Tubo de rayos catódicos

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Tubo de rayos catódicos
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Concepto:Son tubos de vacío de vidrio cubierta de pequeños elementos fosforescentes.

Tubo de rayos catódicos (CRT). Son tubos de vacío de vidrio dentro de los cuales un cañón de electrones emite una corriente de electrones guiada por un campo eléctrico hacia una pantalla cubierta de pequeños elementos fosforescentes.En el tubo de rayos catódicos, un cañón electrónico produce y confina un haz de electrones que envía hacia una pantalla recubierta de material luminiscente, de forma que cuando los electrones chocan contra ella emite luz cuya intensidad o brillo, es proporcional a la cantidad y velocidad de los electrones incidentes. En otras palabras, la energía cinética del haz electrónico se transfiere al material de la pantalla convirtiéndose en energía luminosa. Entre el cañón electrónico y la pantalla se tiene un sistema deflector constituido por bobinas colocadas en el exterior del tubo, para desviar el haz electrónico horizontal y verticalmente. A diferencia del sistema de deflexión magnética usado en televisión, los osciloscopios emplean deflexión electrostática, desviando el haz electrónico mediante plazas horizontales y verticales colocadas en el interior del tubo. El brillo puede variarse, si se varía la densidad del haz electrónico mediante una rejilla de control, cuya acción es similar a la que se tiene en un triodo u otras válvulas como el tetrodo o el pentodo.

Historia

El tubo de rayos catódicos, o CRT, fue desarrollado por Karl Ferdinand Braun , un científico Alemán, en 1897 pero no se utilizó hasta la creación de los primeros televisores a finales de la década de 1940. A pesar de que los CRT que se utilizan en los monitores modernos tuvieron muchas modificaciones que les permitieron mejorar la calidad de la imagen, siguen utilizando los mismos principios básicos. La primera versión del tubo catódico fue un diodo de cátodo frío, en realidad una modificación del tubo de Crookes con una capa de fósforo sobre el frontal. A este tubo se le llama a veces tubo Braun. La primera versión que utilizaba un cátodo caliente fue desarrollada por J. B. Johnson y H. W. Weinhart de la sociedad Western Electric. Este producto se comercializó en 1922.

Partes

El TRC se divide en cuello, campana, pantalla.

Cuello

En el cuello encontramos como primer componente el filamento, el cual es el responsable de calentar al cátodo que es el segundo componente, después de este se localiza la grilla de control (G1), la grilla pantalla (G2) y por ultimo la grilla de enfoque (G3) comúnmente llamado foco, todas estas tienen la función especifica de acelerar al haz de electrones para que este llegue a impactar en la superficie del fósforo con el cual se produce la iluminación del punto en la pantalla del TRC.

Campana

Dentro de la campana se encuentra el ánodo, el cual atrae a los electrones generados en el cátodo y los hace estrellarse a gran velocidad contra la pantalla que se encuentra recubierta de fósforo, la cual al ser golpeada por los electrones genera una luz brillante, misma que formara las imágenes. Por fuera en la zona de la campana esta recubierta de una pintura negra llamada ACUADAC que es la maza del TRC de esta manera se forma un capacitor entre la maza ( acuadac) y la parte interna del tubo, el vidrio actúa como dieléctrico. Entre el cuello y la campana en el lado exterior se encuentran las bobinas de deflexión (yugo), la misma tiene la función de desviar los electrones produciendo un barrido en toda la superficie de la pantalla.

Pantalla

En la pantalla se localiza la mascara de sombra, la cual es la encargada de lograr que cada cañón de color(R G B) excite únicamente a los puntos de color que corresponda. Esta puede ser de tipo convencional o tipo Wega Trinitron utilizados por los televisores Sony Finalmente se localiza el fósforo de colores rojo, verde, azul, los cuales servirán para formar las imágenes en color pasando desde el negro hasta el blanco simplemente con la combinación de los tres colores primarios.

Funcionamiento

Principio de funcionamiento del tubo de rayos catódicos
El cañón de electrones está compuesto por un cátodo, un electrodo metálico con carga negativa, y uno o más ánodos (electrodos con carga positiva). El cátodo emite los electrones atraídos por el ánodo. El ánodo actúa como un acelerador y concentrador de los electrones, creando una corriente de electrones dirigida a la pantalla. Un campo magnético va guiando los electrones de derecha a izquierda y de arriba hacia abajo. Se crea con dos placas electrificadas X e Y (llamadas deflectores) que envían la corriente en dirección horizontal y vertical, respectivamente.

Composición

Esta pantalla está cubierta con una capa fina de elementos fosforescentes, llamados fósforos, que emiten luz por excitación, es decir, cuando los electrones los golpean, creando de esta manera, un punto iluminado llamado Pixel. La activación del campo magnético hace que los electrones sigan un patrón de barrido, al ir de izquierda a derecha y luego bajando a la siguiente fila una vez que han llegado al final.
Patrón de barrido

El ojo humano no es capaz de visualizar este barrido debido a la persistencia de la visión. Trate de mover su mano en forma ondulante delante de su pantalla para comprobar este fenómeno: ¡Verá varias manos a la vez! Combinado con el disparo o el cese del cañón de electrones, el barrido engaña a los ojos haciéndoles creer que solamente algunos píxeles de la pantalla están iluminados.

Avance tecnológico

Los tubos catódicos se están quedando anticuados, ya que poco a poco las pantallas de plasma y LCD sustituyen a las pantallas de tubo catódico. Estos nuevos tipos de pantallas presentan algunas ventajas, como un tamaño reducido y un menor consumo de energía, aunque también tienen desventajas, como el color negro es mostrado muy claro (por la luz trasera), el tiempo de respuesta es elevado comparado con los TRC, y no muestra los colores de manera uniforme (si se hace que la pantalla muestre un único color, no es uniforme y se ve mas oscuro por los bordes del Monitor y mas claro por el centro). Aunque el tiempo de respuesta es cada vez menor, lo que permite que algunos modelos (por debajo de 12 ms) se puedan utilizar para fines como videos juegos de acción, sin que haya que sufrir estelas en la visualización de movimientos rápidos, lo que hasta el presente era un freno importante para el uso de estas pantallas en ordenadores, aunque en la actualidad tiene un precio bastante elevado comparado con los TRC, especialmente en televisores.

Aplicaciones

  • La mayor parte de los televisores y monitores de computadoras
  • Los osciloscopios, espectroscopios y otros instrumentos de medidas
  • Los radares

Fallas del tubo y sus componentes asociados

Problemas fundamentales que se originan:

  • El envejecimiento o agotamiento del tubo provocará una pérdida de contraste y definición. Se pueden usar los rejuvenecedores de TRC, los cuales pueden prolongar (por un corto lapso) la vida casi útil del TRC. Otra oción es aumentar la tensión de alimentación de los filamentos para lograr más emisión de los cátodos, lo cual, solo acelera el proceso de envejecimiento .
  • Debido a movimientos mientras funciona el TV, suelen "cortarse" algunos de los tres filamentos, con la consecuente variación de los colores representados en pantalla. Existen diversas técnicas para recuperar el tubo, lograr el contacto del filamento cortado.
  • En los casos de caídas o golpes, la "Ampolla" parece intacta, pero microfisuras provocan el ingreso de aire a la unidad lo que se comprueba de varias formas:
a) Al energizar el TV se producen arcos eléctricos de un color violáceo dentro de lo que denominamos "el cuello" del tubo. Esto a veces, en algunos TV, hace que la sobrecarga producida, detenga la fuente, apagando el TV. Otra forma de detectar si al TRC le ha entrado aire o "está gaseoso" es conectarle sólo el terminal del Anodo y con uno de los cables del téster o multímetro, colocar un extremo de este último a un potencial de masa y con el otro lo aproximar, no tocar, sólo aproximar, a la base del cuello y observar el arcos de alta tensión que saltarán a la punta aproximada.
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Fallas más frecuentes

  • No hay imagen, predomina un solo color primario (Rojo, Verde o Azul), y se observan finas líneas diagonales que se repiten cada pocos centímetros. Existen dos posibilidades bien distintas del origen de esta falla:

a) Uno de los transistores finales de color (el color que veamos en pantalla) está defectuoso o ha dejado de recibir tensión (aprox. 180 Volts en colector). b) Se ha puesto en cortocircuito el cátodo de ese color con el filamento. En este caso se debe efectuar un arrollamiento de aproximadamente 3 a 4 vueltas en el núcleo del Fly-back y previo a haber cortado las pistas de impreso que alimentan al filamento del tubo, pasar a alimentar a este último con el arrollamiento efectuado. De esta forma se aísla del potencial de GND al filamento, pasando a estar al mismo al que tome el cátodo, sin importar el que sea, ya que en sus extremos habrán unos 6 volts generados por el bobinado que hemos realizado.

  • Un componente muy problemático en los amplificadores RGB, es el Capacitor Electrolítico de entre 1 uF y 10 uF que filtra la tensión de 180 Volts que se necesita en este sector. El color se chorrea hacia la derecha, la imagen deja una estela como si llegara navegando a la pantalla desde la derecha y cuando se tiene dudas, lo primero que se debe hacer es reemplazarlo. Es más, como en esta zona existe temperatura debido a las resistencias de colector de los transistores amplificadores RGB, el envainado del mismo se contrae pronunciadamente delatando que puede estar "seco".
  • Otra falla que se produce un severo deterioro en el enfoque de la imagen, que muchas veces lleva a pensar en el potenciómetro, que es encargado de regular dicha tensión. En los TV que traen los controles de Foco y Screen integrados en el mismo Fly-back, es muy raro que se deteriore dicho control, no quedará otro remedio que reemplazar la unidad completa. En los TV más antiguos era más común encontrar potenciómetros de Foco deteriorados. Pero hay una falla que se suele presentar muy oculta y es el zócalo de conexión al "culote" del TRC. Los contactos del zócalo suelen volverse "higroscópicos", lo que sólo a veces se ve como un sulfato verdoso . Esto es muy frecuente de suceder, por lo que debemos controlarlo cada vez que observemos desenfoques en la imagen.
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  • Cuando existe predominio de un determinado color por sobre otros, o falta de un color, primero tratar de establecer que los tres filamentos estén encendidos , luego aquellos que posean osciloscopio controlar que las tres señales de color llegan a los amplificadores RGB, y aquellos que no tengan ese instrumento controlen las tensiones en diversos puntos de los amplificadores, que sean similares en los tres. Si todo está correcto y continúa el defecto se debe regular las emisiones de los tres cañones hasta equilibrarlas .
  • Sólo se observan los colores más vivos correspondientes a la imagen sobre un fondo generalmente oscuro.

Existen diseños en que a los amplificadores RGB le llegan por un lado las señales de diferencia de color ( R-Y , B-Y , G-Y ) y por otro lado la señal de luminancia Y. Dentro de los amplificadores se produce una sencilla suma algebraica que da por resultado los colores para atacar los cañones de color, pero cuando el transistor que hace de buffer para la luminancia se deteriora encontramos el fenómeno mencionado.

Observaciones y Mediciones

  • En casos de oscurecimiento total de la imagen y presencia de sonido, nunca está de más una inspección visual para comprobar que los filamentos estén encendidos. Puede existir una falla intermitente de oscurecimiento momentáneo, la que, suele deberse a malas soldaduras en la alimentación de los mismos.
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  • También en forma visual comprobar la conexión de los conductores que provienen del Fly-back, los que son, Tensión de Grilla 2 o G2 y tensión de Foco.
  • Una vez hecha la comprobación visual, chequear la tensión de Grilla 2, que deberá oscilar entre los 300 Volts y 500 Volts , según el modelo de TRC que utilice el TV. Un desajuste en exceso en esta tensión puede provocarnos un brillo muy fuerte con pérdida de contraste y aparición de finas líneas diagonales cada pocos centímetros. Un desajuste en deficiencia, provocará una falta de brillo muy notable, a pesar de colocar el control principal de Brillo al máximo.

Método práctico y sencillo de ajustar la emisión de los cañones RGB

  • Colocar el TV en modo Service, con la llave que todos generalmente poseen y elimina el raster dejando una línea horizontal brillante.
  • Bajar la tensión de G2 o Screen (si fuese necesario) con el potenciómetro correspondiente que se encuentra en el Fly-back , hasta el punto en que desaparece la línea. Bien al límite, pero que no aparezca.
  • Comenzar a regular los preset de los colores, que en la serigrafía figuran como Bias R , Bias B y Bias G , de la siguiente forma:
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    • Avanzar hasta que aparezca la línea del color que estamos activando y cuando esto ocurre retrocedemos un poquito, hasta el límite en que desaparece, no retrocedamos demasiado, sólo hasta el límite.
    • Realizar lo mismo para los dos cañones restantes.
  • Pasamos la llave a modo normal.
  • Reajustar si fuese necesario la tensión de G2.
  • Colocar el control de Color o Saturación al mínimo , donde tengamos una imagen en Blanco y Negro.
  • Si no observar una imagen Blanco y Negro exacta , o sea , ha quedado alguna tonalidad de color , retocaremos los presets de Drive G y B ( son los dos preset restantes en las adyacencias ) hasta obtener una visión monocromo perfecta .

Fuentes

Enlaces externos