§ 137. Elektronický lúčová trubica... Osciloskop
Osciloskopy sa používajú na pozorovanie, zaznamenávanie, meranie a riadenie rôznych meniacich sa procesov v automatizácii, telemechanike a iných oblastiach techniky (obr. 198). Hlavnou časťou osciloskopu je katódová trubica - elektrické vákuové zariadenie, vo väčšine jednoduchá forma určené na premenu elektrických signálov na svetlo.
Zvážte, ako sa elektrón a elektrónový lúč vychyľujú v elektrickom poli katódovej trubice osciloskopu.
Ak je elektrón umiestnený medzi dvoma rovnobežnými doskami (obr. 199, a), ktoré majú opačné elektrické náboje, potom pri pôsobení elektrické pole vznikajúce medzi doskami, elektrón bude vychýlený, pretože je záporne nabitý. Odtláča tanier A majúci záporný náboj a je priťahovaný k tanieru B majúci kladný elektrický náboj. Pohyb elektrónu bude smerovať pozdĺž čiar poľa.
Keď sa človek pohybujúci sa rýchlosťou dostane do poľa medzi platne V elektrón (obr. 199, b), potom naň pôsobia nielen sily poľa F ale aj silu F 1, nasmerovaný pozdĺž jeho pohybu. V dôsledku pôsobenia týchto síl sa elektrón odchýli od svojej priamočiarej dráhy a bude sa pohybovať pozdĺž čiary OK... - diagonálne.
Ak medzi doskami prechádza úzky lúč pohybujúcich sa elektrónov — elektrónový lúč — (obr. 199, c), pôsobením elektrického poľa sa vychýli. Uhol vychýlenia elektrónového lúča závisí od rýchlosti pohybu elektrónov, ktoré tvoria lúč, a od veľkosti napätia, ktoré vytvára elektrické pole medzi platňami.
Každá katódová trubica (obr. 200) je balón, z ktorého sa odčerpáva vzduch. Kužeľová časť vnútorného povrchu valca je pokrytá grafitom a je tzv aquadag... Vo vnútri balóna 3
pasuje na elektronický reflektor 8
- vychyľovacie dosky elektrónového dela 4
a 6
a obrazovka 5
... Elektrónový reflektor trubice pozostáva z vyhrievanej katódy, ktorá vyžaruje elektróny, a systému elektród, ktoré tvoria elektrónový lúč. Tento lúč, vyžarovaný katódou elektrónky, sa pohybuje vysokou rýchlosťou smerom k tienidlu a je to v podstate elektrický prúd nasmerovaný v smere opačnom k pohybu elektrónov.
Katóda je niklový valec, ktorého koniec je potiahnutý vrstvou oxidu. Valec je nasadený na tenkostennú keramickú trubicu a vo vnútri je uložený volfrámový závit vyrobený vo forme špirály na ohrev katódy.
Katóda je umiestnená vo vnútri brány 7
v tvare pohára. V spodnej časti skla je vytvorený malý otvor, cez ktorý prechádzajú elektróny emitované z katódy; táto diera sa nazýva bránica... Malé záporné napätie (rádovo niekoľko desiatok voltov) sa aplikuje na riadiacu elektródu vzhľadom na katódu. Vytvára elektrické pole, ktoré pôsobí na elektróny emitované z katódy tak, že sa zhromažďujú v úzkom lúči nasmerovanom na tienidlo trubice. Priesečník trajektórií letu elektrónov sa nazýva prvé ohnisko trubice... Zvýšením záporného napätia na riadiacej elektróde môžete časť elektrónov vychýliť tak, že neprejdú cez otvor a tým sa zníži počet elektrónov dopadajúcich na obrazovku. Zmenou napätia riadiacej elektródy môžete upraviť počet elektrónov v nej. To vám umožní zmeniť jas žiariaceho bodu na obrazovke katódovej trubice, ktorá je zakrytá špeciálne zloženie, ktorý má schopnosť žiariť pod vplyvom dopadajúceho elektrónového lúča.
Elektrónové delo obsahuje aj dve anódy, ktoré vytvárajú urýchľovacie pole: prvá je zaostrovacia. 1
a druhý je manažér 2
... Každá z anód je valec s membránou, ktorá slúži na obmedzenie prierezu elektrónového lúča.
Anódy sú umiestnené pozdĺž osi trubice v určitej vzdialenosti od seba. Na prvú anódu je privedené kladné napätie rádovo niekoľko stoviek voltov a druhá anóda, pripojená k aquadag elektrónky, má kladný potenciál, niekoľkonásobne väčší ako potenciál prvej anódy.
Elektróny unikajúce z otvoru riadiacej elektródy, padajúce do elektrického poľa prvej anódy, nadobúdajú vysokú rýchlosť. Letí vo vnútri prvej anódy, elektrónový lúč je stlačený silami elektrického poľa a vytvára tenký elektrónový lúč. Potom elektróny preletia cez druhú anódu, získajú ešte väčšiu rýchlosť (niekoľko tisíc kilometrov za sekundu) a preletia cez membránu na obrazovku. Na druhom z nich sa pod vplyvom nárazov elektrónov vytvorí svetelná škvrna s priemerom menším ako jeden milimeter. Toto miesto sa nachádza druhé zameranie katódová trubica.
Na vychýlenie elektrónového lúča v dvoch rovinách je katódová trubica vybavená dvoma pármi dosiek 6
a 4
umiestnené v rôznych na seba kolmých rovinách.
Prvý pár tanierov 6
, ktorá je bližšie k elektrónovému dela, slúži na vychyľovanie lúča vo vertikálnom smere; tieto dosky sa nazývajú vertikálne vychyľovanie... Druhý pár tanierov 4
umiestnený bližšie k obrazovke trubice, slúži na vychýlenie lúča v horizontálnom smere; tieto dosky sa nazývajú horizontálne vychyľovanie.
Zvážte princíp činnosti vychyľovacích dosiek (obr. 201).
Vychyľovacie dosky V 2 a G 2 pripojený k posúvačom potenciometra P v a P d) Na konce potenciometrov sa aplikuje konštantné napätie. Vychyľovacie dosky V 1 a G 1 sú rovnako ako stredy potenciometrov uzemnené a ich potenciály sú rovné nule.
Keď sú posúvače potenciometra v strednej polohe, potenciál na všetkých platniach je nulový a elektrónový lúč vytvára svetelný bod v strede obrazovky - bod O... Pri pohybe posúvača potenciometra P z vľavo na tanier G 2 sa aplikuje záporné napätie, a preto sa elektrónový lúč, odpudzujúci túto platňu, odchýli a svetelný bod na obrazovke sa posunie v smere bodu. A.
Pri pohybe posúvača potenciometra P z na pravý potenciál dosky G 2, elektrónový lúč sa tiež zvýši a následne sa svetelný bod na obrazovke posunie horizontálne do bodu B... Teda s kontinuálnou zmenou potenciálu na platni G 2 nakreslí elektrónový lúč na obrazovke vodorovnú čiaru AB.
Podobne pri zmene potenciometrom P pri napätiach na vertikálne vychyľujúcich doskách sa lúč vychýli vertikálne a nakreslí zvislú čiaru na obrazovke VG... Súčasnou zmenou napätia na oboch pároch vychyľovacích dosiek sa môže elektrónový lúč pohybovať ľubovoľným smerom.
Obrazovka katódovej trubice je pokrytá špeciálnou zlúčeninou - fosforom schopným žiariť pod vplyvom dopadu rýchlo letiacich elektrónov. Keď teda zaostrený lúč zasiahne konkrétny bod na obrazovke, začne svietiť.
Na zakrytie obrazoviek katódových trubíc sa používajú fosfory vo forme oxidu zinočnatého, berýlium zinok, zmes síranu zinočnatého so síranom kademnatým atď. Tieto materiály majú tú vlastnosť, že po dopade elektrónov ešte nejaký čas žiaria. prestali. To znamená, že majú dosvit.
Je známe, že ľudské oko, ktoré získalo vizuálny dojem, ho dokáže udržať asi 1/16 sekundy. V katódovej trubici sa lúč na obrazovke môže pohybovať tak rýchlo, že sériu po sebe idúcich svetelných bodov na obrazovke vníma oko ako súvislú svetelnú čiaru.
Napätie, ktoré sa má študovať (uvažované) pomocou osciloskopu, sa aplikuje na vertikálne vychyľovacie dosky trubice. Na horizontálne vychyľovacie platne je privedené pílovité napätie, ktorého graf je znázornený na obr. 202, a.
Toto napätie zabezpečuje elektronický generátor pílovitých impulzov, ktorý je namontovaný vo vnútri osciloskopu. Pri pôsobení pílovitého napätia sa elektrónový lúč pohybuje horizontálne po obrazovke. Počas t 1 - t 8 lúč sa pohybuje po obrazovke zľava doprava a počas t 9 - t 10 sa rýchlo vráti do pôvodnej polohy, potom sa opäť pohne zľava doprava atď.
Poďme zistiť, ako je možné vidieť tvar krivky okamžitých hodnôt napätia aplikovaného na vertikálne vychyľovacie dosky na obrazovke katódovej trubice osciloskopu. Predpokladajme, že pílové napätie s amplitúdou 60 v a s obdobím zmeny 1/50 sek.
Na obr. 202, b je znázornená jedna perióda sínusového napätia, ktorej tvar krivky chceme vidieť a kružnica (obr. 202, c) znázorňuje výsledný pohyb elektrónového lúča na obrazovke trubice osciloskopu.
Napätia v rovnakých okamihoch majú rovnaké označenia na horných dvoch grafoch.
V určitom okamihu t 1 pílové napätie ( U d), vychyľovanie elektrónového lúča vodorovne, sa rovná 60 v a napätie na zvislých platniach U v sa rovná nule a na obrazovke svieti bodka O jeden . V určitom okamihu t 2 napätie U r = -50 v a napätie U h = 45 v... Na čas rovný t 2 - t 1 sa elektrónový lúč presunie do polohy O 2 v rade O 1 - O 2. V určitom okamihu t 3 napätie U r = 35 v a napätie U h = 84,6 v... Počas t 3 - t 2 lúč sa presunie do bodu O 3 v rade O 2 - O 3 atď.
Proces vplyvu elektrických polí vytvorených oboma pármi vychyľovacích dosiek na elektrónový lúč bude pokračovať a lúč sa bude vychyľovať ďalej pozdĺž čiary. O 3 - O 4 - o 6 atď.
Počas t 10 - t 9 sa elektrónový lúč rýchlo vychýli doľava (bude obrátene lúč) a potom sa proces zopakuje: Študované napätie sa periodicky mení, takže elektrónový lúč sa bude opakovane pohybovať po rovnakej dráhe, v dôsledku čoho bude vidieť pomerne jasná čiara, ktorá sa tvarom zhoduje s tvarom krivky napätia aplikovanej na vertikálne vychyľovacie dosky trubice ...
Pretože perióda (a frekvencia) napätí pílových impulzov a skúmaného napätia sú rovnaké, sínusoida na obrazovke bude nehybná. Ak je frekvencia týchto napätí odlišná a nie je násobkom každého iného, potom sa obraz bude pohybovať po obrazovke trubice.
Keď sú dve sínusové napätia s rovnakými amplitúdami a frekvenciami pripojené k obom párom vychyľovacích dosiek, ale o 90 ° mimo fázy, na obrazovke trubice bude viditeľný kruh. Pomocou osciloskopu teda môžete pozorovať a skúmať rôzne procesy vyskytujúce sa v elektrických obvodoch. Okrem generátora pílovitých impulzov má osciloskop zosilňovače na zosilnenie napätia aplikovaného na vertikálne vychyľovacie dosky a pílovitého napätia aplikovaného na horizontálne vychyľovacie dosky.
V poslednej dobe sa katódová trubica používa v širokej škále zariadení, ako sú analógové osciloskopy, ako aj v rádiotechnickom priemysle, ako je televízia a radar. Pokrok sa však nezastavil a katódové trubice sa začali postupne nahrádzať ďalšími moderné riešenia... Stojí za zmienku, že v niektorých zariadeniach sa stále používajú, takže sa pozrime na to, čo sú.
Ako zdroj nabitých častíc v katódových trubiciach sa používa vyhrievaná katóda, ktorá emituje elektróny v dôsledku termionickej emisie. Katóda je umiestnená vo vnútri valcovej hradlovej elektródy. Ak zmeníte záporný potenciál hradlovej elektródy, môžete zmeniť jas svetelného bodu na obrazovke. Je to spôsobené tým, že zmena záporného potenciálu elektródy ovplyvňuje veľkosť toku elektrónov. Za riadiacou elektródou sú umiestnené dve valcové anódy, vo vnútri ktorých sú membrány (priečky s malými otvormi). Urýchľovacie pole vytvorené anódami zabezpečuje usmernený pohyb elektrónov smerom k tienidlu a zároveň „zhromažďuje“ prúd elektrónov do úzkeho prúdu (lúča). Okrem zaostrovania, ktoré sa realizuje pomocou elektrostatického poľa, sa v katódovej trubici využíva aj magnetické zaostrovanie lúča. Aby ste to dosiahli, na hrdlo trubice sa umiestni zaostrovacia cievka. , ktorý pôsobí na elektróny v magnetickom poli vytvorenom cievkou, tlačí ich proti osi trubice, čím vytvára tenký lúč. Elektrické a magnetické polia sa používajú na pohyb alebo vychýlenie elektrónového lúča na obrazovke, rovnako ako na zaostrovanie.
Systém vychyľovania elektrostatického lúča pozostáva z dvoch párov dosiek: horizontálnej a vertikálnej. Pri lietaní medzi platňami sa elektróny budú odchyľovať smerom ku kladne nabitej platni (obrázok a)):
Dva na seba kolmé páry dosiek umožňujú vychyľovanie elektrónového lúča vertikálne aj horizontálne. Magnetický vychyľovací systém pozostáva z dvoch párov cievok 1 - 1 / a 2 - 2 / umiestnených na rúrkovom valci v pravom uhle k sebe (obrázok b)). V magnetickom poli vytvorenom týmito cievkami bude Lorentzova sila pôsobiť na prechádzajúce elektróny.
Vertikálny pohyb toku elektrónov spôsobí magnetické pole vodorovne umiestnených cievok. Pole vertikálne umiestnených cievok je horizontálne. Obrazovka katódovej trubice je pokrytá priesvitnou vrstvou špeciálnej látky, ktorá môže žiariť pri bombardovaní elektrónmi. Medzi tieto látky patria niektoré polovodiče – wolframan vápenatý, willemit a iné.
Hlavnou skupinou katódových trubíc sú osciloskopové trubice, ktorých hlavným účelom je študovať rýchle zmeny prúdu a napätia. V tomto prípade sa skúmaný prúd privádza do vychyľovacieho systému, výsledkom čoho bude vychýlenie lúča na tienidle úmerne sile tohto prúdu (napätiu).
Boris Lvovich Rosing pracuje s Brownovou fajkou od roku 1902. 25. júla 1907 podal prihlášku vynálezu „Spôsob elektrického prenosu obrazov na diaľku“. Lúč bol v trubici zmietaný magnetickými poľami a signál bol modulovaný (zmena jasu) pomocou kondenzátora, ktorý dokázal lúč vertikálne vychýliť, čím sa menil počet elektrónov prechádzajúcich na tienidlo cez clonu. 9. mája 1911 Rosing na stretnutí Ruskej technickej spoločnosti demonštroval prenos televíznych obrazov jednoduchých geometrických tvarov a ich príjem s reprodukciou na obrazovke CRT.
Na začiatku a v polovici 20. storočia zohrali významnú úlohu vo vývoji CRT Vladimir Zvorykin, Allen Dumont a ďalší.
Podľa spôsobu vychyľovania elektrónového lúča sú všetky CRT rozdelené do dvoch skupín: s elektromagnetickým vychyľovaním (indikátorové CRT a obrazovky) a s elektrostatickým vychyľovaním (oscilografické CRT a veľmi malá časť indikátorových CRT).
Podľa schopnosti ukladať zaznamenaný obraz sa CRT delia na elektrónky bez pamäte a elektrónky s pamäťou (indikátorové a oscilografické), v dizajne ktorých sú k dispozícii špeciálne pamäťové prvky (uzly), pomocou ktorých sa raz nahratý obraz je možné opakovane reprodukovať.
Podľa farby žiary obrazovky sa CRT delia na monochromatické a viacfarebné. Monochromatický môže mať inú farbu žiary: biela, zelená, modrá, červená a iné. Viacfarebné sú rozdelené podľa princípu pôsobenia na dvojfarebné a trojfarebné. Dvojfarebné - indikačné CRT, ktorých farba žiary obrazovky sa mení buď spínaním vysokého napätia, alebo zmenou prúdovej hustoty elektrónového lúča. Tricolor (podľa základných farieb) - farebné kineskopy, ktorých viacfarebná luminiscencia obrazovky je zabezpečená špeciálnymi konštrukciami elektrooptického systému, farebnej separačnej masky a obrazovky.
Osciloskopické CRT sa delia na nízkofrekvenčné a mikrovlnné trubice. V ich štruktúrach sa používa pomerne zložitý systém vychyľovania elektrónového lúča.
CRT sa delia na televízne, monitorové a projekčné (používajú sa vo videoprojektoroch). CRT monitora majú menší rozstup masky ako televízor a projekčné CRT majú zvýšený jas obrazovky. Sú jednofarebné a majú červenú, zelenú a modrá farbažiara obrazovky.
Zariadenie na čiernobiele obrazovky
V balóne 9 vzniká hlboké vákuum - najprv sa odčerpá vzduch, potom sa všetky kovové časti kineskopu zahrejú induktorom, aby sa uvoľnili absorbované plyny, použije sa getr na postupné pohltenie zvyšného vzduchu.
Na vytvorenie elektrónového lúča 2 , používa sa zariadenie nazývané elektrónové delo. Katóda 8 vyhrievané vláknom 5 , emituje elektróny. Pre zvýšenie emisie elektrónov je katóda potiahnutá látkou s nízkou pracovnou funkciou (najväčší výrobcovia CRT na to používajú vlastné patentované technológie). Zmenou napätia na riadiacej elektróde ( modulátor) 12 môžete meniť intenzitu elektrónového lúča a podľa toho aj jas obrazu (existujú aj modely s katódovým ovládaním). Pištoľ moderných CRT obsahuje okrem riadiacej elektródy zaostrovaciu elektródu (do roku 1961 sa v domácich obrazovkách používalo elektromagnetické zaostrovanie pomocou zaostrovacej cievky 3 s jadrom 11 ), navrhnutý tak, aby zaostril bod na obrazovke CRT do bodu, urýchľovacej elektródy na dodatočné zrýchlenie elektrónov v pištoli a anódy. Po opustení pištole sú elektróny urýchlené anódou 14 , čo je metalizovaný povlak vnútorného povrchu kužeľa kineskopu, spojený s rovnomennou elektródou pištole. Vo farebných obrazovkách s vnútorným elektrostatickým tienidlom je pripojený k anóde. V mnohých skorých modeloch CRT, ako napríklad 43LK3B, bol kužeľ vyrobený z kovu a predstavoval samotnú anódu. Anódové napätie sa pohybuje od 7 do 30 kilovoltov. V množstve malých oscilografických obrazoviek CRT je anóda iba jednou z elektród elektrónovej pištole a je napájaná napätím až niekoľko stoviek voltov.
Potom lúč prechádza cez vychyľovací systém 1 , ktorý môže meniť smer lúča (na obrázku je znázornený magnetický vychyľovací systém). V televíznych CRT sa používa magnetický vychyľovací systém na zabezpečenie veľkých uhlov vychýlenia. Osciloskopické CRT využívajú elektrostatický vychyľovací systém pre rýchlejšie časy odozvy.
Elektrónový lúč dopadá na obrazovku 10 potiahnuté fosforom 4 ... Z bombardovania elektrónmi sa fosfor rozžiari a rýchlo sa pohybujúci bod s premenlivým jasom vytvorí na obrazovke obraz.
Fosfor z elektrónov získava záporný náboj a začína sa sekundárna emisia - samotný fosfor začína vyžarovať elektróny. Výsledkom je, že celá trubica získa záporný náboj. Aby sa tomu zabránilo, po celom povrchu trubice je vrstva aquadagu, vodivej zmesi na báze grafitu ( 6 ).
Kineskop je pripojený cez káble 13 a vysokonapäťová zásuvka 7 .
V čiernobielych televízoroch je zloženie fosforu zvolené tak, aby svietil neutrálnou sivou farbou. Vo videotermináloch, radaroch atď. je fosfor často žltý alebo zelený, aby sa znížila únava očí.
Uhol vychýlenia CRT lúča je maximálny uhol medzi dvoma možnými polohami elektrónového lúča vo vnútri banky, pri ktorom je svetelný bod ešte viditeľný na obrazovke. Pomer uhlopriečky (priemeru) obrazovky k dĺžke CRT závisí od hodnoty uhla. U oscilografických CRT je to zvyčajne do 40°, čo je spojené s potrebou zvýšiť citlivosť lúča na účinok vychyľovacích platní a zabezpečiť linearitu vychyľovacej charakteristiky. Prvé sovietske televízne kineskopy s okrúhlou obrazovkou mali uhol vychýlenia 50 °, pre čiernobiele kineskopy neskorších verzií to bolo 70 °, od 60. rokov 20. storočia sa zvýšil na 110 ° (jeden z prvých takýchto kineskopov bol 43LK9B ). Pre domáce farebné obrazovky je to 90°.
So zvyšujúcim sa uhlom vychýlenia lúča sa však rozmery a hmotnosť kineskopu zmenšujú:
To všetko viedlo k tomu, že v niektorých oblastiach sa stále používajú 70-stupňové kineskopy. Uhol 70° sa naďalej používa aj v malých čiernobielych kineskopoch (napríklad 16LK1B), kde dĺžka nehrá takú dôležitú úlohu.
Keďže vo vnútri CRT nie je možné vytvoriť ideálne vákuum, časť molekúl vzduchu zostáva vo vnútri. Pri zrážke s elektrónmi sa z nich vytvárajú ióny, ktoré sa s hmotnosťou mnohonásobne väčšou ako hmotnosť elektrónov prakticky nevychyľujú, čím sa postupne spáli fosfor v strede obrazovky a vytvorí sa takzvaná iónová škvrna. . Na boj proti tomu sa až do polovice 60-tych rokov používal princíp „iónovej pasce“: os elektrónového dela bola umiestnená pod uhlom k osi CRT a vonkajší nastaviteľný magnet poskytoval pole, ktoré otáčalo elektrón. prúdiť smerom k osi. Masívne ióny, pohybujúce sa v priamke, padli do samotnej pasce.
Táto konštrukcia si však vynútila zväčšiť priemer hrdla trubice, čo viedlo k zvýšeniu potrebného výkonu v cievkach vychyľovacieho systému.
Začiatkom 60. rokov 20. storočia bol vyvinutý nový spôsob ochrany fosforu: navyše hliníkovanie obrazovky, ktoré umožnilo zdvojnásobiť maximálny jas kineskopu a potreba iónovej pasce zmizla.
V televízore, ktorého horizontálne snímanie sa robí na lampách, sa napätie na anóde kineskopu objaví až po zahriatí výstupnej lampy horizontálneho snímania a diódy tlmiča. Žiara kineskopu sa v tomto momente stihne zahriať.
Zavedením plne polovodičových obvodov do horizontálnych snímacích jednotiek vznikol problém zrýchleného opotrebovania katód kineskopu v dôsledku napätia aplikovaného na anódu obrazovky súčasne so zapnutím. Na boj proti tomuto javu boli vyvinuté amatérske uzly, ktoré zabezpečujú oneskorenie dodávky napätia na anódu alebo modulátor kineskopu. Zaujímavosťou je, že niektoré z nich, napriek tomu, že sú určené na inštaláciu do celopolovodičových televízorov, využívajú ako oneskorovací prvok rádiovú elektrónku. Neskôr sa začali vyrábať televízory priemyselná produkcia v ktorých je takéto oneskorenie pôvodne poskytnuté.
Na vytvorenie obrazu na obrazovke musí elektrónový lúč neustále prechádzať cez obrazovku pri vysokej frekvencii - najmenej 25-krát za sekundu. Tento proces sa nazýva pozametať... Existuje niekoľko spôsobov, ako rozvinúť obrázok.
Elektrónový lúč prechádza po celej obrazovke riadok po riadku. Sú dve možnosti:
Elektrónový lúč sa pohybuje pozdĺž čiar obrazu. Vector sweep bol použitý v hernej konzole Vectrex.
V prípade celoobvodovej priehľadovej clony, tzv. taipotrónu prechádza elektrónový lúč pozdĺž polomerov obrazovky (v tomto prípade má obrazovka tvar kruhu). Servisné informácie vo väčšine prípadov (čísla, písmená, topografické znaky) sa rozmiestňuje dodatočne cez maticu znakov (umiestnenú v elektrónovom lúči).
Zariadenie je farebná obrazová trubica. 1 -Elektronické delá. 2 - Elektrónové lúče. 3 - Zaostrovacia cievka. 4 - Vychyľovacie cievky. 5 - Anóda. 6 - Maska, vďaka ktorej červený lúč dopadá na červený fosfor atď. 7 - Červené, zelené a modré zrná fosforu. 8 - Maska a zrnká fosforu (zväčšené).
Farebná trubica sa od čiernobielej líši tým, že má tri pištole – „červenú“, „zelenú“ a „modrú“ ( 1 ). Podľa toho na obrazovke 7 tri typy fosforu sú aplikované v určitom poradí - červený, zelený a modrý ( 8 ).
V závislosti od typu použitej masky majú pištole v hrdle kineskopu tvar delta (v rohoch rovnostranného trojuholníka) alebo rovinné (na jednej línii). Niektoré elektródy s rovnakým názvom rôznych elektrónových del sú spojené vodičmi vo vnútri CRT. Sú to urýchľovacie elektródy, zaostrovacie elektródy, ohrievače (zapojené paralelne) a často aj modulátory. Toto opatrenie je potrebné pre úsporu počtu zvodov kineskopu z dôvodu obmedzenej veľkosti jeho krku.
Na červený luminofor dopadá len lúč z červenej pištole, zelený len zo zeleného atď. To sa dosiahne tým, že medzi pištole a clonu je inštalovaná kovová mriežka, tzv. maska (6 ). V moderných obrazovkách je maska vyrobená z Invaru, ocele s malým koeficientom tepelnej rozťažnosti.
Existujú dva typy masiek:
Medzi týmito maskami neexistuje jasný vodca: tieňová poskytuje vysokokvalitné línie, clonová poskytuje sýtejšie farby a vysokú účinnosť. Slotted kombinuje výhody tieňa a clony, ale je náchylný na moaré.
Čím menšie sú fosforové prvky, tým vyššiu kvalitu obrazu môže elektrónka poskytnúť. Indikátorom kvality obrazu je maskovací krok.
V moderných CRT monitoroch je rozstup masky na úrovni 0,25 mm. Televízne CRT obrazovky, na ktoré sa pozeráte z väčšej vzdialenosti, používajú kroky rádovo 0,8 mm.
Pretože polomer zakrivenia obrazovky je oveľa väčší ako vzdialenosť od nej k elektrónovo-optickému systému až do nekonečna v plochých kineskopoch a bez použitia špeciálnych opatrení, priesečník lúčov farebnej kineskopu je v konštantnej vzdialenosti od elektrónových diel, je potrebné zabezpečiť, aby bol tento bod presne na povrchu masky, inak sa vytvorí nesúososť troch farebných zložiek obrazu, ktorá sa zväčšuje od stredu obrazovky k okrajom. Aby ste tomu zabránili, musíte správne premiestniť elektrónové lúče. V kineskopoch s delta usporiadaním pištolí sa to robí špeciálnym elektromagnetickým systémom, ovládaným oddelene zariadením, ktoré bolo v starých televízoroch umiestnené v samostatnej jednotke - miešacej jednotke - na periodické úpravy. V kineskopoch s plošným usporiadaním zbraní sa nastavenie vykonáva pomocou špeciálnych magnetov umiestnených na krku kineskopu. V priebehu času, najmä v CRT s usporiadaním elektrónových diel v tvare delta, je konvergencia narušená a vyžaduje si ďalšie úpravy. Väčšina spoločností na opravu počítačov ponúka službu opätovného nastavenia lúčov monitora.
Potrebné vo farebných CRT na odstránenie zvyškovej alebo náhodnej magnetizácie tieňovej masky a elektrostatickej obrazovky, ktorá ovplyvňuje kvalitu obrazu.
K demagnetizácii dochádza v dôsledku objavenia sa v takzvanej demagnetizačnej slučke - prstencovitá ohybná cievka s veľkým priemerom umiestnená na povrchu obrazovky - rýchlo sa meniaci klesajúci impulz magnetické pole... Aby sa tento prúd po zapnutí televízora postupne znižoval, používajú sa termistory. Mnohé monitory okrem termistorov obsahujú relé, ktoré na konci procesu demagnetizácie kineskopu vypne napájanie tohto obvodu, aby sa termistor ochladil. Potom môžete použiť špeciálny kláves, alebo častejšie špeciálny príkaz v ponuke monitora, na spustenie tohto relé a opätovné odmagnetizovanie kedykoľvek bez vypnutia a zapnutia napájania monitora.
Trinescope je dizajn pozostávajúci z troch čiernobielych obrazoviek CRT, svetelných filtrov a priesvitných zrkadiel (alebo dichroických zrkadiel, ktoré kombinujú funkcie priesvitných zrkadiel a filtrov), ktoré sa používajú na získanie farebného obrazu.
CRT sa používajú v systémoch tvorby rastrového obrazu: rôzne typy televízorov, monitorov, video systémov.
Oscilografické CRT sa najčastejšie používajú v systémoch na zobrazovanie funkčných závislostí: osciloskopy, wobuloskopy, tiež ako zobrazovacie zariadenie na radarových staniciach, v zariadeniach špeciálny účel; v Sovietske roky sa používali aj ako vizuálne pomôcky pri štúdiu zariadenia zariadení s elektrónovým lúčom vo všeobecnosti.
CRT na tlač znakov sa používajú v rôznych zariadeniach na špeciálne účely.
Označenie domácich CRT pozostáva zo štyroch prvkov:
V špeciálne prípady k označeniu možno pridať piaty prvok, ktorý nesie dodatočné informácie.
Príklad: 50LK2B - čierno-biely kineskop s uhlopriečkou obrazovky 50 cm, druhý model, 3LO1I - trubica osciloskopu s priemerom obrazovky zeleného žhavenia 3 cm, prvý model.
Toto žiarenie nevytvára samotný kineskop, ale vychyľovací systém. Elektrónky s elektrostatickou odchýlkou, najmä osciloskopy, ho nevyžarujú.
V monitoroch CRT je vychyľovací systém často pokrytý feritovými miskami na potlačenie tohto žiarenia. Televízne CRT nevyžadujú takéto premietanie, pretože divák zvyčajne sedí v oveľa väčšej vzdialenosti od televízora ako od monitora.
V CRT je ionizujúce žiarenie dva typy.
Prvým z nich je samotný elektrónový lúč, ktorý je v skutočnosti tokom beta častíc s nízkou energiou (25 keV). Toto žiarenie nevychádza von a nepredstavuje nebezpečenstvo pre užívateľa.
Druhým je brzdné röntgenové žiarenie, ktoré vzniká, keď elektróny bombardujú obrazovku. Aby sa znížil výstup tohto žiarenia smerom von na úplne bezpečné hodnoty, je sklo dopované olovom (pozri nižšie). V prípade poruchy televízora alebo monitora, ktorá vedie k výraznému zvýšeniu anódového napätia, sa však úroveň tohto žiarenia môže zvýšiť na znateľné hodnoty. Aby sa predišlo takýmto situáciám, jednotky na skenovanie riadkov sú vybavené ochrannými uzlami.
V domácich a zahraničných farebných televízoroch vyrobených pred polovicou 70-tych rokov možno nájsť ďalšie zdroje röntgenového žiarenia - stabilizačné triódy, zapojené paralelne s kineskopom, slúžiace na stabilizáciu anódového napätia a tým aj veľkosti obrazu. . V televízoroch "Raduga-5" a "Rubin-401-1" sa používajú triódy 6S20S, v skorých modeloch ULPCT - GP-5. Keďže sklo valca takejto triódy je oveľa tenšie ako sklo CRT a nie je dopované olovom, je oveľa intenzívnejším zdrojom röntgenového žiarenia ako samotná CRT, preto je umiestnené v špeciálnej oceli obrazovke. V neskorších modeloch ULPCT televízorov sa používajú iné metódy stabilizácie vysokého napätia a tento zdroj röntgenového žiarenia je vylúčený.
Monitor Mitsubishi Diamond Pro 750SB (1024x768, 100Hz) zachytený pri 1/1000 s. Jas je umelo vysoký; zobrazuje skutočný jas obrazu v rôznych bodoch na obrazovke.
Lúč CRT monitora, ktorý vytvára obraz na obrazovke, spôsobuje, že fosforové častice žiaria. Kým sa nevytvorí ďalší rám, tieto častice majú čas zhasnúť, takže môžete pozorovať "blikanie obrazovky". Čím vyššia je snímková frekvencia, tým je blikanie menej nápadné. Nízka frekvencia vedie k únave očí a je zdraviu škodlivá.
Väčšina televízorov založených na katódovej trubici mení 25 snímok každú sekundu, čo je, berúc do úvahy prekladané skenovanie, 50 polí (polovičných snímok) za sekundu (Hz). V moderných modeloch televízorov je táto frekvencia umelo zvýšená na 100 hertzov. Pri práci za obrazovkou monitora je blikanie cítiť silnejšie, pretože vzdialenosť od očí k CRT je oveľa kratšia ako pri sledovaní televízie. Minimálna odporúčaná obnovovacia frekvencia obrazovky monitora je 85 Hz. Prvé modely monitorov neumožňujú prevádzku s frekvenciou rozmietania vyššou ako 70-75 Hz. Blikanie CRT je jasne viditeľné pri periférnom videní.
Obraz na katódovej trubici je v porovnaní s inými typmi obrazoviek rozmazaný. Predpokladá sa, že rozmazané obrázky sú jedným z faktorov, ktoré prispievajú k únave očí používateľa. Na druhej strane, pri použití kvalitných monitorov nemá rozmazanie silný vplyv na ľudské zdravie a samotný efekt rozmazania neumožňuje použiť vyhladzovanie obrazovkových fontov na monitore, čo sa prejavuje na obraze kvality, nedochádza k deformáciám písma, ktoré sú vlastné LCD monitorom.
CRT používa vysoké napätie. Zvyškové napätie stoviek voltov, ak nepodniknete žiadne kroky, môže na CRT a páskovacích obvodoch pretrvávať týždne. Do obvodov sa preto pridávajú vybíjacie odpory, vďaka ktorým je televízor v priebehu niekoľkých minút po vypnutí úplne bezpečný.
Na rozdiel od všeobecného presvedčenia, napätie CRT anódy nemôže zabiť človeka kvôli nízkemu výkonu meniča napätia - dôjde len k citeľnému úderu. Môže to byť však aj smrteľné, ak má človek srdcové chyby. Môže tiež spôsobiť zranenia, vrátane smrteľných, nepriamo, keď sa človek odtiahnutím ruky dotkne iných obvodov televízora a monitora s mimoriadne život ohrozujúcim napätím – a takéto obvody sú prítomné vo všetkých modeloch televízorov a monitorov využívajúcich CRT, ako aj vrátane čisto mechanických zranení spojených s náhlym nekontrolovaným pádom spôsobeným elektrickými kŕčmi.
Akákoľvek elektronika (vrátane CRT) obsahuje látky, ktoré sú zdraviu škodlivé a životné prostredie... Medzi nimi: zlúčeniny bária v katódach, fosfory.
Použité CRT sa vo väčšine krajín považujú za nebezpečný odpad a musia sa recyklovať alebo likvidovať na samostatných skládkach.
Keďže vo vnútri CRT je vákuum, kvôli tlaku vzduchu len na 17-palcovom monitore je tam zaťaženie cca 800 kg – hmotnosť malého auta. Vďaka dizajnu je tlak na obrazovku a kužeľ CRT pozitívny a na bočnú stranu obrazovky negatívny, čo spôsobuje nebezpečenstvo výbuchu. Pri práci s prvými modelmi CRT si bezpečnostné predpisy vyžadovali používanie ochranných rukavíc, masiek a okuliarov. Pred obrazovkou kineskopu v TV bola nainštalovaná sklenená ochranná clona a na okrajoch kovová ochranná maska.
Od druhej polovice 60. rokov je nebezpečná časť kineskopu prekrytá špeciálnym kovovým nevýbušným obväzom, vyrobeným vo forme celokovovej lisovanej konštrukcie alebo navinutým v niekoľkých vrstvách pásky. Takýto obväz vylučuje možnosť spontánneho výbuchu. V niektorých modeloch CRT bola na prekrytie obrazovky dodatočne použitá ochranná fólia.
Napriek použitiu ochranných systémov nie je vylúčené, že pri úmyselnom rozbití kineskopu dôjde k poškodeniu ľudí črepinami. V tomto ohľade sa pri zničení z bezpečnostných dôvodov predbežne rozbije shtengel - technologická sklenená trubica na konci hrdla pod plastovou základňou, cez ktorú sa pri výrobe odčerpáva vzduch.
Malé CRT a obrazovky s priemerom alebo uhlopriečkou obrazovky do 15 cm nie sú nebezpečné a nie sú vybavené zariadeniami odolnými proti výbuchu.
Okrem kineskopu zariadenia s elektrónovým lúčom zahŕňajú:
| Pasívny pevný stav | Rezistor Variabilný rezistor Trimmerový rezistor Varistor Kondenzátor Indukčnosť Kremenný rezonátor Poistka Samoliečivá poistka Transformátor |
|---|---|
| Aktívny pevný stav | Dióda LED fotodióda Polovodičový laser · Schottkyho dióda Varicap Varicond stabilizátor Zenerovej diódy |
Katódová trubica(CRT) - elektronické zariadenie vo forme trubice, predĺženej (často s kužeľovou expanziou) v smere osi elektrónového lúča, ktorý je vytvorený v CRT. CRT pozostáva z elektrooptického systému, vychyľovacieho systému a fluorescenčnej clony alebo terča. Oprava televízorov v Butove, kontaktujte nás pre pomoc.
CRT klasifikácia
Klasifikácia CRT je mimoriadne ťažká kvôli ich extrémnosti
o širokom uplatnení vo vede a technike a možnosti úpravy návrhu za účelom získania technických parametrov, ktoré sú potrebné na realizáciu konkrétneho technického nápadu.
Závislosti od spôsobu ovládania elektrónového lúča CRT sa delia na:
elektrostatické (so systémom elektrostatického vychyľovania lúča);
elektromagnetické (so systémom elektromagnetického vychyľovania lúča).
V závislosti od účelu sa CRT delia na:
elektrónové elektrónky (prijímacie, televízne, oscilografické, indikátorové, televízne, kódovacie atď.)
optoelektronické konvertory (vysielacie televízne elektrónky, elektrooptické konvertory atď.)
katódové spínače (spínače);
iné CRT.
Elektronická grafická CRT
Elektrón-grafické CRT - skupina katódových trubíc používaných v rôznych oblastiach techniky premeny elektrických signálov na optické (premena signálu na svetlo).
Elektronické grafické CRT sú rozdelené na:
V závislosti od oblasti použitia:
príjem televízie (obrazovky, CRT s ultravysokým rozlíšením pre špeciálne televízne systémy atď.)
oscilografický príjem (nízkofrekvenčné, vysokofrekvenčné, mikrovlnné, pulzné vysokonapäťové atď.)
indikátor oblasti príjmu;
zapamätanie;
znak ramena;
kódovanie;
iné CRT.
Štruktúra a prevádzka CRT so systémom elektrostatického vychyľovania lúča
Katódová trubica pozostáva z katódy (1), anódy (2), vyrovnávacieho valca (3), sita (4), nastavovačov roviny (5) a výšky (6).
Pôsobením foto alebo tepelnej emisie sú elektróny vyrazené z katódového kovu (špirála tenkého vodiča). Pretože sa medzi anódou a katódou udržiava napätie (rozdiel potenciálov) niekoľko kilovoltov, tieto elektróny, zarovnané s valcom, sa pohybujú v smere anódy (dutý valec). Preletovaním cez anódu sa elektróny dostanú k ovládačom lietadla. Každý regulátor sú dve kovové platne, opačne nabité. Ak je ľavá platňa nabitá záporne a pravá platňa je nabitá kladne, potom sa elektróny, ktoré cez ne prechádzajú, vychýlia doprava a naopak. Rovnakým spôsobom fungujú aj nastavovače výšky. Ak aplikujete na tieto platne striedavý prúd, potom bude možné riadiť tok elektrónov v horizontálnej aj vertikálnej rovine. Na konci svojej dráhy prúd elektrónov narazí na obrazovku, kde môže spôsobiť obrazy.
Elektrostatické ovládanie
Zvážte elektrostaticky riadené CRT zariadenie (obrázok 2.12.) :
Obrázok 2.12. Elektrostaticky riadená katódová trubica.
Najjednoduchšie elektrónové delo pozostáva z katódy, riadiacej elektródy a prvej a druhej anódy.
Katóda navrhnuté tak, aby vytvorili tok elektrónov. Typicky CRT používajú oxidom vyhrievanú katódu vyrobenú vo forme malého niklového valca s ohrievačom vo vnútri. Aktívna vrstva sa aplikuje na spodok valca. Katóda má teda plochý vyžarovací povrch a elektróny sú emitované v úzkom lúči smerom k obrazovke. Katódový vodič je zvyčajne pripojený vo vnútri balónika k jednému z koncov vlákna.
Riadiaca elektróda, alebo modulátor, je určený na úpravu jasu žiariaceho bodu na obrazovke. Riadiaca elektróda je vyrobená vo forme niklového valca obklopujúceho katódu. Vo valci je vytvorený otvor (membrána), cez ktorý prechádzajú elektróny emitované katódou.
Na hradlovú elektródu vzhľadom na katódu sa privádza malé záporné napätie. Zmenou tohto napätia je možné regulovať hodnotu prúdu lúča a tým aj meniť jas žiariaceho bodu na obrazovke elektrónky.
Prvá anóda je valec s dvoma alebo tromi membránami.
Vplyv riadiacej elektródy a prvej anódy na prúd lúča je podobný ako vplyv riadiacej mriežky a anódy na anódový prúd v elektrónkách.
Druhá anóda Vyrába sa tiež vo forme valca, ale s mierne väčším priemerom ako prvý. Táto anóda má zvyčajne jednu membránu.
Napätie rádovo 300-1000V(vzhľadom na katódu). Na druhú anódu je privedené vyššie napätie ( 1000-16000 V).
Pozrime sa, ako funguje trubica. Horúca katóda vyžaruje elektróny. Pôsobením elektrického poľa medzi prvou anódou a katódou sa elektróny urýchľujú a prelietavajú cez membrány v prvej anóde. Z prvej anódy vychádzajú elektróny vo forme úzkeho rozbiehavého lúča.
Elektrické pole medzi prvou a druhou anódou sa nazýva zaostrovanie. Zmení trajektóriu elektrónov tak, že keď opustia druhú anódu, elektróny sa pohybujú a približujú sa k osi trubice. V priestore medzi druhou anódou a tienidlom sa elektróny pohybujú zotrvačnosťou v dôsledku energie získanej v urýchľovacích poliach elektrónového dela.
Zmenou potenciálu prvej anódy je možné regulovať intenzitu zaostrovacieho poľa tak, aby sa trajektórie všetkých elektrónov na obrazovke pretínali. Keď elektróny dopadnú na obrazovky, kinetická energia sa čiastočne premení na svetelnú energiu, vďaka čomu sa na obrazovke získa svetelný bod (bod).
Elektróny dopadajúce na tienidlo vyrazia sekundárne elektróny z materiálu tienidla, ktoré sú zachytené vodivou grafitovou vrstvou ( aquadag) aplikovaný na vnútorný povrch valca. Okrem toho plní aquadag úlohu elektrostatickej clony a chráni tok elektrónov elektrónkou pred vonkajšími elektrickými poľami, pretože je pripojený k druhej anóde elektrónky a je s ňou uzemnený.
Membrány vo vnútri anód prispievajú k zúženiu elektrónového lúča, pretože zachytávajú elektróny, ktoré sú silne odchýlené od osi trubice.
Dva páry deflektorových dosiek pri aplikácii riadiacich (modulačných) napätí na ne zabezpečte výskyt medzi príslušnými doskami X-X a U-u potenciálne rozdiely, ktoré riadia pohyb zaostreného elektrónového lúča do požadovaného bodu na obrazovke, aby sa získal požadovaný obraz. Keď je tento tok vystavený dvom modulačným napätiam súčasne, je možné dosiahnuť vychýlenie elektrónového lúča do akéhokoľvek bodu pracovnej plochy obrazovky.
záver: Výhodou CRT s elektrostatickým riadením je, že v nich je nízka spotreba energie na ovládanie lúča, riadiaci obvod na vychyľovanie elektrónového lúča je oveľa jednoduchší ako v CRT s magnetickým ovládaním. Vychyľovanie lúča v trubiciach tohto typu je prakticky nezávislé od frekvencie vychyľovacieho napätia.
