Haz electrónico
| ||||
El haz electronico, mas comun es utilizado en los monitores es como un rayo de luz generado con electrones a muy altos voltajes en una superficie con fósforo y dependiendo de los dispositivos que interactuen con el haz este formara una imagen.
Sumario
Cañón electrónico
El cañón electrónico de la figura 1 incluye un cátodo calentado que emite electrones, una rejilla de control G1 y la rejilla aceleradora G2. Sin contar el ánodo hay tres electrodos en este cañón electrónico. Los cañones electrónicos tetrodos y pentodos tienen más rejillas.
Estructura
Cada estructura de rejilla consiste en un cilindro con una abertura o agujero en el centro. La figura 2 muestra un cilindro de rejilla de control y su tapa de disco con una abertura de 0,04 pulg. Los electrodos son generalmente de níquel o de una aleación de níquel, y están montados sobre soportes de cerámica. La tensión de la rejilla de control es una polarización negativa para controlar la carga especial en el cátodo. Las rejillas aceleradoras tienen potenciales positivos progresivamente más altos, estando el ánodo a la tensión más alta para acelerar los electrones hasta la pantalla. La mayoría de los electrones del haz pasan por las aberturas y no son retenidos por los electrodos a causa de que su estructura circular provee un campo acelerador simétrico alrededor del haz. Este encuentra un circuito completo a causa de la emisión secundaria de la pantalla, ya que los electrones secundarios captados por el ánodo retornan al cátodo a través del suministro de muy alta tensión. Un valor típico de la corriente del haz es 0,6 mA con una tensión anódica de 15 kV.
Rejilla de control
En el cilindro de rejilla de control con disco de aberturaLentes electrónicas presentados en la Figura 2. Los electrones emitidos por el cátodo tienden a divergir porque se repelen mutuamente. En consecuencia, será necesario concentrarlos en un haz estrecho. Esta acción es análoga al enfoque de un rayo luminoso por la lente óptica. Así, pues, se denomina enfoque la acción de obtener un haz estrecho, y un sistema de enfoque de los electrones es una lente electrónica. Generalmente se emplean dos lentes electrónicas. La primera es el campo electrostático entre el cátodo y la rejilla de control producido por su diferencia de potencial. La segunda lente puede ser un campo electrostático o un campo magnético que se provee para enfocar el haz inmediatamente antes de su deflexión. La acción resultante de las dos lentes electrónicas es el enfoque del haz para producir en la pantalla un punto luminoso o mancha pequeño y de contorno preciso.
Las líneas de fuerza del campo electrostático de la figura 3 (a) que aparecen repeliendo a los electrones hacia el cátodo a causa de que la polarización de la rejilla es negativa. Estas líneas son rectas allí donde las estructuras del cátodo y de la rejilla son paralelas. Tales líneas rectas indican una variación uniforme de potencial en el espacio comprendido entre la rejilla y el cátodo. Allí donde la separación entre la rejilla y el cátodo no es uniforme, las líneas de fuerza son curvas. Las líneas de fuerza curvas son de un sentido tal que repelen a los electrones hacia el eje geométrico. Los electrones que más divergen tienen la mayor fuerza hacia el centro.
Trayectoria
La tensión de G2 y la tensión del ánodo proveen una fuerza aceleradora hacia adelante. El resultado definitivo es que las trayectorias divergentes son incurvadas de modo que los electrones pasan por las aberturas de la rejilla (figura 3b. El haz divergente es enfocado en el punto P inmediatamente después de la rejilla de control. Los electrones emitidos en la dirección KA tienen que seguir la trayectoria curva KDP. Análogamente, los electrones de trayectoria KB son obligados a seguir la trayectoria KEP. Los electrones que se desplazan a lo largo del eje geométrico permanecen en su trayectoria. El punto focal P es el punto de cruce producido por la primera lente electrónica. P sirve de fuente puntual de los electrones concentrados por la segunda lente electrónica para obtener una mancha nítida en la pantalla. De esta manera se puede producir el enfoque fino en virtud de que el punto de cruce tiene un área mucho menor que el cátodo que suministra los electrones del haz. Control de la polarización. La tensión continua aplicada entre la rejilla de control y el cátodo es la polarización que determina la corriente que llega a la pantalla. Una tensión menos negativa permite que sean acelerados más electrones a través de la abertura de la rejilla para formar el haz. Una tensión más negativa de polarización necesaria para reducir la corriente del haz hasta el punto de corte visual, cuando no es producida luz en la pantalla, es aproximadamente 50 V, dependiendo de la estructura del cañón y de las tensiones de aceleración.
Modulación de intensidad
En los osciloscopios se varía la polarización en el tubo de rayos catódicos con el control de intensidad para ajustar el brillo de la pantalla; en los receptores de televisión el control de polarización para la imagen se denomina brillo o (luminosidad). Aunque la polarización regula la intensidad de la corriente del haz, también afecta en cierto grado al enfoque, ya que el punto de cruce se aleja del ánodo cuando la tensión de, la rejilla de control es menos negativa. Modulación de la intensidad. Además de la polarización de CD al circuito rejilla-cátodo se le aplica la tensión alterna de la señal. La señal hace que la corriente del haz aumente y disminuya respecto a su valor establecido por la polarización. Esta variación por la tensión de señal aplicada a la rejilla de control es lo que se llama modulación de intensidad o modulación del eje Z de la corriente del haz. La mayoría de los osciloscopios tienen una conexión para la modulación de intensidad. En los tubos de imagen la señal video de CA es acoplada al circuito, rejilla-cátodo para variar la intensidad y la iluminación a fin de reproducir la información visual de todos los elementos de imagen.
Enfoque del haz electrónico
Aquí describimos tres métodos de convergencia de los electrones en el haz por la segunda lente electrónica para obtener un punto preciso en la pantalla. Se puede emplear un campo eléctrico o un campo magnético.
Enfoque electrostático de muy alta tensión
La segunda lente electrónica puede ser provista por el campo electrostático de la rejilla de enfoque en un cañón tetrodo como representa la figura 4. Las tensiones indicadas son para un tubo de osciloscopio, en que generalmente se utiliza este tipo de cañón. G2 está conectada interiormente al revestimiento de pared del ánodo y tiene aplicado m potencial de 5 kV. La rejilla de enfoque tiene un potencial aproximadamente igual a la quinta parte de la tensión del ánodo. Se utiliza este método generalmente en los cinescopios de color, con una alimentación separada de muy alta tensión para la tensión de enfoque. En la figura 4, la tensión de la rejilla de enfoque de 1 kV provee un campo decelerado para los electrones que provienen de G2 a 5 kV. Este campo decelerado rechaza a los electrones divergentes hacia el eje geométrico del haz, en correspondencia con la acción de la primera lente electrónica entre el cátodo y la rejilla. Ajustando el valor de la tensión aplicada a la rejilla de enfoque, se puede variar el campo electrostático de enfoque de modo que las trayectorias de los electrones tengan la curvatura conveniente para que el punto de cruce caiga en la pantalla y coincida con el punto S.
Enfoque electrostático de alta tensión
La mayoría de los tubos de imagen con enfoque electrostático utilizan el cañón representado en la figura 5. La rejilla 1 es la de control, la rejilla 2 es aceleradora a 450 V aproximadamente, las 3 y 5 están conectadas interiormente al revestimiento anódico a 15 kV aproximadamente, y la rejilla 4 es la de enfoque. Así el haz electrónico puede ser decelerado por la rejilla 4 entre 3 y 5. Con este tipo de lente electrónica, la tensión +B puede suministrar la tensión de enfoque necesaria, que puede ser de -30 a +300 V. Ordinariamente no hay control de enfoque, pero un puente de hilo en la base del tubo conecta G2 a una de las otras patillas ya que la tensión de enfoque requerida es crítica.
Enfoque magnético
En la figura 6 el imán de enfoque provee las líneas de fuerza que tienen sustancialmente la misma dirección del haz electrónico. Pero los electrones del haz producen también un campo magnético y cuando este campo es perpendicular al campo de enfoque, no hay acción mutua entre ellos. Por consiguiente los electrones pueden seguir su camino en la dirección del eje del haz hacia la pantalla, acelerados por la tensión anódica. Como el movimiento de un electrón que se desplace en la trayectoria PA tiene una componente perpendicular al campo de enfoque; parte del campo magnético producida por este electrón puede ser considerada como de dirección paralela al campo producido por el imán de enfoque. Donde las líneas de fuerza tienen la misma dirección, se suman, produciendo un campo más intenso, mientras las líneas de fuerza opuestas se contrarrestan y producen un campo más débil.
Por lo cual es aplicada una fuerza a los electrones que se desplazan en trayectorias tales como PA y PB en la figura 6 están inclinadas con respecto al eje del haz. Los electrones son obligados a moverse hacia el eje geométrico del cañón electrónico. Los que están en los bordes exteriores del haz divergente siguen trayectorias de mayor ángulo con respecto al eje horizontal, y están sometidos a mayor fuerza hacia el centro que los que se mueven más cerca del eje. El resultado es la convergencia del haz. Ajustando la posición del imán de enfoque y su fuerza, el movimiento de los electrones puede tener una componente dirigida hacia el eje del cañón que persiste después del campo de enfoque, por lo que el haz converge en el punto S de la pantalla.
El movimiento del electrón resultante de la acción del campo magnético debe ser perpendicular a la dirección de la corriente del haz y al campo de enfoque. Por tanto, los electrones siguen una trayectoria en espiral hacia el eje cuando son acelerados hasta la pantalla por la tensión del ánodo. Este movimiento en espiral no está representado en la figura 6.
Deflexión magnética
Se utilizan dos pares de bobinas de deflexión como las representadas en la figura 7, montadas exteriormente alrededor del cuello del tubo inmediatamente antes del ensanchamiento. Las dos bobinas de cada juego están conectadas usualmente en serie. El par constituido por la bobina colocada encima del eje del haz y la colocada debajo produce la desviación horizontal; el par constituido por las bobinas colocadas lateralmente, respecto al eje desvía el haz verticalmente. Este desplazamiento perpendicular es consecuencia de que la corriente de cada bobina tiene un campo magnético que reacciona con el campo magnético del haz electrónico produciendo una fuerza que desvía a los electrones perpendicularmente al eje del haz y al campo de deflexión. Las bobinas de deflexión horizontal mostradas en la figura 7. Los arrollamientos están en planos horizontales situados por encima y por debajo del eje del haz. Por lo que se deduce que el campo de deflexión de los arrollamientos horizontales está dirigido hacia abajo. Cuando la dirección del haz de electrones sea perpendicular al plano del papel y de sentido descendiente, como indica la cruz dibujada en el centro, las líneas de fuerza de su campo magnético tienen sentido contrario al de las agujas del reloj alrededor del haz y en el plano del papel. A la izquierda del eje del haz, el campo magnético del haz electrónico desciende en la misma dirección que el campo deflector, mientras a la derecha los campos son opuestos. El electrón es desviado a la derecha puesto que la fuerza desplaza al haz hacia el campo más débil. De modo análogo, las bobinas de deflexión vertical desvían el haz hacia abajo. La corriente puede ser aplicada simultáneamente a ambos pares de bobinas, desviándose el haz hacia el ángulo inferior derecho de la pantalla. Las bobinas consisten en arrollamientos rectangulares convenientemente curvados para que se adapten a la forma del yugo.
En la figura 8. El yugo está montado en un alojamiento que permite la penetración del campo magnético en el tubo. En un yugo típico las bobinas de deflexión vertical pueden tener una inductancia total de 40 mH y requieren una corriente de deflexión en diente de sierra de 300 mA cresta a cresta, mientras las bobinas de deflexión horizontal pueden tener una inductancia total de 13 mH y requieren una corriente de 1000 mA cresta a cresta.
Control por rejilla y control por cátodo
Control por rejilla y control por cátodo. La señal de video puede ser aplicada ya sea a la rejilla de control del cinescopio o bien al cátodo. En cualquiera de ambos casos una señal de video correspondiente al blanco debe hacer a la tensión instantánea de la rejilla del cinescopio menos negativa que la polarización, produciendo más corriente y aumentando, la luminosidad de las partes blancas de la imagen. Se utiliza más a menudo el control por cátodo (o excitación de). Este procedimiento proporciona mayores variaciones de la corriente del haz y de la luz producida en la pantalla en virtud de que la tensión del cátodo G2 es también video modulado, aumentando la sensibilidad de modulación del cañón electrónico.
Potencia de calefactor
La mayoría de los cinescopios necesitan una tensión de calefactor de 6,3 V a 0,6 A, para circuitos de calefactor en paralelo. En los montajes en serie un valor nominal típico de cinescopio para calefactor es 8,4 V a 0,45 A; otras tensiones de calefactor son 2,34 y 2,68 V. Si el calefactor no se enciende, no habrá corriente de haz ni brillo en la pantalla. Mirando a través del vidrio en el cuello del tubo se ve si el filamento enrojece o no.
Fuentes
Luis Manuel García Andrés. Tecnología de televisión. Editorial Pueblo y educación. Abril de 1983. Pág 69 - 78.
