Un kinescop (din alt grecesc κινέω „mă mișc” + σκοπέω „mă uit”) [1] , de asemenea, un tub catodic ( CRT ) este un dispozitiv cu raze catodice care transformă semnalele electrice în lumină .
Utilizat anterior pe scară largă în televizoare și monitoare : până la mijlocul anilor 1990, au fost folosite doar dispozitive bazate pe kinescop.
În 1859, Julius Plücker a descoperit razele catodice , un flux de electroni. În 1879, William Crookes a creat tubul cu raze catodice . El a descoperit că razele catodice se propagă liniar, dar pot fi deviate de un câmp magnetic și, de asemenea, a descoperit că atunci când razele catodice lovesc unele substanțe, acestea din urmă încep să strălucească.
În 1897, fizicianul german Karl Ferdinand Braun a creat un tub catodic bazat pe tubul Crookes, care a fost numit tubul Brown [2] . Fasciculul a fost deviat folosind un electromagnet într-o singură dimensiune, a doua direcție a fost desfășurată folosind o oglindă rotativă. Brown a ales să nu-și breveteze invenția, dar a făcut multe demonstrații publice și publicații în presa științifică [3] . Tubul maro a fost folosit și îmbunătățit de mulți oameni de știință. În 1903, Arthur Wenelt a plasat un electrod cilindric ( cilindrul lui Wenelt ) în tub, ceea ce a făcut posibilă modificarea intensității fasciculului de electroni și, în consecință, a luminozității strălucirii fosforului.
În 1906, angajații lui Brown M. Dickman și G. Glage au primit un brevet pentru utilizarea tubului Brown pentru transmiterea imaginilor, iar în 1909 M. Dickman a propus ideea unui dispozitiv fototelegrafic pentru transmiterea imaginilor folosind tubul Brown; discul Nipkow a fost folosit la alez .
Din 1902, Boris Lvovich Rosing lucrează cu pipa lui Brown . La 25 iulie 1907 a aplicat pentru invenția „Metoda de transmitere electrică a imaginilor pe distanțe”. Fasciculul a fost scanat în tub de câmpuri magnetice, iar semnalul a fost modulat (luminozitatea schimbată) folosind un condensator care ar putea devia fasciculul pe verticală, modificând astfel numărul de electroni care trec pe ecran prin diafragmă. La 9 mai 1911, la o reuniune a Societății Tehnice Ruse, Rosing a demonstrat transmiterea imaginilor de televiziune cu forme geometrice simple și recepția lor cu redare pe un ecran CRT.
La începutul și mijlocul secolului al XX-lea, Vladimir Zworykin , Allen Dumont și alții au jucat un rol semnificativ în dezvoltarea CRT.
Conform metodei de deviere a fasciculului de electroni, toate CRT-urile sunt împărțite în două grupe: cu deviație electromagnetică ( CRT-uri indicator și kinescoape) și cu deflexie electrostatică ( CRT-uri oscilografice și o parte foarte mică de CRT-uri indicator).
În funcție de capacitatea de a stoca imaginea înregistrată, CRT-urile sunt împărțite în tuburi fără memorie și tuburi cu memorie (indicator și osciloscop), al căror design prevede elemente speciale de memorie (noduri), cu ajutorul cărora o imagine odată înregistrată poate fi redat de mai multe ori.
În funcție de culoarea strălucirii ecranului, CRT-urile sunt împărțite în monocrom și multicolor. Monocromul poate avea o culoare strălucitoare diferită: alb, verde, albastru, roșu și altele. Multicolorele sunt împărțite conform principiului de acțiune în două culori și trei culori. CRT-uri cu indicator în două culori, a căror culoare strălucirea ecranului se modifică fie din cauza comutării de înaltă tensiune, fie din cauza unei modificări a densității curentului fasciculului de electroni. Tricolor (în funcție de culorile primare) - cinescoape de culoare, a căror strălucire multicoloră a ecranului este asigurată de modele speciale ale sistemului electron-optic, mască de separare a culorilor și ecran.
CRT-urile oscilografice sunt subdivizate în tuburi de joasă frecvență și tuburi cu microunde . În proiectele acestuia din urmă, este utilizat un sistem destul de complex de deflexie a fasciculului de electroni.
Kinescoapele sunt împărțite în televiziune, monitor și proiecție. Cinescoapele de monitor au o înălțime mai mică a măștii decât cele de televiziune. Cinescoapele de proiecție au o dimensiune de la 7 la 12 inchi , luminozitate crescută a ecranului, sunt monocrome și reproduc una dintre cele trei culori RGB de bază - roșu, verde, albastru (vezi videoproiector CRT ).
Părți principale:
În cilindrul 9 se creează un vid profund - mai întâi aerul este pompat afară, apoi toate părțile metalice ale cinescopului sunt încălzite de un inductor pentru a elibera gazele absorbite, un getter este folosit pentru a absorbi treptat aerul rămas .
Pentru a crea un fascicul de electroni 2 , este folosit un dispozitiv numit tun de electroni . Catodul 8 încălzit de filamentul 5 emite electroni. Pentru a crește emisia de electroni, catodul este acoperit cu o substanță care are o funcție de lucru scăzută (cei mai mari producători de CRT folosesc propriile tehnologii brevetate pentru aceasta). Prin schimbarea tensiunii dintre electrodul de control ( modulatorul ) 12 și catod, puteți modifica intensitatea fasciculului de electroni și, în consecință, luminozitatea imaginii. În plus față de electrodul de control, pistolul CRT-urilor moderne conține un electrod de focalizare (până în 1961, cinescoapele domestice foloseau focalizarea electromagnetică folosind o bobină de focalizare 3 cu un miez 11 ), conceput pentru a focaliza un punct pe ecranul kinescopului până la un punct, un electrod de accelerare pentru accelerarea suplimentară a electronilor din pistol și anod. După părăsirea pistolului, electronii sunt accelerați de anodul 14 , care este o acoperire metalizată a suprafeței interioare a conului cinescopului, conectată la electrodul pistolului cu același nume. În cinescoapele color cu un ecran electrostatic intern, acesta este conectat la anod. Într-un număr de kinescoape ale modelelor timpurii, cum ar fi 43LK3B, conul era făcut din metal și era de fapt anodul. Tensiunea la anod este în intervalul de la 7 la 30 kilovolți . Într-un număr de CRT-uri oscilografice de dimensiuni mici, anodul este doar unul dintre electrozii tunului de electroni și este alimentat de tensiuni de până la câteva sute de volți.
În continuare, fasciculul trece prin sistemul de deviere 1 , care poate schimba direcția fasciculului (figura prezintă un sistem de deviere magnetică). În CRT-urile de televiziune, se folosește un sistem de deviere magnetic, deoarece oferă unghiuri de deviere mari. În CRT-urile osciloscopului, este utilizat un sistem de deviere electrostatică, deoarece oferă un răspuns mai rapid.
Fasciculul de electroni lovește ecranul 10 acoperit cu fosfor 4 . De la bombardamentul cu electroni, fosforul strălucește, iar un loc în mișcare rapidă de luminozitate variabilă creează o imagine pe ecran.
Fosforul capătă o sarcină negativă de la electroni, iar emisia secundară poate începe - fosforul însuși poate începe să emită electroni. Ca rezultat, întregul tub poate dobândi o sarcină negativă. Pentru a preveni acest lucru, pe întreaga suprafață a tubului există un strat de aquadag , un amestec conductor pe bază de grafit , conectat la anod ( 6 ).
Kinescopul este conectat prin bornele 13 și priza de înaltă tensiune 7 .
La televizoarele alb-negru, compoziția fosforului este selectată astfel încât să strălucească într-o culoare gri neutră. În terminalele video, radare etc., fosforul este adesea făcut galben sau verde pentru a reduce oboseala ochilor.
Unghiul de deviere al fasciculului CRT este unghiul maxim dintre două poziții posibile ale fasciculului de electroni din interiorul becului, la care un punct luminos este încă vizibil pe ecran. Raportul dintre diagonala (diametrul) ecranului și lungimea CRT depinde de unghi. Pentru CRT-urile oscilografice, este de obicei până la 40 °, ceea ce este asociat cu necesitatea de a crește sensibilitatea fasciculului la efectele plăcilor de deviere și de a asigura liniaritatea caracteristicii de deviere. Pentru primele kinescoape de televiziune sovietice cu ecran rotund, unghiul de deviere a fost de 50 °, pentru kinescoapele alb-negru ale lansărilor ulterioare a fost de 70 °, din anii 1960 a crescut la 110 ° pentru cele alb-negru (unul dintre primele astfel de kinescoape este 43LK9B) , pentru oameni de culoare - la începutul anilor 80. Până la sfârșitul erei kinescoapelor, unghiul a fost adus la 120 °.
Cu o creștere a unghiului de deviere al fasciculului, dimensiunile și masa kinescopului scad, totuși:
Toate acestea au dus la faptul că kinescoapele de 70 de grade sunt încă folosite în unele zone. De asemenea, un unghi de 70 ° continuă să fie utilizat în cinescoapele alb-negru de dimensiuni mici (de exemplu, 16LK1B), unde lungimea nu joacă un rol atât de important.
Deoarece este imposibil să se creeze un vid perfect în interiorul unui CRT, unele dintre moleculele de aer rămân în interior. Când se ciocnesc cu electronii , din ei se formează ioni care, având o masă de multe ori mai mare decât masa electronilor, practic nu se abate, ardând treptat fosforul din centrul ecranului și formând așa-numitul punct ionic. . Pentru a combate acest lucru, până la mijlocul anilor 1960, a fost folosit principiul „capcanei cu ioni”: axa pistolului cu electroni era situată la un anumit unghi față de axa kinescopului, iar un magnet reglabil situat în exterior a furnizat un câmp care învârtea electronul. curge spre axă. Ioni masivi, mișcându-se în linie dreaptă, au căzut în capcana reală.
Cu toate acestea, această construcție a forțat să mărească diametrul gâtului kinescopului, ceea ce a dus la o creștere a puterii necesare în bobinele sistemului de deflectare.
La începutul anilor 1960, a fost dezvoltată o nouă modalitate de a proteja fosforul: aluminarea ecranului, în plus, ceea ce a făcut posibilă dublarea luminozității maxime a kinescopului, iar nevoia unei capcane de ioni a dispărut.
Într-un televizor, a cărui scanare orizontală se face pe lămpi, tensiunea la anodul kinescopului apare numai după ce lampa de ieșire de scanare orizontală și dioda amortizor s-au încălzit. Catozii acestor lămpi sunt foarte masivi și necesită o temperatură ridicată (lămpile sunt proiectate pentru un curent mare de funcționare al catodului), iar catozii de lumină ai cinescopului au deja timp să se încălzească până la temperatura de funcționare.
Introducerea circuitelor complet semiconductoare în nodurile de scanare orizontale a creat problema uzurii accelerate a catozilor kinescopului datorită tensiunii aplicate anodului cinescopului simultan cu pornirea. Pentru a combate acest fenomen, au fost dezvoltate noduri de amatori care au asigurat o întârziere în alimentarea cu tensiune a anodului sau a modulatorului cinescop. Interesant este că în unele dintre ele, în ciuda faptului că au fost destinate instalării în televizoare cu semiconductori, un tub radio a fost folosit ca element de întârziere. Ulterior, au început să fie produse televizoare industriale, în care a fost prevăzută inițial o astfel de întârziere.
Pentru a crea o imagine pe ecran, fasciculul de electroni trebuie să treacă constant peste ecran la o frecvență înaltă - de cel puțin 25 de ori pe secundă. Acest proces se numește despachetare . Există mai multe moduri de a scana o imagine.
Fasciculul de electroni traversează întregul ecran în rânduri. Există două opțiuni:
Fasciculul de electroni se deplasează de-a lungul liniilor imaginii. Scanarea vectorială a fost utilizată în consola de jocuri Vectrex .
Primele radare au folosit un indicator universal („marker circular”), unde fasciculul de electroni trece de-a lungul razelor unui ecran rotund. Informațiile de serviciu (numere, litere, semne topografice ) sunt fie afișate prin metoda vectorială, fie sunt difuzate suplimentar printr -o matrice de semne (situată în tunul cu fascicul de electroni).
Raster de televiziune, scanare progresivă
Raster de televiziune, scanare întrețesă
Mod vectorial de a scana o imagine
Un cinescop color diferă de unul alb-negru prin faptul că are trei pistoale - „roșu”, „verde” și „albastru” ( 1 ). În consecință, trei tipuri de fosfor sunt aplicate pe ecranul 7 într-o anumită ordine - roșu, verde și albastru ( 8 ).
În funcție de tipul de mască folosit, pistoalele din gâtul kinescopului sunt dispuse în formă de deltă (la colțurile unui triunghi echilateral) sau plan (pe aceeași linie). Unii electrozi cu același nume de la diferite tunuri de electroni sunt conectați prin conductori în interiorul cinescopului. Aceștia sunt electrozi de accelerare, electrozi de focalizare, încălzitoare (conectate în paralel) și, adesea, modulatori. O astfel de măsură este necesară pentru a salva numărul de ieșiri ale kinescopului, datorită dimensiunii limitate a gâtului său.
Doar fasciculul de la pistolul roșu lovește fosforul roșu, doar fasciculul de la pistolul verde îl lovește pe cel verde etc. Acest lucru se realizează prin faptul că un grătar metalic, numit mască , este instalat între pistoale și ecran ( 6 ). În cinescoapele moderne, masca este fabricată din Invar , o calitate de oțel cu un mic coeficient de dilatare termică .
Există două tipuri de măști:
Nu există un lider clar între aceste măști: masca de umbră oferă linii de înaltă calitate, masca de deschidere oferă culori mai saturate și eficiență ridicată. Slit combină virtuțile umbrei și deschiderii, dar este predispus la moiré .
Cu cât elementele de fosfor sunt mai mici, cu atât este mai mare calitatea imaginii pe care tubul este capabil să o producă. Un indicator al calității imaginii este pasul măștii .
În CRT-urile moderne de monitorizare, pasul măștii este la nivelul de 0,25 mm . Cinescoapele de televiziune, care sunt privite de la o distanță mai mare, folosesc trepte de până la 0,6 mm .
Deoarece raza de curbură a ecranului este mult mai mare decât distanța de la acesta la sistemul electro-optic până la infinit în cinescoape plate și fără utilizarea unor măsuri speciale, punctul de intersecție a razelor unui kinescop color este la la o distanță constantă de tunurile cu electroni, este necesar să se asigure că acest punct se află exact la suprafața măștii de umbră, altfel se formează o înregistrare greșită a celor trei componente de culoare ale imaginii, crescând de la centrul ecranului la margini. Pentru a preveni acest lucru, este necesar să se deplaseze corect fasciculele de electroni. În kinescoapele cu un aranjament de pistoale în formă de deltă, acest lucru se realizează printr-un sistem electromagnetic special controlat de un dispozitiv separat, care la televizoarele vechi pentru ajustări periodice a fost plasat într-o unitate separată - unitatea de amestecare. În cinescoapele cu aranjament plan al pistoalelor, reglarea se face cu ajutorul magneților speciali aflați pe gâtul kinescopului. De-a lungul timpului, în special pentru cinescoape cu un aranjament în formă de delta a tunurilor de electroni, convergența este perturbată și necesită o ajustare suplimentară. Majoritatea companiilor de reparații de computere oferă un serviciu de refacere a fasciculului de monitor.
În cinescoapele color este necesar să se îndepărteze magnetizarea reziduală sau accidentală a măștii de umbră și a ecranului electrostatic care afectează calitatea imaginii .
Demagnetizarea are loc datorită apariției în așa-numita buclă de demagnetizare - o bobină flexibilă de diametru mare situată în jurul perimetrului ecranului kinescopului - un impuls al unui câmp magnetic amortizat în schimbare rapidă. Pentru ca acest curent să scadă treptat după pornirea televizorului, se folosesc termistori . Cel mai adesea, se folosește un circuit cu două termistoare, între care se stabilește un contact termic. Cel de-al doilea termistor îl încălzește suplimentar pe primul, crescându-i rezistența, datorită căruia curentul prin bobina de demagnetizare în starea staționară scade. Multe monitoare, pe lângă termistori, conțin un releu care, la sfârșitul procesului de demagnetizare a cinescopului, oprește alimentarea acestui circuit, astfel încât termistorul să se răcească. După aceea, puteți folosi o tastă specială sau o comandă specială din meniul monitorului pentru a declanșa acest releu și a re-demagnetiza în orice moment, fără a recurge la oprirea și pornirea monitorului. Pe televizorul Electronics Ts-430, termistorul nu controlează direct bobina, ci comutatorul tranzistorului. Cu ajutorul unui releu pe care este încărcată această cheie, un condensator de hârtie preîncărcat este descărcat pe bobina de demagnetizare, iar în circuitul oscilator rezultat apar oscilații amortizate.
Un triscop este un design format din trei cinescoape alb-negru, filtre de lumină și oglinzi translucide (sau oglinzi dicroice care combină funcțiile oglinzilor și filtrelor translucide) utilizate pentru a obține o imagine color [5] .
Kinescoapele sunt utilizate în sistemele de imagistică raster : diverse tipuri de televizoare , monitoare , sisteme video .
CRT-urile oscilografice sunt utilizate cel mai adesea în sistemele de afișare a dependenței funcționale: osciloscoape , vobblescope -uri , de asemenea, ca dispozitiv de afișare la stațiile radar, în dispozitive speciale; în anii sovietici au fost folosite și ca ajutoare vizuale în studiul proiectării dispozitivelor cu raze catodice în general.
CRT-urile de imprimare a caracterelor sunt utilizate în diverse echipamente speciale.
Desemnarea CRT-urilor sovietice și rusești constă din patru elemente: [6]
În cazuri speciale, la denumire poate fi adăugat un al cincilea element, care conține informații suplimentare.
Exemplu: 50LK2B - un cinescop alb-negru cu o diagonală a ecranului de 50 cm , al doilea model, 3LO1I - un tub de osciloscop cu un diametru de ecran strălucitor verde de 3 cm , primul model.
Această radiație nu este creată de cinescopul în sine, ci de un sistem de deviere. Tuburile cu deflexie electrostatică, în special tuburile de osciloscop, nu o radiază.
În cinescoapele de monitorizare, pentru a suprima această radiație, sistemul de deviere este adesea acoperit cu cupe de ferită. Cinescoapele de televiziune nu necesită o astfel de ecranare, deoarece privitorul stă de obicei la o distanță mult mai mare de televizor decât de monitor.
Există două tipuri de radiații ionizante în cinescoape.
Primul este fasciculul de electroni în sine, care este, de fapt, un flux de particule beta de energie scăzută ( 25 keV ). Această radiație nu iese în exterior și nu reprezintă un pericol pentru utilizator.
Al doilea este bremsstrahlung cu raze X, care apare atunci când electronii bombardează ecranul. Cu toate acestea, în cazul unei defecțiuni a televizorului sau a monitorului, care duce la o creștere semnificativă a tensiunii anodului, nivelul acestei radiații poate crește la valori vizibile. Pentru a preveni astfel de situații, unitățile de scanare orizontale sunt echipate cu noduri de protecție.
În televizoarele color produse înainte de mijlocul anilor 1970, pot exista surse suplimentare de radiație cu raze X - triode stabilizatoare conectate în paralel cu kinescopul și utilizate pentru a stabiliza tensiunea anodului și, prin urmare, dimensiunea imaginii. În televizoarele sovietice „Raduga-5” și „Rubin-401-1” sunt utilizate triode 6S20S, în primele modele ale seriei ULPCT - GP -5 . Deoarece sticla cilindrului unei astfel de triode este mult mai subțire decât cea a unui kinoscop și nu este aliată cu plumb, este o sursă de raze X mult mai intensă decât cinescopul în sine, așa că este plasat într-un ecran special din oțel. . Modelele ulterioare de televizoare ULPCT folosesc alte metode de stabilizare de înaltă tensiune, iar această sursă de raze X este exclusă.
Fasciculul unui monitor CRT, formând o imagine pe ecran, face ca particulele de fosfor să strălucească. Înainte de formarea următorului cadru, aceste particule au timp să iasă, astfel încât să puteți observa „pâlpâirea ecranului”. Cu cât este mai mare rata de cadre, cu atât pâlpâirea este mai puțin vizibilă. Se poate observa clar cu vederea periferică.
Când se formează o imagine , 25 de cadre sunt modificate în fiecare secundă , ceea ce, ținând cont de întrețesere, este de 50 de câmpuri (jumătate de cadre) pe secundă. Când lucrați în spatele ecranului monitorului, pâlpâirea este simțită mai puternic, deoarece distanța de la ochi la kinescop este mult mai mică decât atunci când vă uitați la televizor. Rata minimă de reîmprospătare recomandată a monitorului este de 85 Hz . Modelele timpurii de monitoare și televizoare nu permiteau să funcționeze cu o rată de reîmprospătare mai mare de 70-75 Hz, în modelele ulterioare această frecvență crește la 100 Hz .
Imaginea de pe un tub catodic este neclară în comparație cu alte tipuri de ecrane. Pe monitoare de înaltă calitate, imaginea este destul de clară.
CRT folosește tensiune înaltă. Tensiunea reziduală de mii de volți, dacă nu se ia nicio măsură, poate zăbovi pe circuitele CRT și de „legare” timp de săptămâni. Prin urmare, la circuite se adaugă rezistențe de descărcare, ceea ce face televizorul complet sigur în câteva minute după oprire.
Tensiunea anodului CRT poate fi fatală dacă o persoană are defecte cardiace. De asemenea, poate duce la vătămare, inclusiv deces, indirect, atunci când, prin retragerea unei mâini, o persoană atinge alte circuite care conțin tensiuni extrem de periculoase pentru viață (și astfel de circuite sunt prezente în toate modelele de televizoare și monitoare care utilizează CRT), precum și leziuni mecanice.asociate cu o cădere bruscă necontrolată din cauza spasmului de la electrocutare.
CRT-urile pot conține substanțe dăunătoare sănătății și mediului. Printre aceștia se numără compușii de bariu în catozi, fosfori. CRT-urile eșuate sunt considerate deșeuri periculoase în majoritatea țărilor și sunt supuse reciclării sau eliminării în depozite separate.
Deoarece există un vid ridicat în interiorul CRT, din cauza presiunii aerului , ecranul unui monitor de 17 inchi are o sarcină de aproximativ 800 kg - masa unei mașini mici . Atunci când se operează modele timpurii de kinescoape, reglementările de siguranță impuneau utilizarea mănușilor de protecție, a unei măști și a ochelarilor de protecție. Un ecran de protecție din sticlă a fost instalat în fața ecranului kinescop de pe televizor, iar de-a lungul marginilor a fost instalată o mască de protecție metalică.
Începând din a doua jumătate a anilor 1960, partea periculoasă a kinescopului este acoperită cu un bandaj metalic special antiexploziv , realizat sub forma unei structuri integral metalice ștanțate sau înfășurate în mai multe straturi de bandă de oțel. Acest bandaj elimină posibilitatea unei explozii spontane . În unele modele de kinescoape, a fost folosită suplimentar o peliculă de protecție pentru a acoperi ecranul.
În ciuda utilizării sistemelor de protecție, nu este exclus ca oamenii să fie loviți de fragmente atunci când kinescopul este spart în mod deliberat. În acest sens, atunci când îl distrug pe acesta din urmă, pentru siguranță, ei rup mai întâi shtengelul - un tub de sticlă tehnologic la capătul gâtului sub o bază de plastic, prin care aerul este pompat în timpul producției.
| dispozitive cu fascicul de electroni | ||
|---|---|---|
| Transmițătoare | Tub Crookes | |
| plasament |
| |
| amintindu-şi | ||
| Microscop electronic | ||
| Alte |
| |
| Părți principale |
| |
| Concepte | ||
| Tehnologii de afișare | |
|---|---|
| Afișează video |
|
| Non-video |
|
| Afișări 3D |
|
| Static |
|
| Vezi si |
|
| Componente TV | |
|---|---|
| cale radio | |
| Calea video analogică |
|
| Calea video digitală |
|
| Cale audio analogică | |
| Calea audio digitală |
|
| Alezoare și kinescop |
|
Ecran LCD | Ecran cu cristale lichide |
| ecran cu plasmă | Ecran de descărcare a gazelor matrice |
| Alte | |