры Лис­сажу, а в качес­тве источни­ка сиг­нала исполь­зовать завод­ской ГСС, где мож­но задать сме­щение в пару вольт отно­ситель­но зем­ли, то такое решение впол­не рабочее. Изба­вить­ся от необ­ходимос­ти внеш­него сме­щения мож­но, исполь­зуя дву­поляр­ное питание, что я и сде­лал.

Прос­тей­ший вари­ант виде­оуси­лите­ля

Уси­литель Y-канала иден­тичен. Как видишь, здесь появил­ся еще один источник питания — 5 В, это усложня­ет блок питания, но реша­ет проб­лему сме­щения, поэто­му на вход мож­но подавать сиг­нал непос­редс­твен­но с ЦАПа. Этот вари­ант уси­лите­ля чрез­вычай­но прост и под­ходит для экспе­римен­тов с труб­кой, одна­ко име­ет сущес­твен­ные огра­ниче­ния. И это в пер­вую оче­редь быс­тро­дей­ствие. Так, полоса про­пус­кания дан­ного уси­лите­ля будет око­ло 10 кГц, и выше этой час­тоты уси­ление дос­таточ­но быс­тро сни­жает­ся.

И что с того, спро­сишь ты? А из это­го сле­дует, что количес­тво сем­плов ЦАПа будет огра­ниче­но полосой про­пус­кания, что, в свою оче­редь, будет огра­ничи­вать раз­мер изоб­ражения (количес­тво точек), которое мож­но отри­совать без мер­цания. В дан­ном слу­чае количес­тво точек будет поряд­ка 500. А если под­нять час­тоту ЦАП, то изоб­ражение будет иска­жать­ся.

С дру­гой сто­роны, нес­коль­ко сотен точек впол­не дос­таточ­но для отри­сов­ки цифер­бла­та и стре­лок, нес­ложной геомет­ричес­кой кар­тинки или тех же фигур Лис­сажу. Собс­твен­но, в боль­шинс­тве конс­трук­ций подоб­ное изоб­ражение и выводят. А что делать, если мы хотим боль­шего, нап­ример вывес­ти на экран дос­таточ­но слож­ную кар­тинку в пару десят­ков тысяч точек? Для это­го при­дет­ся под­нимать быс­тро­дей­ствие, и самый прос­той спо­соб это сде­лать — под­нять токи выход­ного кас­када.

Кро­ме того, сто­ит иметь в виду, что кол­лектор­ные резис­торы вмес­те с емкостью откло­няющей сис­темы и выход­ной емкостью тран­зисто­ра обра­зуют RC ФНЧ, час­тоту сре­за которо­го мож­но при­мер­но при­кинуть, взяв емкость, ска­жем, 15 пФ. На прак­тике получа­ется замет­но хуже, чем в теории, ну да это как всег­да. Для резис­торов 220К получа­ется зна­чение 48,25 кГц, а для резис­торов 3К уже 3,54 МГц — то, что надо.

Нес­коль­ко усложним схе­му, исполь­зовав кас­кодное вклю­чение тран­зисто­ров. Такое вклю­чение поз­воля­ет сде­лать схе­му менее кри­тич­ной к парамет­рам высоко­воль­тных тран­зисто­ров. В целом кас­код работа­ет как иде­али­зиро­ван­ный кас­кад с общим эмит­тером. Нас, конеч­но, это не спа­сет, пос­коль­ку мы все рав­но упремся в парамет­ры труб­ки, зато поз­волит исполь­зовать дешевые высоко­воль­тные тран­зисто­ры в вер­хнем пле­че, нап­ример MJE13003, MJE13005. Одна­ко луч­ше все‑таки 2SC2611 или КТ940А.

Кро­ме того, добавим источник тока в эмит­терные цепи — так и работа­ет луч­ше, и нас­тра­ивать гораз­до удоб­нее. А сверх того на вход пос­тавим исто­ковые пов­торите­ли, что­бы не шун­тировать ЦАП. В пер­вом вари­анте схе­мы их не было, одна­ко ока­залось, что уси­литель замет­но шун­тировал ЦАП и силь­но про­сажи­вал нап­ряжение, потому пов­торите­ли приш­лось добавить.

Схе­ма виде­оуси­лите­ля

Дан­ный уси­литель обес­печива­ет полосу око­ло 1,5 МГц при раз­махе сиг­нала на выходе каж­дого пле­ча 75 В и уси­лении око­ло 15. При этом замена тран­зисто­ров на MJE13005 дает при­мер­но такой же резуль­тат, и улуч­шить его малыми уси­лиями уже не получит­ся. Нас­трой­ка уси­лите­ля сво­дит­ся к подс­трой­ке источни­ков тока резис­торами RV2 и RV5: нуж­но добить­ся на кол­лекто­рах тран­зисто­ров Q2, Q5, Q7, Q10 нап­ряжения чуть выше полови­ны питания (око­ло 120 В), а так­же к под­бору кон­денса­торов час­тотной кор­рекции С3, С6, С9, С12.

Сто­ит заметить, что раз мы собира­ем не осциллог­раф, а монитор, то добивать­ся ров­ной АЧХ уси­лите­ля — не опти­маль­ное решение. Поэто­му под­бор кон­денса­торов удоб­но вес­ти, смот­ря на качес­тво изоб­ражения, добива­ясь минималь­ных арте­фак­тов. Методи­ка под­бора кон­денса­торов доволь­но прос­тая — начав с заведо­мо мень­шей емкости, нап­ример 1 нФ, необ­ходимо пос­ледова­тель­но уве­личи­вать емкость в два раза, наб­людая изме­нения изоб­ражения. Ког­да емкость ока­жет­ся чрез­мерной, начинай ее умень­шать на полови­ну пре­дыду­щего шага, таким обра­зом шагов за пять мож­но подоб­рать нуж­ное зна­чение. Обра­ти вни­мание, что эмит­терные резис­торы в каналах X и Y раз­личны и кон­денса­торы кор­рекции, соот­ветс­твен­но, тоже. Токи тран­зисто­ров так­же мож­но нас­тра­ивать, ори­енти­руясь на изоб­ражение.

Конс­трук­ция получи­лась дос­таточ­но слож­ной (12 тран­зисто­ров), а еще она замет­но гре­ется, поэто­му нужен хороший ради­атор. Мой, конеч­но, дико избы­точен, но он мне попал­ся под руку и под­ходил по раз­мерам. Резис­торы в кол­лектор­ной цепи так­же силь­но гре­ются, поэто­му надо взять пятиват­тные (не про­волоч­ные!). Хорошо, уси­литель есть, теперь нужен источник сиг­нала.

Внеш­ний вид виде­оуси­лите­ля

C точ­ки зре­ния соот­ношения цена/быс­тро­дей­ствие луч­шее решение — R-2R ЦАП. Пер­воначаль­но я пла­ниро­вал исполь­зовать Blue Pill как источник сиг­нала, и в этом слу­чае мож­но задей­ство­вать целый порт сра­зу на 2 ЦАПа (каналы X и Y). Одна­ко, ори­енти­руясь на дан­ный про­ект, я решил при­менить сдви­говые регис­тры 74HC59. В пла­не быс­тро­дей­ствия мы ничего не теря­ем, так как GPIO в stm32f103 работа­ют с час­тотой око­ло 2 МГц, и то при пря­мой записи в регис­тры, через обер­тки получа­ется нес­коль­ко мед­леннее. А вот шина SPI недур­но работа­ет на час­тоте 32 МГц, и ито­ге для двух 8-бит­ных каналов получа­ем 2 мегасем­пла в секун­ду, при этом ЦАП мож­но исполь­зовать незави­симо с дру­гими источни­ками сиг­нала. А кро­ме того, ЦАП на 74HC595 выда­ет сиг­нал до 5 В, что, учи­тывая низ­кую чувс­тви­тель­ность труб­ки, нам толь­ко на руку.

Схе­ма ЦАПа

Сна­чала, конеч­но, схем­ка была поп­роще, в ней при­сутс­тво­вали толь­ко сдви­говые регис­тры. Мик­рокон­трол­лер писал в SPI два бай­та, а потом дер­гал нож­ку RCLK, и все было хорошо, все работа­ло. Потом мне захоте­лось выводить мас­сивы поболь­ше, которые не помеща­лись в память кон­трол­лера, и тут было два вари­анта: при­ладить к кон­трол­леру флеш­ку или под­клю­чить к ком­пу через USB/SPI. Я выб­рал вто­рой вари­ант, а в качес­тве USB/SPI исполь­зовал FT232H.

Это самый быс­трый USB/SPI из мне извес­тных, а кро­ме того, его мож­но при­обрести в виде готово­го модуля за тер­пимые день­ги (ну, некото­рое вре­мя назад так и было). Одна­ко у FT232H есть та же проб­лема, что и у кон­трол­лера SPI: порт работа­ет быс­тро, а GPIO мед­ленно, при­чем гораз­до мед­леннее, чем в кон­трол­лере, поэто­му дер­гать нож­ку регис­тра на каж­дые два бай­та неразум­но. Приш­лось малой кровью допилить недоSPI 74HC595 до «поч­ти SPI». Идея дос­таточ­но прос­та: надо счи­тать так­товые импуль­сы и каж­дый 16-й дер­гать RCLK. Для это­го соб­ран делитель на 16 на четырех D-триг­герах. А что­бы знать, отку­да счи­тать импуль­сы, по сиг­налу CS про­исхо­дит уста­нов­ка триг­геров, что сра­баты­вает как син­хро­низа­ция.

Ко­неч­но, делитель про­ще было соб­рать на 74HC4040, но это как‑нибудь в дру­гой раз. Так или ина­че, мы получи­ли ЦАП, спо­соб­ный выдавать до 2 мегасем­плов в секун­ду, при­чем его ско­ростью мож­но управлять, меняя ско­рость шины SPI. О резис­торах мож­но ска­зать, что исполь­зовать резис­торы одно­го номина­ла удоб­но: получа­ешь пра­виль­ное соот­ношение соп­ротив­лений 1/2. В прин­ципе, мож­но сэконо­мить и исполь­зовать резис­торы 5К1 и 10К. Нем­ного пос­тра­дает линей­ность, что на глаз поч­ти незамет­но, впро­чем, эко­номия копе­ечная и того не сто­ит.

Внеш­ний вид соб­ранно­го DAC

Blue Pill и фигуры Лиссажу

Ана­лого­вая часть соб­рана, и ЦАП у нас есть. Вре­мя про­верить, как оно работа­ет. Самый прос­той тес­товый сиг­нал для соз­дания изоб­ражения — это два синуса с раз­ными час­тотами или фазами. Про­ще все­го такой сиг­нал взять с ГСС и подать на вхо­ды виде­оуси­лите­ля, одна­ко если ГСС под рукой нет, то сиг­нал мож­но сге­нери­ровать в мик­рокон­трол­лере бук­валь­но нес­коль­кими десят­ками строк.

Ге­нери­ровать синус в мик­рокон­трол­лере мож­но тре­мя спо­соба­ми. Во‑пер­вых, исполь­зуя биб­лиоте­ку math. h и фун­кцию sin( ) , одна­ко это далеко не луч­ший вари­ант по быс­тро­дей­ствию и рас­ходова­нию ресур­сов. Работа с пла­вающей точ­кой — это не то, для чего пред­назна­чены мик­рокон­трол­леры, впро­чем, дан­ный метод работа­ет. Дру­гой дос­таточ­но инте­рес­ный вари­ант генера­ции синуса — на осно­ве раз­нос­тных схем — упо­мина­ется здесь. Урав­нения там дос­таточ­но прос­тые, и с пер­вого взгля­да даже не ска­жешь, что на выходе получа­ется синус.

Здесь R — это кон­стан­та. На осоз­нание вывода этих фор­мул меня не хва­тило, впро­чем, даже в момент окон­чания уни­вера гра­ница моих матема­тичес­ких спо­соб­ностей лежала где‑то в рай­оне дивер­генции гра­диен­та, а с тех пор ста­ло толь­ко хуже. Но при реали­зации в целочис­ленной матема­тике оно работа­ет, и работа­ет неп­лохо. Уж точ­но нам­ного быс­трее, чем биб­лиотеч­ный синус.

Тре­тий же метод генера­ции синуса — таб­личный, и вот он мне боль­ше все­го пон­равил­ся, осо­бен­но проз­рачностью уста­нов­ки фаз и час­тот. Кро­ме того, он демонс­три­ровал наиболь­шее быс­тро­дей­ствие. Суть метода: берем таб­лицу с заранее рас­счи­тан­ными зна­чени­ями синуса и прос­то выводим записан­ные в ней дан­ные через рав­ные про­межут­ки вре­мени с задан­ным шагом. Меняя шаг, мы меня­ем час­тоту, а меняя стар­товую точ­ку, меня­ем фазу. То, что надо!