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ARTÍCULO

DE

PORTADA: NUEVO CURSO

Curso de Reparación de Monitores Lección 1: El Tubo de Rayos Catódicos Con este artículo damos comienzo a una serie de notas destinadas a explicar los pasos a seguir para la reparación de monitores tanto de TV como de computadoras. En esta primera nota haremos una reseña histórica de los monitores para luego explicar las diferencias fundamentales entre los tubos de esos aparatos y los tubos de TV. Autor: Ing. Alberto H. Picerno e-mail: [email protected]

INTRODUCCION Saber Electrónica está al servicio de sus lectores y no podría quedarse atrás en lo que respecta a la reparación de monitores de PC. Por esa razón me encomendó la realización de un curso al estilo de los que ya han pasado por esta sección en los últimos 5 años. Como todos sus seguidores saben, el autor no analiza los temas tomándolos a la ligera. Cuando dice que va explicar cómo se repara un monitor, lo va a hacer a un nivel de profundidad que no se pueda encontrar en otro estudio realizado sobre el tema. Es decir que este curso no es un curso acelerado donde se menciona algunas características técnicas de los monitores y que el alumno luego se arregle por su cuenta para organizar la búsqueda de una falla. Es un curso

detallado basado en reparaciones reales realizadas en el laboratorio del autor donde se reparan alrededor de 50 monitores por mes. Por eso a los lectores de “ojito” que buscan “la precisa” los mandamos a otro lado porque aquí hay que pensar, que es el único modo de aprender. Lamentablemente el cerebro humano no se agranda con el contenido; una cabeza vacía tiene el mismo tamaño que una llena y eso no nos permite diferenciar a los individuos con una mirada. Por eso la diferencia está solo en la obra. ¿Por qué razón de pronto aparecieron monitores para reparar por todos lados, es que se rompieron todos juntos? No, de ningún modo. Los monitores se rompieron siempre, lo que ocurre es que antes no se los reparaba por un problema de tipo económico.

Un monitor moderno de 17” cuesta alrededor de 250 dólares. Antes no tenía sentido gastar de 70 a 120 dólares (las partes eran muy caras) en reparar un monitor viejo que siempre sería viejo. Era mucho mas lógico comprar un monitor nuevo que además se compraba con un crédito blando. Pero no vaya a creer que los usuarios, tiraban los monitores rotos. En América Latina no se tira nada. Los monitores viejos se guardaban prolijamente porque nunca se sabe lo que nos puede deparar el destino. En la empresas se los enviaba al depósito en espera de una decisión definitiva que nunca llegó. Con el dólar más caro y los repuestos más accesibles, el valor de un monitor es tan grande que nadie piensa en comprarlo nuevo. Las reparaciones en cambio mantuvieron su valor, porque los laboratorios de reparación sacrificaron ganancia a cambio Saber Electrónica Nº 8

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Ar tículo de Por tada de trabajo y además porque algunos componentes importados bajaron su precio en dólares, (milagro de nuestra lamentable cadena de ventas) so pena de morir abigarrados en las estanterías de las casas de electrónica. Actualmente, cuando una empresa debe montar una estación informática, recurre a su depósito en lugar de comprar y hace arreglar los monitores dañados, prolijamente guardados en el depósito. En fin, que se creó un nuevo mercado, el de los monitores reparados, y no es tarea fácil reparar un monitor. Un monitor se parece a un TV pero solo se parece; mas allá de lo que se supone, un monitor actual es un aparato de precisión al precio de un producto de consumo masivo. Las normas de TV, sobre todo en lo que respecta al detalle o definición de la imagen son ampliamente superadas por las normas de los modernos monitores multinorma. Los defectos geométricos de la imagen son casi irrisorios comparados con los de un TV y los defectos de bloming (cambio de las dimensiones según el brillo) prácticamente se reducen a cero. En cuanto al matiz y la saturación del color se puede decir que el monitor debe comportarse como un elemento muy estable tanto a corto como a largo plazo, sobre todo si se lo utiliza para actividades gráficas. RESEÑA HISTORICA Los primeros monitores usados en computadoras PC fueron los Hércules monocromáticos de fósforo naranja o blanco. El autor tuvo oportunidad de diseñar un monitor nacional de ese tipo en la empresa Tonomac por lo que puede decir que conoce el problema desde dos puntos de vista, el del diseñador y el del reparador. Se trataba de monitores diseñados específicamente para el modo texto (sólo poseen dos estados de brillo sobre la pantalla, alto y bajo) es decir que sobre la pantalla sólo se podían ver caracteres alfanuméricos. No se podía por ejemplo ver una fotografía con tonos medios. Posteriormente los tubos de fósforo naranja se cambiaron por otros de fósforo blanco que como novedad

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presentaban una pantalla levemente esmerilada que se asemejaba a la textura del papel de oficina. La frecuencia horizontal era exactamente el doble de la utilizada en TV es decir del orden de los 32kHz y la vertical de 50 o 60Hz. El siguiente paso fueron los monitores CGA. Estos monitores poseían un tubo tricromático pero similarmente a los Hércules, los cañones solo podían encenderse o apagarse. No podían generar brillos intermedios. Por lo tanto solo reproducían los tres colores primarios de la síntesis aditiva: rojo, verde y azul más los tres secundarios cian, amarillo y naranja y por supuesto el negro y el blanco. Es decir solo 8 colores si consideramos al negro y al blanco como colores. En lo que respecta a las frecuencias de barrido utilizaban las mismas que los Hércules. Debido al agregado del color la definición empeoraba notablemente y por lo tanto sólo se los utilizaba cuando el color era imprescindible. Más adelante aparecieron los monitores VGA de una sola norma con una definición de 640x480 puntos que ya tenían la posibilidad de trabajar con distintas intensidades por cada color brindando la posibilidad de generar 16 colores aunque cabe aclarar que la cantidad de colores a reproducir ya es función de la PC y no sólo del monitor. El monitor en sí, al trabajar con brillos analógicos por cada cañón puede generar tantos colores como lo requiera la PC. Las frecuencias de trabajo de estos monitores estaban limitadas a los valores mínimos de 32kHz para el horizontal y 50 Hz para el vertical. La llegada de los monitores SVGA multisistema o multimodo y el incremento de la capacidad de memoria y de disco rígido de las PC actuales, permiten operar al monitor con una definición que varía entre 640x480 y 1280x1024 líneas y trabajar con 16 colores, 256 colores, color de alta densidad de 16 bits o color verdadero de 32 bits. Estos monitores tienen la capacidad de leer la información de sincronía y ajustar sus parámetros automáticamente a los requerimientos de la PC. En los últimos años las novedades se produjeron más a nivel de la digitalización de controles y al tamaño del tubo que a otras cosas. En

principio, un monitor moderno actual tiene una pantalla de 17” o más y un conjuntos de pulsadores que ajustan todas las funciones programables por el usuario, sin hacer uso de un solo potenciómetro o utilizando sólo dos para el brillo y el contraste que se dejan con ese tipo de control por razones ergonómicas. Recién en los últimos tiempos se observa una mínima confluencia en el mercado de monitores con pantalla de cuarzo líquido de alto brillo de las llamadas de plasma. Pero dado su precio suponemos que solo se utilizarán donde el espacio es de fundamental importancia (Cajeros de banco) o donde se requiera una presentación muy moderna en puestos de atención al público. ORGANIZACION DEL CURSO Un curso de reparación de monitores se puede encarar de muy diversos modos. En principio el autor supone que todo aquel que desee aprender a reparar monitores tiene un conocimiento mínimo sobre TV. Sin embargo, cuando el tema lo requiere, el autor hará una llamada en el texto y explicará el repaso de TV por separado. El alumno deberá evaluar por sí mismo la necesidad de realizar o no realizar el repaso correspondiente en función de sus conocimientos. Cuando el tema lo requiera se trabajará con el laboratorio virtual Workbench Multisim ampliamente difundido en América de habla hispana por el autor, de modo que sería conveniente que el alumno lo tenga instalado en su PC. De cualquier modo todas los dibujos y circuitos del Multisim serán publicados para que aquel que no lo posea lo pueda seguir por lo menos por observación. El autor debe mencionar, sin embargo, que no es lo mismo correr los archivos que observarlos. En el primer caso el alumno interacciona con los circuitos y obtiene una comprensión muy superior del tema. Por otro lado en este curso vamos a emplear un método de práctica a la distancia que por lo que sabemos se emplea por primera vez en el mundo. El autor entregará los archivos de circuitos correc-

Reparación de Monitores: El Tubo de Rayos Catódicos tos y luego generará archivos con fallas para que el alumno encuentre el material dañado, lo cambie y observe que el circuito haya recuperado su buen funcionamiento. En una palabra que se realizarán reparaciones virtuales. El autor pretende que los alumnos aprendan algo más que a reparar un dado monitor. Por esa razón explicará un circuito en detalle y luego dará indicaciones de las variantes de diferentes marcas y modelos y de otros circuitos integrados similares al propuesto como ejemplo. En el momento actual la información de circuitos de monitores y las especificaciones de sus componentes se obtiene en muchos casos de Internet. Es evidente que no podemos brindarle toda esa información en el curso. Por eso el autor explicará como se obtienen los circuitos y las especificaciones como un complemento del curso. Por supuesto que Ud. no tiene obligación de tener instalada una conexión, pero le aconsejamos que como mínimo se contacte con algún cybercafé o un lugar con Internet desde donde pueda conseguir impresiones de circuitos y especificaciones si es que se dedicará efectivamente a la práctica de la profesión de reparador. ¿Por dónde comenzar el curso? Creo que en realidad se podría empezar por diferentes puntos. El autor acostumbra a comenzar sus cursos de TV comenzando por el tubo ya que considera que el resto del TV está al servicio del tubo. El tubo es el nudo Georgiano donde confluyen los demás circuitos (haciendo caso omiso de los de sonido) y el conocimiento de sus características en detalle nos permiten conocer los circuitos que lo excitan y los circuitos que excitan a los que excitan al tubo y así hasta llegar a la antena. En nuestro caso comenzaremos por el tubo y llegaremos hasta el conector de entrada. Luego analizaremos el yugo del tubo y nos iremos hacia los circuitos de deflexión horizontal y vertical confluyendo posteriormente en el circuito integrado “jungla de monitor” en donde se encuentran los osciladores horizontal y vertical y los circuitos de corrección de barrido y foco.

Figura 1

EL TUBO TRICROMATICO DE ALTA DEFINICIÓN No es ninguna novedad que la TV color fue anterior a la informática color. Esto puede hacernos suponer que los modernos tubos de televisión y los tubos de los monitores se parecen y en efecto una mirada a la ligera nos indica que son similares. Pero en el fondo no es así. Si toma una lupa y observa la pantalla de su TV y luego la pantalla de su monitor observará una diferencia fundamental. En la pantalla de TV se observan triadas de rectángulos con los bordes redondeados y en la del monitor tres círculos coloreados ubicados en los vértices de un triángulo. Ver la figura 1. En principio, observe la diferencia de tamaños entre una y otra triada. En un TV la separación es mucho mayor que en un monitor; eso significa que ese tubo no es apto para ver los detalles de una pantalla de PC, independientemente de que los amplificadores de video puedan manejar el ancho de banda adecuado. Luego observe la disposición de las triadas de puntos. En el caso del TV las triadas de puntos oblongos están en línea y en el caso del monitor están en los vértices de un triángulo equilátero. Esto permite llenar los huecos de una línea de la trama de barrido con la siguiente permitiendo una distribución mas homogénea de los puntos y por lo tanto un mayor detalle de la imagen. La disposición de las triadas define al tubo en dos grandes grupos denominados: tubos “en línea” y tubos “delta” en alusión a la letra griega con forma de triángulo. Extrañamente los primeros tubos

utilizados en TV eran delta. Recién en el año 1978 Philips presentó el tubo en línea en lo que llamó el concepto 20AX. A partir de allí todos los TVs estuvieron dotados de tubos en línea y el concepto delta quedó en el olvido. ¿Por qué el cambio, si como acabamos de ver la definición de la imagen es mayor en un tubo delta? Simplemente porque la convergencia y la pureza de un tubo en línea es mucho mas fácil de conseguir, tanto que no se requieren circuitos de convergencia dinámica, alcanzando solo con los imanes de convergencia estática montados sobre el cuello del tubo. Pero con la llegada de los monitores los fabricantes se dieron cuenta que no podían fabricarlos con tubos en línea, si pretendían utilizar una definición horizontal superior a las 400 líneas y volvieron al viejo concepto delta. Nota: el lector puede suponer que los tubos de 16/9 de los TV de alta definición tienen más de 400 líneas y es cierto, pero tienen una dimensión horizontal desproporcionadamente grande. Sin embargo, aun en los primeros tubos no se requirieron circuitos especiales de convergencia dinámica. La razón es que las técnicas de fabricación de cañones electrónicos para tubos había avanzado tanto que los cañones tenían un diámetro mucho menor y por lo tanto se podían poner más cerca uno del otro. Y ocurre que como los errores de convergencia son proporcionales a la separación entre cañones, se minimizan y basta con un adecuado diseño del yugo para resolverlos definitivamente sin requerir circuitos electrónicos adicionales. Un Saber Electrónica Nº 8

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Figura 2 monitor moderno debe tener pantalla plana o casi plana. Esto perjudica también a la convergencia, pero lo que se ve más perjudicado es el foco (sobre todo en los bordes) y la forma de señal de barrido que ya no puede ser una corriente que varíe en forma lineal (en diente sierra o rampa). El problema del foco existe también en TV, pero debido a que los requerimientos de diámetro del punto son menores no se tiene en cuenta. En la industria de los monitores se tiene en cuenta solo en los monitores de pantallas superiores a 15” y eso significa que los fly-backs tienen un focus pack de tres potenciómetros, a saber uno para el control de screen (cortes de haz), uno para el foco y un tercero para el astigmatismo o enfoque de los ángulos. Por supuesto que el enfoque será ahora dinámico; es decir que la tensión de enfoque no es un valor fijo, sino que es un valor variable con la posición del haz con forma de parábola

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superpuesta a una continua. Cuando el haz electrónico está en el centro de la pantalla, la tensión de foco está en el mínimo porque allí la distancia al cátodo virtual es mínima. En los ángulos de la pantalla, la distancia a cátodo virtual es máxima y por lo tanto la tensión de foco debe ser mayor. Primeras Conclusiones En este primera entrega planteamos las características del curso, realizamos una corta introducción histórica y comenzamos a explicar algunos detalles del tubo sobre todo aquellos que difieren del tubo para TV. En la segunda continuaremos con las explicaciones relacionadas con el tubo tricromático, sobre todo en lo que respecta a las tensiones de sus electrodos y daremos una corta explicación sobre el fenómeno de los arcos internos y como se los recluye a los alrededores del tubo evitando su propagación. Como elementos prácticos de

trabajo le indicaremos como construir una punta de alta tensión para su téster y cómo construir un estetoscopio electrónico para ubicar fugas en las secciones de alta tensión y foco. Y como si todo eso fuera poco le vamos a regalar un generador de cuadros de prueba de monitores con todos los chiches a cada lector. Por todo esto le recomendamos que preste especial atención al próximo número de nuestra querida revista que va a ser imperdible. Como adelanto le mostramos una de las imágenes que puede generar nuestro generador (figura 2). CONVERGENCIA Y PUREZA El tubo color con máscara de sombra, creado en EE UU por la empresa RCA, para la naciente TV color de la década del 60 del siglo pasado, consiste en una pantalla cubierta de puntos de fósforos de colores rojo verde y

Reparación de Monitores: El Tubo de Rayos Catódicos Figura 3

Figura 4

Figura 5

Figura 6

azul agrupados en triadas. Cada grupo forma un triángulo equilátero con un punto emisor de luz roja y otro de luz verde, colocado en los vértices superiores del triángulo y otro de luz azul, colocado en el vértice inferior . Un viejo tubo de TV poseía unas 500.000 triadas y un moderno tubo de monitor unas 2.500.000. A una corta distancia de la pantalla de fósforo (1 cm aproximadamente) se encuentra una mascara metálica con una perforación por cada triada de puntos de fósforo justo en el centro del triángulo imaginario. La finalidad de esta máscara y sus agujeros es que cada cañón electrónico solo pueda bombardear a los puntos de fósforo que le correspondan y tenga los otros dos totalmente tapados. En la figura 3 se puede observar un dibujo donde se ve al cañón verde bombardeando a un punto de fósforo verde. Desde el punto de pivote del cañón verde (punto teórico en el interior del yugo en donde se considera que deflexiona el haz verde) no se pueden ver los puntos rojo y azul y viceversa. Observe que hay una zona después de la máscara perforada que es un cono de sombra para los electrones que llegan desde los cañones.

Esto da nombre de “máscara de sombra” a la máscara perforada. Como la construcción del tubo no permite garantizar que cada cañón pegue sólo sobre el fósforo correspondiente existe un conjunto de imanes montados sobre el cuello cerca de la base que permite modificar la posición de cada haz. Este ajuste se denomina de pureza porque garantiza la pureza de los colores sobre la pantalla. Es decir que una imagen roja se vea roja en toda la pantalla, cosa que no ocurre si el haz rojo pega aunque sea lateralmente sobre un punto verde o azul. En la figura 4 se puede observar un detalle en perspectiva de cómo es realmente la intersección de la máscara ranurada, en este caso dejando pasar el haz rojo e interceptando el azul y el verde. Observe la formación de una línea de puntos R G B R G B R... lograda porque los agujeros de una fila están corridos medio paso con respecto a la siguiente. Este modo de trabajo permite llenar los huecos de la pantalla y mejorar la reproducción de los detalles. Observe también que el haz electrónico siempre tiene un diámetro tal que toma varias triadas a la vez. El fenómeno de la pureza se puede entender mejor cuando se utilizan dibujos en colores. En la figura 5 se puede observar como se verían las triadas de fósforo desde un punto de pivote ubicado en el centro de los puntos de pivote rojo verde y azul. En cambio en las figuras 6, 7 y 8 se puede observar cómo al mirar desde el punto de pivote verde sólo se observan los puntos verdes, desde el punto de pivote azul los puntos azules y desde el punto de pivote rojo, los puntos rojos. La existencia de tres cañones genera realmente tres tramas de líneas sobre la pantalla; una roja otra verde y otra azul. La máscara de sombra y los imanes de pureza evitarán que un haz incida sobre el color equivocado, pero no podrán de ninguna manera conseguir una coincidencia de las tres imágenes de color sobre la pantalla. Los primeros monitores color poseían imanes de convergencia estática para controlar la convergencia en el centro de la pantalla y circuitos electrónicos y bobinas de convergencia dinámica Saber Electrónica Nº 8

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Figura 8 para corregir la convergencia periférica. En el estado actual de la técnica, la convergencia dinámica es realizada por un complejo diseño del yugo en donde se busca que el campo magnético generado no sea uniforme sino que dependa del apartamiento del haz central. En la figura 9 se puede observar cómo sería la imagen de un rectángulo rojo, otro verde y otro azul cuando no se corrige la convergencia. Por supuesto que se ha exagerado la separación entre cañones para que la distorsión se observe con más claridad. La convergencia dinámica (en la periferia) se ajusta con la posición del yugo, que está montado sobre el tubo con dispositivos que permiten el movimiento axial y el giro en un ángulo sólido de 360° sobre el punto de pivote central. La convergencia estática se ajusta con los imanes montados en el cuello del tubo. Estos ajustes se realizan en la fábrica de tubos con dispositivos robotizados y luego se sella el yugo con adhesivos permanentes. Este ajuste no debe ser modificados por el reparador salvo si viera en la necesidad de cambiar un yugo. En este caso se deberá remitir al manual para encontrar un método especifico de ajuste si lo hubiera. Está previsto por parte de la editorial la realización de un video aclaratorio del tema.

bre la pantalla, la imagen del cátodo debe estar perfectamente enfocada sobre el fósforo. En realidad lo que debe enfocarse es el llamado cátodo virtual y no el físico. El fenómeno de la emisión electrónica es el siguiente: El filamento calienta al cátodo y éste emite electrones con carga negativa. Si estos electrones no son requeridos por el cañón, permanecen formando una nube alrededor del cátodo. Esa nube tiene un potencial negativo que inhibe la emisión de nuevos electrones. En cuanto la nube pierde volumen por requerimientos del cañón que bombardea la pantalla (la grilla de control toma potencial nulo con respecto al cátodo permitiendo que los electrones ingresen a la sección de enfoque) la nube pierde potencial negativo permitiendo que sean emitidos nuevos electrones. Esto significa que cuando un tubo tiene buena emisión se produce una nube electrónica gruesa que siempre provee de suficiente cantidad de electrones al sistema. Cuando el cátodo se agota, la nube se hace más delgada y termina por desaparecer, en ese caso los electrones son extraídos directamente desde el cátodo real que se encuentra un poco más alejado de la pantalla que el virtual y por lo tanto requiere un ajuste diferente del foco. Los electrones son emitidos en forma paralela al eje del tubo que pasa por el centro de los tres cañones con dirección a la pantalla, pero cuando pasan por el yugo deflexionan para generar el barrido en la misma. La deflexión es gradual, sin em-

EL FOCO ESTATICO Y DINAMICO Para que un haz se presente como un pequeño punto luminoso so-

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bargo, se puede asignar un punto en el medio del yugo como punto virtual de deflexión y suponer que los haces se quiebran en ángulo al llegar allí. Ese punto de deflexión es muy importante porque a partir de él se analiza la curvatura de la pantalla. Si la pantalla se genera como una sección de esfera utilizando ese radio, la distancia desde el cátodo virtual a la pantalla se mantiene invariable, cualquiera sea el punto de fósforo iluminado. En cambio si la pantalla es plana, esa distancia varía y no es posible enfocar toda la superficie de la misma. En realidad la pantalla ni tiene tanta curvatura ni tampoco es tan plana, pero se acerca a la planitud sobre todo en los tubos más modernos de 17” con ángulo de deflexión grande (monitores de poca profundidad). En los monitores de 14 y 15” alcanza con ajustar el foco a un valor promedio y por lo tanto sólo tienen un potenciómetro de foco, pero los de mayor tamaño suelen tener un control de foco central y otro periférico. A medida que el tubo se agota se requiere un nuevo ajuste del foco porque la nube electrónica del cátodo virtual se hace más delgada. Cuando desaparece, por lo general es imposible ajustar el foco, sobre todo porque éste varía desde las zonas oscuras a las muy iluminadas de la imagen; produciendo un marcado efecto de solarización en las zonas blancas. También es posible que se produzca un viraje de los colores dado que los cátodos pueden tener diferentes desgastes. ✪ Figura 9