TUBO DE RAYOS CATDICOSINDICE

1.INTRODUCCION1.1 Inicios1.2 Partes1.3 Cmo se dirigen los electrones a la pantalla?1.4 Aplicaciones

2. FUNCIONAMIENTO2.1 Relacin carga-masa2.2 Movimiento entre las placas del condensador2.3 Movimiento fuera de las placas del condensador

3. LA TELEVISIN3.1 Los monitores en color con tubos catdicos

4. DIFERENCIAS ENTRE LOS TUBOS CATDICOS DE LOS TELEVISORES Y MONITORES, Y LOS DE LOS OSCILOSCOPIOS

5. DIFERENCIAS ENTRE EL TUBO DE RAYOS CATDICOS Y LA TELEVISIN LCD

1.-INTRODUCCIN

Un tubo de rayos catdicos consiste esencialmente en un can de electrones capaz de generar un delgado haz electrnico, un sistema deflector y una pantalla recubierta por una fina capa de una sustancia luminiscente.

El tubo de rayos catdicos o TRC es una de las principales piezas en el funcionamiento de un televisor. Gracias a esta vlvula electrnica las seales elctricas que se procesan desde su recepcin en la antena y hasta su llegada a la placa base del TRC, pueden ser convertidas en informacin lumnica.

- INICIOS:

El tubo de rayos catdicos, o CRT, fue desarrollado por Ferdinand Braun, un cientfico Alemn, en 1897 pero no se utiliz hasta la creacin de los primeros televisores a finales de la dcada de 1940. A pesar de que los tubos de rayos catdicos que se utilizan en los monitores modernos tuvieron muchas modificaciones que les permitieron mejorar la calidad de la imagen, siguen utilizando los mismos principios bsicos.

La primera versin del tubo catdico fue un diodo de ctodo fro, en realidad una modificacin del tubo de Crookes* con una capa de fsforo sobre el frontal. A este tubo se le llama a veces tubo Braun. La primera versin que utilizaba un ctodo caliente fue desarrollada por J. B. Johnson y H. W. Weinhart de la sociedad Western Electric. Este producto se comercializ en 1922.

- PARTES:

Las partes que componen un TRC son:

Filamento: Es el elemento calefactor del ctodo, es decir, le proporciona la energa calorfica necesaria para que se desprendan electrones del K.

Ctodo: Cilindro hueco de nquel recubierto en su extremo derecho por sustancias emisoras de electrones (xido de bario y estroncio). En su interior se encuentra el filamento. La tensin entre el K y el filamento no debe exceder del lmite mximo marcado por cada tipo de tubo.

Wenhelt: Tambin conocida como rejilla de control consiste en un cilindro metlico con un orificio circular en el fondo, el cual rodea al ctodo y cuya misin es la de controlar el flujo de electrones que desde el K se dirigen a la pantalla.

nodo acelerador: Existen 3, tienen forma de cilindro, ya dan una aceleracin a los electrones a travs de diferentes diferencias de potencial.

nodo de enfoque: Como a partir del primer nodo acelerador el haz se hace divergente, ese necesario concentrarlo y para ello se utiliza el nodo de enfoque. Cada tubo tiene una tensin de enfoque ptima.

Pantalla del tubo de imagen: Es la parte final del TRC y sobre la que va a incidir el haz de electrones que al chocar con ella producir un punto luminoso. Est formada por: la parte externa de vidrio, la capa fluorescente que cubre la cara interna, y una pelcula de aluminio vaporizado.

- CMO SE DIRIGEN LOS ELECTRONES A LA PANTALLA?

El pincel de electrones emitido por el ctodo de un TRC no choca permanentemente en el centro de la pantalla, sino que recibe dos movimientos simultneos de vaivn de deflexin:

1.Movimiento en sentido horizontal: deflexin horizontal.El campo magntico se consigue mediante las llamadas bobinas de desviacin horizontal o de lneas.

2.Movimiento en sentido vertical: deflexin vertical.El campo magntico se consigue mediante las llamadas bobinas de deflexin vertical o de cuadro, por las que se hace circular una intensidad de corriente tambin en forma de diente de sierra.

Con estos dos movimientos se obtiene en la pantalla una serie de lneas casi horizontales. Dada la gran rapidez de repeticin del barrido de las lneas, el ojo las integra, dando la sensacin de que toda la pantalla est iluminada al mismo tiempo.

Estas deflexiones se consiguen con ayuda de campos magnticos, ya que cuando el chorro de electrones atraviesa un campo magntico perpendicular a sus lneas de fuerza, sufre una desviacin.

Karl Ferdinand Braun (1850-1918):Premiado en 1909 con el Premio Nobel de Fsica, junto con Marconi por su trabajo en el desarrollo de la telegrafa sin hilos y especialmente por las mejoras tcnicas introducidas en el sistema de transmisin".

*El tubo de Crookesconsiste en un tubo de vaco por el cual circulan una serie de gases, que al aplicarles electricidad adquieren fluorescencia, de ah que sean llamados

- APLICACIONES:

El tubo de rayos catdicos es un dispositivo de visualizacin utilizado principalmente en pantallas de ordenadores, televisiones y osciloscopios, aunque en la actualidad se tiende a ir sustituyndolo paulatinamente por tecnologas como plasma, LCD, DLP, etc.

Tubo de rayos catdicos para televisin.

En televisin, el tubo de rayos catdicos se designa frecuentemente como tubo de imagen o simplemente como pantalla y tiene caractersticas particulares para esta aplicacin, distintas a las de los tubos de rayos catdicos utilizados en los osciloscopios, en particular su forma, dimensiones y mtodo de deflexin del haz electrnico.

2.-FUNCIONAMIENTO

2.1 Relacin Carga-masa

Entre los aos 1898 a 1903, el fsico ingls J. J. Thomson , realiz el primer experimento interesante que condujo a un modelo sobre la composicin de los tomos. Estudi la descarga elctrica que se produce dentro de tubos al vaco parcial(algo de aire), llamados Tubos de Rayos Catdicos. El aire enrarecido sirve para que, si alguna partcula pequea se desplaza y choca una molcula de Nitrgeno u Oxgeno, se produzca una iluminacin en la direccin del flujo de partculas de modo que pueda ser identificado.

Thomson encontr que cuando un voltaje suficientemente alto (proveniente de una pila o bobina) era aplicado entre los electrodos , un rayo que el llam rayo catdico (porque comenzaba en el electrodo negativo de la pila), se produca. Este rayo viajaba hacia el electrodo (+) por lo que dedujo que se trataba de un flujo de partculas repelidas por el electrodo (-) que necesariamente significaba que eran partculas cargadas (-) atradas por el electrodo (+) y que llam desde entonces electrones e- .

Para demostrar que efectivamente se trataba de partculas cargadas(-), Thomson ide colocar "otra pila" con electrodos (+) y (-) perpendiculares al haz que se origina en el polo (-). As, l tambin descubri que el flujo se desviaba hacia el polo (+) de la pila.

Thomson pudo encontrar la razn carga /masa para el electrn midiendo la desviacin del haz de electrones aplicando campos magnticos ( Imn, simplemente) y elctricos, logrando como resultado que:

Donde la carga del electrn se mide en coulombs y es la masa del electrn en gramos.

2.2 Movimiento entre las placas del condensador

Cuando eliminamos el campo magntico, el electrn se mueve bajo la accin de la fuerza elctrica F=qE constante en la regin del condensador perpendicular a la direccin inicial de su velocidad. Utilizamos las ecuaciones del movimiento curvilneo bajo aceleracin constante para posteriormente hallar su trayectoria:

Si L es la longitud del condensador, la desviacin vertical y de la partcula al salir de sus placas ser :

2.3 Movimiento fuera de las placas del condensador

Una vez que el electrn ha salido de las placas del condensador, sigue un movimiento rectilneo uniforme, hasta que llega a la pantalla. La desviacin total del haz en la pantalla situada a una distancia D del condensador es:

Donde vy y vx son las componentes del vector velocidad en el instante en el que el electrn abandona la regin situada entre las placas del condensador x=L.

3.-LA TELEVISIN

La introduccin del llamado tubo de rayos catdicos otubo de Braum, por S. Thomson en 1895 fue un precedente que tendra gran transcendencia en la televisin, si bien no se pudo integrar, hasta entrado el siglo XX y que perdura en la primera mitad del XXI. Con l se ha conseguido transformar energa elctrica en energa luminosa.

La primera imagen sobre un tubo de rayos catdicos se form en 1911 en el Instituto Tecnolgico de San Petersburgo y consista en unas rayas blancas sobre fondo negro y fueron obtenidas por Boris Rosing y su estudiante Vladimir Kosma Zworykin. La captacin se realizaba mediante dos tambores de espejos y generaba una exploracin entrelazada de 30 lneas y 12,5 cuadros por segundo.Las seales de sincronismo eran generadas por potencimetros unidos a los tambores de espejos que se aplicaban a las bobinas deflexoras del tubo de rayos catdicos, cuya intensidad de haz era proporcional a la iluminacin que reciba la clula fotoelctrica.

Ms adelante se fueron realizando investigaciones que conllevaron descubrimientos, entre ellos, el de la televisin en color que conocemos en la actualidad.

- LOS MONITORES EN COLOR CON TUBOS DE RAYOS CATDICOS

Las seales digitales del entorno son recibidas por el adaptador de VGA. El adaptador lleva las seales a travs de un circuito llamadoconvertidor analgico digital(DAC). Dicho circuito contiene tres convertidores, uno por cada color bsico utilizado en la visualizacin: rojo, azul y verde.

El adaptador enva seales a los trescaones de electrones(en el caso de la televisin monocromtica slo haba un caon) . Cada can de electrones expulsa una corriente de electrones continuamente. Una cantidad determinada por cada uno de los tres colores bsicos.

El adaptador tambin enva seales a un mecanismo en el cuello del tubo de rayos catdicos que enfoca y dirige los rayos de electrones. Parte del mecanismo es un componente, formado por material magntico y bobinas, que abraza el cuello del tubo de rayos catdicos, que sirve para mandar la desviacin de los haces de electrones, llamadoyugo de desvo magntico. Las seales enviadas al yugo de ayuda determinan la resolucin del monitor (la cantidad de pxeles horizontal y verticalmente) y la frecuencia con que la imagen de la pantalla ser redibujada.Una imagen se constituye en la pantalla del monitor por la activacin selectiva de una multitud de puntos de imagen.

Los rayos pasan a travs de los agujeros en una placa de metal llamadamscara de sombra o mascara perforada. La funcin de la mscara es mantener los rayos de electrones alineados con sus blancos en el interior de la pantalla de tubo de rayos catdicos y debe ser lo ms transparente posible para mejorar el brillo.

Los electrones, con distinta desviacin, golpean el revestimiento de fsforo dentro de la pantalla y se ilumina. Se utilizan tres materiales de fsforo diferentes, uno para cada color bsico. El fsforo se ilumina de forma proporcional a la cantidad de electrones emitidos. Para crear diferentes colores se combinan las intensidades de los haces de electrones de los tres colores bsicos y si el haz de electrones es el mismo en los tres casos produciremos la luz blanca. Despus de que cada haz deje un punto de fsforo, este contina iluminado brevemente, a causa de una condicin llamadapersistencia. Para que una imagen permanezca estable, el fsforo debe de ser reactivado repitiendo la localizacin de los haces de electrones.

Esta es la forma de mostrar un punto en la pantalla, pero cmo se consigue rellenar toda la pantalla de puntos? La respuesta es fcil: el can de electrones activa el primer punto de la esquina superior izquierda y, rpidamente, activa los siguientes puntos de la primera lnea horizontal. Despus sigue pintando y rellenando las dems lneas de la pantalla hasta llegar a la ltima y vuelve a comenzar el proceso proceso conocido comorefresco de pantallay se realiza 60 veces por segundo. Esta accin es tan rpida que el ojo humano no es capaz de distinguir cmo se activan los puntos por separado, percibiendo la ilusin de que todos los pxels se activan al mismo tiempo.

Tubo de barrido en color1: Tres caones de electrones.2: Haces de electrones.3: Mscara para separar los rayos rojos, azules y verdes de la imagen visualizada.4: Capa fosforescente con zonas receptivas para cada color.5: Gran superficie plana sobre la cara interior de la pantalla cubierta de fsforo.

4.-DIFERENCIAS ENTRE LOS TUBOS CATDICOS DE LOS TELEVISORES Y MONITORES, Y LOS DE LOS OSCILOSCOPIOS

En el caso de los televisores y de los monitores de computador modernos, todo el frontal del tubo se obtiene por escner segn un recorrido definido, y se crea la imagen haciendo variar la intensidad del flujo de electrones (el haz) a lo largo del recorrido. El flujo en todas las TV modernas es desviado por un campo magntico aplicado sobre el cuello del tubo por un "yugo magntico ,que est formado por bobinas (a menudo dos) envueltas sobre ferrita y controladas por un circuito electrnico. ste sera un barrido por desviacin magntica.

En el caso de un osciloscopio, la intensidad del haz se mantiene constante, y la imagen es dibujada por el camino que recorre el haz. Normalmente, la desviacin horizontal es proporcional al tiempo, y la desviacin vertical es proporcional a la seal. En el tubo del osciloscopio el sistema de deflaccin del haz de electrones es electrosttico lo que permite mayores velocidades del movimiento del haz, y una mayor fidelidad del movimiento del haz respecto a la seal inyectada, ya que no est sujeto a las saturacines magnticas ni al efecto de histresis de las bobinas como ocurre en las televisones.

*Histresis: Tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estmulo que la ha generado

5.-DIFERENCIAS ENTRE EL TUBO DE RAYOS CATDICOS Y LA TELEVISIN LCD

Tabla comparativa

- DIMENSIONES:

Los monitores LCD son elegantes y finos, y estas son las principales razones de su atraccin. Los CRT, en cambio son voluminosos y ocupan mucho espacio. Aunque algunos CRT tienen un bonito perfil, los LCD son todava ms delgados.Adems, un monitor LCD tiene generalmente una profundidad menor a 30 cm. Y la mayora de los modelos pueden ser separados y apoyados a diferentes superficies o incluso en la pared. Los LCD tambin pesan aproximadamente la mitad del peso de un monitor CRT.El ganador: Los LCD.

- COLOR:

En pocas palabras, los colores de un monitor LCD no se corresponden con los de un CRT. En la mayora de los casos, los CRT proporciona colores de mas calidad que los LCD. Debido a esto, los artistas prefieren monitores CRT, sin embargo, a la mayoria de los usuarios no les molesta esta desventaja del LCD.Ganador: Los CRT.

- FRECUENCIA:

Mide en herzios o milisegundos, la tasa de emisin es ms o menos el tiempo que necesita para imprimir una imagen en la pantalla. En gneeral, los monitores CRT son conocidos por su baja frecuencia frente los LCD. Esto puede incluso causar cansancio en la vista.Por otra parte, los monitores LCD no sufren de problemas de actualizacin, ya que cada pxel es activado o desactivado, segn sea necesario. Sin embargo, esto lleva a otro problema: el tiempo de respuesta de pxel. En los videos y videojuegos de gran calidad este problema es evidente, la nueva imagen se superpone a la anterior en la pantalla. Sin embargo, algunos monitores LCD han eliminado este problema.El ganador: No decidido.- CONSUMICIN DE POTENCIA:Los monitores LCD gastan menos de la mitad de la energia que gasta un monitor CRT. Tambin, lacantidad de calor generado por un monitor LCD es menor que la de uno CRT. Esto singnifica que su sistema de aire acondicionado tiene menos trabajo que hacer, lo que se traduce a un mayor ahorro de energa.El ganador: los LCD.- RESOLUCIN:Los monitores LCD muestran informacin con la unica resolucin para la que se disearon. Los monitores CRT derrotan a los LCDs en este aspecto, ya que no tienen ese problema. Los CRTs pueden cambiaer entre multiples ajustes de resolucin sin una degradacin significativa de la imagen.El ganador: los CRT.Ademas de todo esto los CRTs son mas baratos que los LCD.El ganador: los CRTs.En resumen, las ventajas de los LCD son su tamao, su menor consumo y el hecho de que la pantalla no tiene parpadeo; y las ventajas de los CRT son el costo, el ngulo de visin, la menor gama de colores y la pureza de color.