Vamos empezar por estudiar la pantalla que es la esencia de toda tecnología de televisores y es la manera correcta de estudiar cualquier televisor ya sea de Tubo de Rayos Catódicos, LCD, Plasma, LED, OLED, etc. Y en este caso especifico que estamos estudiando al TV de TRC Vamos a empezar a estudiar su pantalla, o sea la Pantalla de TRC. Todos los televisores tienen el objetivo de mostrar una imagen en la pantalla y los circuitos internos tienen la misión de lograr ese objetivo. La pantalla en si es el tipo de tecnología que se utiliza. Esto es muy importante para comprender cualquier tipo de televisor, ya que en muchos curso veo que empiezan explicando otras etapas del televisor, unos empiezan por la fuente, otros por la antena y la esencia de un televisor es la pantalla, de ahí parte todo, por lo que siempre considero que debemos empezar por estudiarlo y luego analizar a cada circuito dentro del TV que al final en conjunto tienen que hacer funcionar la pantalla correctamente. Hoy vamos a tratar la etapa de mayor importancia que es el TRC (Pantalla). Que para mi es la etapa que mejor debemos comprender y al que se le debe dedicar un estudio muy especial.
El tubo de rayos catódicos es una válvula al vacio gigante, comparado con el tamaño de las válvulas que existían en los televisores de esa tecnología, esta válvula lo supera más de 10 veces en tamaño y por lo tanto tiene una función muy parecida aunque para cumplir objetivos diferentes. El TRC tiene como función convertir las señales de video en imágenes visuales y todos los circuitos de un televisor trabajan en función de hacer lograr que el TRC cumpla su objetivo ya sea procesando señales de video para entregarlo al TRC, Alimentando todo los circuitos de TV con las corrientes y voltajes necesarios, Sirviendo de Driver o controlador para que el TRC opere de manera adecuada o protegiendo los circuitos internos del TV de sobre corriente, sobre voltajes, emisión de rayos X, etc.
Si queremos tratar sobre los TRC, estamos obligados a mencionar a William Crookes que fue el primero en demostrar en 1879 que era posible desviar un haz de electrones con un Imán en un Tubo al Vacio. En este tiempo ya se sabía que un haz de electrones que se desprendían del Cátodo podían crear una fosforescencia sobre el vidrio de un tubo al vacio, pero no había sido posible controlar la desviación del haz de electrones y la combinación de este tubo al vacio con el método de deflexión magnética se conocía como Tubo de Crookes y más tarde se le dio el nombre de tubo de rayos catódicos (TRC).
Los aspectos más importantes en cualquier imagen son la resolución, el brillo, la densidad de los datos, etc. y los mostraremos a continuación:
Resolución:
Es la cantidad de puntos o pixeles que existen en la pantalla por el eje de las X y por el eje de las Y, Este mide la calidad de la pantalla o imagen y mientras mayor sea la cantidad de puntos en la pantalla, mayor será la resolución y mayor la calidad de la imagen.
Brillo:
El brillo es la luz de la imagen mostrada y que sale de la pantalla. Este es diferente de la capacidad máxima de luz que sale del TRC.
Densidad de datos:
La cantidad de datos mostrados o el área de la pantalla del TRC que se ilumina en comparación con el tamaño total de la pantalla, o sea la cantidad de área iluminada en comparación con las zonas oscuras
La trama:
La trama es un patrón predeterminado de líneas de exploración que cubre uniformemente un área. O sea el patrón rectangular de la luz que aparece en la pantalla de TRC cuando la pantalla es escaneado por el haz de electrones.
Z-Axis:
Esto se refiere a esa parte de la pantalla que controla la intensidad de luz del TRC. Incluye el circuito de entrada de señal, el amplificador (llamado amplificador del eje Z), y el circuito que lleva el control del TRC. La rejilla de control, controla la cantidad de corriente del haz permitiendo que caigan en el fósforo en la parte delantera del tubo variando la intensidad de la imagen.
Existen dos Métodos de Deflexión del haz de electrones en los Tubos de Rayos Catódicos (TRC):
1- Electromagnético: Los sistemas magnéticos utilizan para la desviación una bobina inductiva (llamado yugo) que rodea el cuello del TRC, a través del cual pasa una corriente que genera un campo magnético para desviar el haz de electrones a altas frecuencias. El yugo está compuesto de bobinas inductoras que son alimentados con grandes corrientes para obtener la intensidad del campo deseada a frecuencias mayores de 20 kHz, la cual disipa gran potencia. La mayoría de las pantallas de televisión y monitores utilizan la desviación magnética.
2- Electrostático: Los sistemas de deflexión electrostática consisten de un cañón de electrones con una estructura más compleja que contiene dos conjuntos de placas de desviación uno para la desviación horizontal y otro para la deflexión vertical. Desviación electrostático, al aplicarles una tensión a las placas se crean cargas capacitivas que hacen desviar el haz de electrones. El sistema de deflexión electrostático es capaz de velocidades de varios órdenes de magnitud mayor que las electromagnéticas y son muy usados en equipos médicos, osciloscopios, etc. donde son capaces de mostrar 500 kHz de frecuencias
Las principales diferencias entre las dos son basadas en la cantidad de iluminación que se obtienen en la pantalla y la respuesta de frecuencia. Las magnéticas, ofrecen más luz de salida, mientras que el sistema electrostático ofrece una alta velocidad de respuesta y un bajo consumo de energía. Además, la desviación magnética permite un mayor ángulo de desviación del haz que la desviación electrostática.
Cuando el ancho de banda de deflexión de la pantalla completa es menor que 20khz, el sistema de deflexión electromagnética tienen ventaja en costo que el sistema electrostático. Muchos monitores medico y algunos osciloscopios raramente utilizan la deflexión electromagnética.
El brillo está en función de haz de electrones que es controlado por la parte interna del TRC, por lo que teniendo un mismo tamaño de pantalla, el TRC con sistema electromagnético dará más brillo que un TRC electrostático, Debido a que la estructura del cañón de TRC electromagnético es más simple permitiendo que mas haz de electrones llegue a la pantalla y el cañón electrostático tiene mayor cantidad de elementos internos.
Las pantallas electrostáticas son sistemas de deflexión más rápido y usa menos energía que la pantalla electromagnética debido a que los platos de deflexión se cargan tan solo con capacidades parasita de un poco de picofaradios. Por otro lado, la inductancia del yugo se obtiene de la carga de amplificadores y cuanto mayor sea la inductancia (es decir, más vueltas y mayor el campo magnético), más fácil es desviar el rayo, sin embargo, la inductancia más alta requiere de alta potencia. Al bajar la inductancia se reduce la potencia y lo necesario para una buena deflexión.
En pantallas electromagnéticas es necesario aplicar un voltaje no lineal a la bobina de deflexión (Yugo) para lograr una buena linealidad y para ello se debe diseñar circuitos complejos que aumentan el gasto en la cantidad de componentes para una buena geometría (distorsión de pincushion) se requiere de enrollados de bobinas especiales y circuitos de compensación adicional, también la posición del yugo es muy crítica. En cambio las pantallas electrostáticas tienen buena linealidad y solo necesita de un voltaje variable DC para ser aplicado a un elemento en el TRC para una pequeña corrección del patrón geométrico.
Un sistema electromagnético pesa 2 o 3 veces más que una pantalla electrostática. La pantalla electromagnética requiere más disipación de calor y mayor potencia para la alta demanda de alimentación de la pantalla electromagnética. La masa del yugo y el incremento del número de componentes utilizados hacen que sea mayor su peso.
¡Partes del Tubo de Rayos Catódico!
Arriba podemos ver la foto de un TRC real y para un mejor estudio vamos a dividirlo en 3 partes:
1- Pantalla: Esta formada por una superficie de Vidrio que en su parte interior está recubierto con fosforo (Material que se ilumina al hacer contacto con electrones) la cual provoca la iluminación en la pantalla y en los TV a Color está formado por puntos de color Rojo, Verde y Azul para lograr mostrar imágenes en colores. Esta también posee una Mascará que permite que el cañón excite solo los puntos de los colores correspondientes.
2- Cuerpo: Dentro de ella se encuentra el ánodo conectado por el Chupete o tetera que atrae los electrones que genera el Cátodo para lograr que choquen contra el fosforo de la pantalla y así se genere una luz brillante de un determinado color. Esta está recubierta en su parte exterior de una película conductora llamada Acuadac y hace la función de Masa del TRC. Este hace la función de un condensador entre masa y una capa interna similar al Acuadac que tiene donde se conecta el alto voltaje del chupete y cuyo dieléctrico es formado por el vidrio que los separa. Este Condensador actúa como un filtro pasa bajos para la fuente de alto voltajes. Aquí es importante resaltar que este condensador tiende a estar cargado con un potencial del orden de los KV y es muy importante descárgalo antes de manipular el TRC, al Igual que se hace siempre con el filtro de la fuente de alimentación antes de empezar a reparar cualquier TV.
3- Cañón Electrónico: Está formado por el filamento, Cátodo y Rejillas G1, G2 y G3 (Rejillas de control, Brillo y Enfoque).
Es importante notar que entre el cañón electrónico y el cuerpo del TRC tenemos las bobinas de deflexión conocido como Yugo para este caso que estamos estudiando de los TV ya que utilizan el Método de Deflexión Magnética y el Yugo como ya hemos visto, tiene la función de desviar los electrones para que se produzca un barrido en toda la pantalla.
¿Como Funciona el TRC?
Los TRC a colores tienen 3 Cátodos (Rojo, Verde y Azul) cada uno tiene un filamento y estos tres filamentos están conectados en paralelos recibiendo una misma alimentación. El filamento calienta el cátodo. El cátodo solo es capaz de crear una nube de electrones a su alrededor por lo que se hace necesario una fuerza que empuje los electrones hacia la pantalla y por eso es que se aplica un voltaje positivo y del orden de los KV en el Ánodo de TRC (Chupete), este ánodo atrae los electrones que luego chocaran contra cada punto (Rojo, Verde y Azul) del fosforo de la pantalla creando una iluminación a un color determinado. La intensidad de la iluminación se logra variando la señal del cátodo en relación a la señal de video que se aplica a cada cátodo dando un color oscuro en los puntos del fosforo que existen ausencia de electrones. Para que este haz de electrones logre barrer toda la pantalla se hace necesario del Yugo de deflexión (para los TRC que usan el Método Magnético, que ya sabemos que es el método usado para los TV), el cual realiza un barrido o mueve el haz de electrones por la horizontal y vertical de la pantalla, este barrido es tan rápido que el ojo humano llega a ver toda la pantalla iluminada, aunque en realidad el haz de electrones está recorriendo toda la pantalla de forma repetida. Cuando la señal de video incrementa la intensidad del haz al máximo a través del cátodo, el fosforo en el TRC aumenta el brillo y cuando la intensidad del haz es mínima, no brilla mostrando la pantalla oscura.
Cuando le toque el turno al estudio del circuito horizontal y vertical veremos cómo es que se realiza el barrido por toda la pantalla de los Televisores TRC. Para mientras mostramos un ejemplo en la animación siguiente de una pantalla usando el método Electrostático (sin Yugo).
Como ya dijimos anteriormente, el Tubo de Rayos Catódicos es una válvula y para poder funcionar se necesita aplicarle tensiones al filamento, a los cátodos, a las rejillas (de control G1, de Screen G2 y de Foco G3) y una alta tensión al ánodo.
El alto voltaje aplicado al ánodo es proporcional al tamaño del TRC, o sea a mayor tamaño de pantalla se necesita una mayor tensión para su buena operación y es aproximadamente de 1400v por cada pulgada de pantalla por lo que para pantallas de 20 pulgadas se necesitaría aproximadamente de 28KV de tensión en el ánodo.
Para descargar el TRC de esa gran carga es importante hacerlo con mucho cuidado, a través de un destornillador conectado a tierra y agarrar el destornillador por su mango de plástico aislante. El destornillador se puede conectar al chasis del TRC a través de un cable con caimanes en sus puntas. Yo no lo aconsejo pero yo hace ya mucho tiempo lo hacía soltando el chupete con un destornillador y agarrando el chupete por su goma redonda haciendo contacto directo con el chasis (En ese tiempo el chasis del TV tenía un marco de hierro alrededor del Televisor) y de esa manera lo descargaba, no es aconsejable hacerlo y les cuento que ya he recibido descargas a mi cuerpo y no es nada agradable. Al descargarlo es posible escuchar un chasquido eléctrico.
Cuando yo voy a realizar una reparación de un TV o Monitor de TRC siempre acudo primero a descargar el TRC y el Condensador grande de la Fuente de alimentación con el televisor apagado (por favor siempre con el TV apagado) para poder realizar mediciones de los componentes y desoldarlos sin tener sorpresas que pudiera dañar el equipo o mi cuerpo. Sería bueno que siempre tomemos esto en cuenta.
Bueno esto es todo por el Momento.
Como siempre gracias por su tiempo y agradezco todos los comentarios que me envían.
Gracias.
Ariel Martin.
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