Eddy Alejandro Pérez Gómez - DSpace@UCLV

Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica
TRABAJO DE DIPLOMA
Comprobador de pantallas LCD
Autor: Eddy Alejandro Pérez Gómez
Tutor: Ing. Hiran Del Castillo Sabido
Santa Clara
2012
"Año 54 de la Revolución"
i
Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central
Marta Abreu de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad
de Ingeniería en Automática, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución,
para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no
podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.
ii
Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo
de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un
trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.
Firma del Autor
Firma del Jefe de Departamento
donde se defiende el trabajo
iii
PENSAMIENTO
Muchos de los fracasos en la vida lo experimentan personas que no se dan cuenta
cuan cerca estuvieron del éxito cuando decidieron darse por vencidos.
Tomas Edison.
iv
DEDICATORIA
Ø A mis padres.
Ø A mi hermano.
Ø A mi tutor.
Ø A mis amigos.
Ø A mis seres queridos.
v
AGRADECIMIENTOS
Ø A Dios por esta gran oportunidad.
Ø A mis padres por todo su apoyo.
Ø A mi hermano por toda su ayuda.
Ø A mi esposa y su familia.
Ø A mi tutor Hiran por todo su apoyo y sus consejos.
vi
TAREA TÉCNICA
Ø Búsqueda bibliográfica y estudio de trabajos hechos que nos brinden
información sobre los parámetros que nos permiten establecer el estado en
que se encuentra una pantalla LCD.
Ø Diseño de un programador de PICS, un frecuencímetro, un generador de
patrones para receptores LCD.
Ø Análisis de resultados prácticos de la aplicación del diseño en casos
específicos.
vii
RESUMEN
En el presente trabajo se diseña un equipo que integra las principales acciones
de medición que permiten valorar el estado técnico de las pantallas del tipo LCD,
entre ellos, programadores de PIC s, frecuencímetro de alto rango y generador de
patrones que garanticen alcanzar un criterio acertado para su rápida reparación.
viii
TABLA
DE
CONTENIDOS
PENSAMIENTO ....................................................................................................................... iv
DEDICATORIA .......................................................................................................................... v
AGRADECIMIENTOS ............................................................................................................ vi
TAREA TÉCNICA ................................................................................................................... vii
RESUMEN .............................................................................................................................. viii
INTRODUCCIÓN...................................................................................................................... 1
Organización del informe.................................................................................................... 3
CAPÍTULO 1.
pantalla LCD
Principio de funcionamiento de los receptores de TV con
4
1.1
Introducción................................................................................................................. 4
1.2
Tecnologías usadas en pantallas de TV modernos .......................................... 8
1.3
Circuitos que componen un receptor LCD......................................................... 10
1.3.1
Funcionamiento del panel LCD .................................................................. 10
1.3.2 Funcionamiento del circuito lámpara. ............................................................. 24
1.3.3
Composición del circuito LVDS . ................................................................ 28
1.3.3.1 DIAGRAMA EN BLOQUES Y FUNCIONAMIENTO DEL JASASM ............. 29
1.3.3.2 INTERFACE DE SALIDA ....................................................................................... 31
1.3.3.3
Diagrama a bloques del circuito LVDS . ....................................................... 32
1.3.3.4
Funciones específicas del circuito LVDS. .................................................... 33
ix
CAPÍTULO 2.
Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el
comprobador: programador de PICS, generador de patrones, frecuencímetro para
receptores LCD
2.1
.. ........................................................................................................ 34
Programador de PICS y memorias ...................................................................... 34
2.1.1
Configuración del puerto serial ................................................................... 37
2.1.2
Configuración bajo: W2000/XP. ................................................................. 38
2.1.3 Lectura de una memoria .................................................................................... 40
2.1.4 Borrado de la memoria...................................................................................... 40
2.1.5
Grabado de memoria .................................................................................... 41
2.1.6 Grabación de un PIC ......................................................................................... 42
2.2
Frecuencímetro (Esquema eléctrico) .................................................................. 45
2.2.1
2.3
Esquema eléctrico. ........................................................................................ 47
Generador de Patrones .......................................................................................... 49
CAPÍTULO 3. Aplicaciones y valoración económica. ................................................. 54
3.1
Aplicaciones de los instrumentos diseñados en la detección de fallas en
los TV LCD. ......................................................................................................................... 54
3.1.1-Falla 1. ................................................................................................................... 56
3.1.2-Falla 2. ..................................................................................................................... 57
3.1.3-Falla 3. ..................................................................................................................... 58
3.1.4- Falla 4. ................................................................................................................... 59
3.1.5- Falla 5. .................................................................................................................... 60
3.1.6 Falla 6 ..................................................................................................................... 61
3.1.7 Falla 7 ...................................................................................................................... 62
3.1.8 Falla 8 ..................................................................................................................... 62
3.1.9 Falla 9 ...................................................................................................................... 63
10
3.1.10 Falla 10 ................................................................................................................. 63
3.1.11 Falla 11 .................................................................................................................. 64
3.2
Análisis económico.................................................................................................. 64
Conclusiones ....................................................................................................................... 65
Recomendaciones ............................................................................................................. 66
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................... 67
ANEXOS................................................................................................................................... 68
Anexo I Diseño del circuito impreso del programador de PICS y memorias ...... 68
Anexo II ..................................................................................................................................... 69
Anexo III.................................................................................................................................... 69
Anexo IV Disposición de los componentes. ................................................................ 70
Anexo V .................................................................................................................................... 70
Anexo VI ................................................................................................................................... 71
Anexo VII .................................................................................................................................. 71
Anexo VIII ................................................................................................................................. 72
11
Introducción
INTRODUCCIÓN
La evolución de los transductores corriente-luz ha constituido uno de los
principales focos de atención sobre todo en el campo de la televisión comercial. La
perfección de este dispositivo, fundamental para la correcta reproducción de la
imagen ha sufrido diversas transformaciones. Un logro que desde hace mucho
tiempo se ha impuesto en la televisión comercial es la pantalla del tipo TRC, es
decir, un tubo de rayos catódicos con características especiales, como el tipo de
deflexión electromagnética, obligada por el ángulo de presentación de la imagen,
así como los elevados voltajes de aceleración en las diferentes placas de
aceleración y enfoque que la componen.
En la última etapa de su desarrollo estos TRC, adquirieron una forma plana con el
objetivo de aproximarse más a la escena real captada por el sistema visual
humano, esto obligo a modificar en gran medida las características del yugo de
deflexión estándar y hacerlo mucho más complejo y costoso, así surgieron
diversas técnicas explotadas por firmas comerciales como la SONY, SAMSUNG;
SANYO Y SHARP, de amplio conocimiento en nuestro país.
Estas pantallas adolecían de un defecto, fundamentalmente su excesivo peso,
demandaban alto cuidado en su diseño y construcción, además del alto voltaje
que exigen para obtener una calidad de brillo y contraste adecuado en la imagen.
Desde hace algunos años los sensores corriente-luz han centrado sus esfuerzos
en tecnologías más eficientes desde el punto de vista económico y de peso de la
pantalla, así como la forma adquirida. Las pantallas del tipo TRC, están siendo
1
Introducción
paulatinamente sustituidas por otras que ahora explotan las propiedades de
luminiscencia de algunos elementos conocidos, tales como los LCD, LED (diodos
emisores de luz), OLED (diodos emisores de luz orgánica), etc., de tal manera que
actualmente la fabricación de receptores de TV con pantallas del tipo TRC, está
prácticamente desechada y nuestro país por la importancia que tiene este medio
como sistema de información masiva no escapa a esta problemática. (Parra 2005;
Vallejo 2006)
Aprovechando la paulatina y creciente introducción de receptores de TV con
pantalla plana del tipo LCD en la red comercial del país y en especifico dentro de
la provincia de Villa Clara, se ha concebido la idea de diseñar un comprobador que
permita la realización de pruebas fundamentales a los equipos que utilizan
pantallas LCD, como transductores corriente-luz para verificar su comportamiento
y posibilidades de reparación. El equipo diseñado servirá de soporte para la
comprobación efectiva de estas componentes por parte del servicio técnico de
CIMEX y otras entidades. Aunque se tienen referencias de instrumentos puntuales
capaces de hacer comprobación en receptores de TV, no se ha encontrado en
ningún caso el que sea capaz de aglutinar en uno solo el conjunto de pruebas que
exige un receptor de TV para comprobar su funcionamiento. Esta situación nos
impone la siguiente interrogante:
¿Existen en los talleres de servicios técnicos del CIMEX equipos dedicados a la
comprobación y reparación de TV modernos que permitan garantizar su correcta
operación?
2
Introducción
Organización del informe
Para dar cumplimiento al objetivo del trabajo reflejado en el proyecto de tesis:
realizar un estudio teórico y práctico de los parámetros que miden la calidad de
una pantalla LCD,
y la estructura de los instrumentos
dedicados a su
comprobación; se propone un documento con la siguiente estructura:
Ø Introducción: En la introducción se dejará definida la importancia,
actualidad y necesidad del tema que se aborda y se dejarán explícitos los
elementos del diseño teórico.
Ø Capítulo I: Se aborda la estructura y fallas más comunes en los receptores
de TV con pantalla LCD (diodos de cristal líquido), y los instrumentos
básicos que se requieren para la detección de fallas y comprobación de las
pantallas.
Ø Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el
comprobador:
programador
de
PICS,
generador
de
patrones
y
frecuencímetro para receptores LCD,
Ø Capítulo III: Ejemplos de aplicación más comunes y valoración económica.
Ø Conclusiones
Ø Recomendaciones
Ø Bibliografía
Anexos
3
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
CAPÍTULO 1.
Principio de funcionamiento de los receptores de TV con
pantalla LCD.
1.1 Introducción
El diagnóstico de las fallas en los receptores de TV que usan TRC
como
transductor corriente-luz es realizado normalmente evaluando la información
audiovisual de la señal correspondiente al canal seleccionado. Los receptores con
pantalla del tipo LCD
también pueden evaluar su comportamiento de esta
manera, aunque ahora el cambio de transductor de salida introduce una revolución
en la sección correspondiente al barrido de la imagen sobre la pantalla y por ende
en los circuitos encargados de esta función. Para conocer el origen de una posible
falla en un receptor del tipo LCD es imprescindible conocer la forma en que está
estructurado. Desde el punto de vista práctico la forma en que la señal es recibida
y procesada inicialmente es idéntica en ambos receptores con diferentes tipos de
pantalla. Es decir, en un receptor con pantalla LCD
los mecanismos de
sintonización y procesamiento son los mismos, pero ahora la presentación de la
imagen sobre la pantalla exige el uso de otro tipo de forma de exploración que se
aleja bastante de la electromagnética, bien conocida por nosotros. En este caso
hay ausencia de un yugo de deflexión, los circuitos de exploración cambian y el
circuito de alto voltaje ahora es sustituido. Para lograr la exploración y la
iluminación de la pantalla se utiliza otro tipo de tecnología que exige la
introducción de nuevos circuitos, los que si fallan provocan un efecto que puede
ser visualmente detectado. El circuito electrónico de un TV de pantalla plana se
puede dividir siempre en cuatro sectores claramente definidos. El sector analógico,
el sector digital, la pantalla y la fuente. Esta subdivisión es importante para
4
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
conocer su operación. A continuación se muestra el diagrama bloques de un
receptor LCD, Figura 1(Picerno 2009)
5
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Diagrama a bloques de un receptor LCD
Figura 1
6
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
En este diagrama utilizamos un código de colores, para saber a qué sección
corresponde cada bloque. En verde están los bloques de la sección analógica.
Esto no quiere decir que los CI utilizados sea analógicos; por ejemplo el micro es
evidentemente digital pero forma parte de la sección analógica del TV. En rojo
están los bloques específicamente digitales. En azul los bloques de pantalla y en
violeta la fuente de alimentación.
A la izquierda, en verde tenemos el conector de ingreso de la señal de PC, la
entrada de HDTV (televisión de alta definición), el sintonizador, entrada de audio y
video, los pulsadores frontales, el receptor infrarrojo y las fuentes reguladas de
baja potencia (algunas conmutadas y otras no) .
El sintonizador entrega la señal al filtro SAW (Surface Acoustics Wave) y este a
la jungla que se encarga primero del proceso de FI (frecuencia intermedia) y luego
del proceso de audio y video. La señal de audio se procesa en el procesador
estereofónico y luego se amplifica en el amplificador de audio. Todas estas etapas
son controladas por el microprocesador de la sección analógica, ayudado por una
memoria no volátil EEPROM. En un TV LCD
se requiere el trabajo de una
memoria volátil del tipo flash para sincronizar el sonido con el video. La jungla
entrega señales analógicas a la sección digital; ésta, por lo tanto, debe comenzar
con dos conversores A/D, uno para las señales de alta definición (HDTV) y otro
para las señales estándar (SDTV). Las señales digitalizadas pueden tener barrido
entrelazado o progresivo. Como la pantalla trabaja solo con señales progresivas
se coloca una etapa desentrelazadora que las modifica adecuadamente. Ahora las
señales ya son digitales y progresivas pero pueden tener una organización en filas
y columnas diferentes a la requerida por la pantalla. Para eso se agrega una etapa
escaladora que optimiza los datos antes de ser reproducidos. El escalado y el
desentrelazado requieren el uso de memorias volátiles masivas muy rápidas, no
indicadas en la figura y todo el procesamiento requiere un microprocesador
específico, que trabaja como esclavo del otro micro. Cuando el usuario envía
alguna señal, el primer micro interrumpe la tarea del segundo y acomoda sus
características por una comunicación I2C BUS. Como la pantalla puede ser muy
grande es difícil que el escalador se comunique directamente con ella. Por eso se
7
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
utiliza una etapa intermedia llamada LVDS (Low-voltage differential signaling) que
se encarga de dicha comunicación. Por último, un panel LCD no posee luz propia.
La luz la generan tubos fluorescente de back light, alimentados desde un inverter
que se controla desde la sección digital. Abajo a la izquierda se observa la fuente
de alimentación. En muchos equipos dicha fuente es externa y el TV se alimenta
con 12 o 24V de CC. En otros en cambio es interna y el equipo se alimenta con
110/220V de CA.
Podemos decir que las pantallas de TV modernas se pueden dividir entre aquellas
que generan su luz propia como la tecnología de plasma, de led y de Oled y las
tecnologías que controlan el pasaje de luz pero no la generan como la
LCD(Picerno 2009).
1.2 Tecnologías usadas en pantallas de TV modernos
OLED
Organic Light
Emiting Diode
LCD
Liquid Crystal Display
TFT
Thin Film Transistor
PDP
Plasma Display Panel
DLP
Digital Light
Processing
A la fecha su producción es muy
costosa
Muy bajo consumo energético
Excelente calidad de video
Sin limitaciones de tamaño de forma o
tamaño de pantalla
Consumo energético razonable
De producción sencilla
Tecnología muy confiable
Sencillo de reparar
De alto consumo energético
Producción muy limitada debido a
costos de insumos
Muy buena calidad de video y color
Limitaciones de venta según la altura
del mercado
Limitado a TV de proyección y
proyectores de video.
De difícil producción
Excelente calidad de video
8
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Limitaciones de tamaño, costos de
producción y consumo energético.
Es confiable y de larga duración
CRT
Cathode Ray Tube
Figura 2
En efecto una pantalla LCD posee algún medio que genera luz colocado por
detrás de la pantalla y cada píxel permite que pase luz o la interrumpe en una
suave gradación intermedia. ¿Qué es mejor, que cada píxel genere luz o que haya
una fuente de luz externa? Esta pregunta no tiene una sola respuesta. Todo
depende de las circunstancias y del gusto del usuario. Cuando la luz está detrás
de la pantalla se produce el fenómeno de la limitación del ángulo de visión. Si la
pantalla no se observa en forma perpendicular o con un ángulo cercano al
perpendicular se produce un oscurecimiento paulatino de la misma de modo que a
unos 60º ya deja de observarse luz. Este fenómeno va mejorando con los
adelantos de la tecnología y suponemos que en poco tiempo más será superado
totalmente. El otro problema es que para generar luz roja verde y azul se recurre a
filtros de color colocado por delante de los pixeles.
9
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
1.3 Circuitos que componen un receptor LCD
Como es mostrado en la Figura 1 este tipo de receptor está compuesto por varios
bloques de gran importancia para su correcto funcionamiento. Dentro de los
mismos se encuentran:
1. El panel del LCD.
2. El circuito inverter.
3. El circuito LVDS (Low-voltage differential signaling).
1.3.1 Funcionamiento del panel LCD
El principio de funcionamiento de un Televisor LCD hay que buscarla en los
cristales líquidos, elementos que se coloca entre dos capas de cristales
polarizados. Cada píxel de la pantalla podríamos decir que incluye moléculas
helicoidales de cristal líquido, que es un material especial que comparte
propiedades de un sólido y líquido.
Las celdas del tipo LCD son celdas del tipo pasivas, lo que implica que no emiten
luz, sino que utilizan la que proviene de una fuente externa, generalmente varios
tubos fluorescentes de cátodo frio o un conjunto de leds. Manejando esta luz con
reflectores y difusores, es posible generar o componer imágenes usando muy
poca energía. En efecto, la mayor parte del consumo se produce en el dispositivo
de iluminación.
El cristal líquido es una sustancia muy particular. Por un principio de física un
líquido no puede tener forma cristalina ya que entonces no adoptaría la forma del
recipiente que lo contiene. En realidad la forma cristalina adoptada debería
llamarse semicristalina porque las moléculas ocupan un lugar fijo pero con una
amplia tolerancia sobre todo en el sentido de la orientación del eje mayor.
10
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Precisamente cuando se le somete a un campo eléctrico esa estructura
semicristalina se mantiene pero con los ejes mayores girados un ángulo que
depende de la tensión aplicada. Las moléculas del cristal líquido son del tipo
gigantes con formas de pequeñas varillas o cigarros y normalmente (sin campo
eléctrico aplicado) están alineadas todas paralelas unas con respecto a otras.
Figura 3
Muestra microscópica de un cristal líquido(Picerno 2009)
Cuando se aplica un campo eléctrico se puede modificar la orientación de las
moléculas con el objetivo de transformar al material en una llave de luz que
modifica su transparencia suavemente entre un valor mínimo y otro máximo.
Existen varias técnicas para lograr este objetivo. Nosotros vamos a explicar la más
difundida.
1.3.1.1 LCD CON TECNOLOGÍA TN (TWISTER NEMATIC = TORNADO
NEMÁTICO)
Este tipo de LCD consiste de dos piezas de vidrio con electrodos alojados en la
cara interna de cada una. A su vez, la superficie interna de cada vidrio está
especialmente tratada de modo que las moléculas de cristal líquido adquieran una
orientación específica relativa a la superficie del vidrio. Si imaginamos un
sándwich cuyas tapas serían las dos piezas de vidrio y cuyo relleno sería el
11
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
cristal líquido, la superficie del vidrio superior mantiene las moléculas cercanas a
él rotadas en 90° con respecto a aquellas que están más cerca del vidrio inferior.
De este modo, las moléculas de cristal líquido entre las dos superficies de cristal
forman una especie de escalera en forma de espiral . Así, la luz que pasa a
través de uno de los cristales rota su polaridad 90° antes de salir por el otro cristal.
Ver la figura 4(Picerno 2009).
Fig.4 Rotación progresiva en el interior de los vidrios
La celda de cristal líquido, tal como la acabamos de explicar no tiene
características ópticas discernibles, y se ve prácticamente transparente bajo
cualquier tipo de iluminación. Pero si se monta un filtro polarizador sobre la cara
por donde entra la luz y otro a 90º sobre la cara de salida, entonces sí se habrá
conseguido que las características ópticas de las celdas operen en relación a la
luz que incide sobre ellas. Ver la figura 5.
12
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Figura 5 LCD twister nemático transparente u opaco según el campo aplicado.
A la izquierda puede verse que el filtro polarizador superior solo deja pasar luz
con una determinada orientación. El cristal líquido debido a su estructura
molecular en forma de tornado desplaza o rota la orientación de la luz en 90°, y si
el filtro polarizador inferior esta posicionado a 90° con respecto al superior, la luz
es rotada por el cristal líquido y sale al exterior. Por lo tanto la celda completa,
lucirá transparente.
A la derecha de la figura se ve como si se aplica una tensión al cristal líquido por
medio de los electrodos internos que metalizan al vidrio, las moléculas de cristal
13
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
líquido se alinean con el campo eléctrico y desarticulan la estructura de tornado
que formaban anteriormente.
La luz que pasaba a través de la celda, ahora está orientada de forma
inapropiada como para pasar por el filtro polarizador inferior. En efecto la
energización de los electrodos con tensión es equivalente a rotar los polarizadores
superior e inferior 90° uno con respecto a otro. Es decir que la llave óptica está
cerrada.
Observe que la fuente generadora de campo eléctrico es de CA (corriente
alterna). En efecto así debe ser e inclusive debe tener muy baja distorsión porque
si queda algún resto de valor medio o se alimenta con continua e produce una
degradación del dispositivo por la electrólisis.
Estas celdas tienen una gran persistencia, demoró mucho para poder ser
utilizadas en TV, porque tenían naturalmente más persistencia de la necesaria, las
mismas dan la posibilidad de girar un ángulo intermedio para lograr una escala de
grises, esto puede lograrse utilizando una tensión de polarización de menor
amplitud.
1.3.1.2 EL TFT, UNA AYUDA IMPORTANTE EN EL FUNCIONAMIENTO DE
LA CELDA DE LCD.
TFT es la abreviatura de Thin Film Transistor (Transistor de Película Plana)
Un panel matricial de LCD
sin TFT es una estructura muy simple donde las
celdas delanteras de LCD
están unidas en forma de fila y las traseras en
columna o viceversa. Ver la figura 6(Picerno 2009)
14
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Figura 6 Estructura de filas y columnas en una pantalla LCD
Cuando se aplica tensión a X2 y Y3 se oscurece el cuadro de intercepción de la
fila y columna. Queda toda la pantalla transparente y ese punto opaco.
En la Figura 7
se puede ver el caso hipotético al conectar esas cintas
conductoras a la fuente de CA (corriente alterna) indicadas en rojo.
Figura 7
Cubo teórico supuestamente opaco formado por la intercepción de Y3 X2
15
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Un análisis más detallado nos indica que existe una torcedura menor alrededor de
este paralelípedo en el sentido de las dos bandas que están activas ya que el
campo eléctrico se establece también en forma no perpendicular a las bandas
conductoras. En la figura 8 se puede observar las dos bandas activas con el
paralelípedo de máxima opacidad y las zonas semiactivas por el campo eléctrico
oblicuo.
Figura 8 Extensión del área opaca
Realmente no importa donde se produzca una rotación del plano de polarización
de la luz; es lo mismo si se produce en la cara por donde entra la luz o en la cara
por donde sale. El efecto va a ser el mismo; una opacidad no tan grande como en
el centro del píxel pero una opacidad al fin. Para el usuario el píxel que debería
aparecer perfectamente cuadrado aparece como una cruz difusa según se puede
observar en la figura 9(Picerno 2009)
16
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Figura 9 Pixel en forma de cruz difusa en la pantalla LCD simple
Para evitar este problema el generador debería estar aplicado a un solo píxel lo
cual implica desconectar todos los pixeles menos uno de una de las barras
metalizadas es decir dejar conectado solo la metalización del píxel activo. Los
otros pixeles al no tener tensión aplicada se hacen totalmente transparentes.
Cualquier dispositivo que pueda funcionar como llave serviría para conectar y
desconectar un píxel pero de todo el más apropiado para esta función es el
transistor MOSFET. Pero no se trata de un transistor común sino de un transistor
totalmente plano que se pueda dibujar sobre una de las superficies de vidrio. Si
tuviésemos que controlar cada transistor uno por uno volveríamos al problema
inicial de los varios millones de conexiones. En la figura 10 se puede observar la
solución adoptada para resolver este problema.
17
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Figura 10 Píxel con el agregado de un transistor TFT
Observe que en el circuito completo de cada celda con el transistor agregado solo
existe dos terminales el X y el Y. No hay modo que se encienda una celda anexa
si su terminal Y esta a potencial de masa o su terminal x no tiene tensión aplicada.
18
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
En la Figura 11 se puede observar en detalle un sector de pantalla que muestra
varios píxeles con sus transistores agregados.
Figura 11 Varios píxeles con sus TFT agregados
Se puede observar que si un transistor está abierto ese píxel no puede opacarse
ni mucho ni poco sencillamente queda deshabilitado.
19
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
1.3.1.3 LA GENERACIÓN DE COLORES EN UNA PANTALLA LCD
La generación de los colores se realiza colocando filtros de color rojo, verde o azul
sobre píxeles contiguos. Así se crea una jerarquía de pixeles llamada subpixeles o
dots de modo que cada tres subpixeles contiguos se crea un verdadero píxel de
color. Ahora que hay absoluta independencia entre un píxel y el píxel adjunto no
hay peligro de que se produzcan mezclas de colores.
En la figura 12 se puede observar un detalle didáctico de una sección de la
pantalla mostrando cómo se generan puntos de diferente color y brillo.
Figura 12
Detalle de un sector de la pantalla formando un punto rojo brillante
en azul medio y verde muy oscuro.
En la Figura 13(Picerno 2009) se observa la verdadera construcción física de la
pantalla mediante un corte transversal de una celda LCD completa basada en el
principio TN (Twister Nemático) correspondiente a un píxel.
20
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Figura 13 Construcción física de un pixel real
Dado que cada píxel está compuesto por tres Dots , entonces existe en realidad
una celda LCD por cada
Dot , siendo el control de cada una totalmente
independiente de las restantes. Cada equipo tiene un modo diferente de organizar
el direccionamiento de los pixeles tricromaticos. Como por lo general a cada dots
se le reserva un byte (8 bits) se suele organizar la memoria final de video como de
24 bits y en esa posición de memoria se guarda la información de los 3 dots. Pero
esa información se divide en tres y se envía a cada dots separadamente. Dado
que ni los filtros polarizadores, ni el material LCD ni los TFT s son selectivos con
respecto a la longitud de onda de la luz (color); en el cristal superior están
montados los filtros de color, utilizados para dejar pasar sólo la componente de la
luz incidente en correspondencia con el color del Dot . También es característico
de la tecnología TN la posición de los electrodos, los cuales están enfrentados y
ubicados uno en cada vidrio, con el cristal líquido de por medio. La matriz negra
más conocida por su nombre en inglés Black Matriz es simplemente una máscara
negra inerte que tiene la función de tapar todas las zonas de la pantalla que no
presentan actividad óptica alguna. Con esto se evita la entrada de luz a la pantalla
por el frente de la misma y se logra un color más oscuro de la pantalla apagada.
Ambas cosas generan un mejor contraste de la imagen. Los espaciadores sólo
cumplen la función de darle rigidez a la pantalla, y están distribuidos de manera
21
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
uniforme por todo el panel y escondidos detrás de la matriz negra de modo que no
interrumpen la luz. Observe que los TFT también se ubican en la misma línea
ciega de modo que la pantalla no tenga pérdidas de rendimiento.
Finalmente como resumen de todo lo explicado se incluye una vista en perspectiva
con un corte transversal del panel en la figura 15
Figura 14 Composición de la pantalla LCD.
22
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Figura 15 Corte transversal del panel TFT
23
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
1.3.2 Funcionamiento del circuito lámpara.
El circuito de lámpara o inverter depende totalmente del tamaño de la pantalla,
pues es esta quién determina la cantidad de lámparas que se necesitan para la
correcta iluminación de la misma, las cuales pueden ser tan pequeñas desde las 7
pulgadas que utilizan una sola lámpara hasta las 41 pulgadas y en ocasiones más
grandes que utilizan hasta 8 o más tubos fluorescentes. Estos generadores de luz
son del tipo CCFL o tubo de emisión electrónica de cátodo frío diseñados para
producir una luz de color blanco de alta intensidad, siendo capaces de soportar
hasta una tensión de 1400 V con un consumo de 300 mA(Inverter).
Como ejemplo de un inverter vamos a analizar el que corresponde al chasis
LC03 de Philips. Esta placa es un panel separado, excepto para el modelo de 23 ,
y es utilizada para la excitación de Lámparas Fluorescentes del tipo CCFL (tubo
de emisión electrónica de cátodo frío). Este chasis posee dos conjuntos de tubos
que están ubicadas en la parte inferior y superior del Panel. En la figura 17 se
puede observar la plaqueta correspondiente montada sobre el blindaje trasero de
la pantalla. Se pueden observar como componente más destacado un
transformador de pulsos por cada par de tubos.
24
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Figura 17 Plaqueta inverter montada
Lamentablemente los dos conjuntos de Lámparas Fluorescentes que se
encienden por medio de la Placa Inverter, son parte del Panel LCD y por lo tanto
no pueden reemplazarse. En caso de haber una defectuosa, el Panel LCD
completo debe ser cambiado. Recuerde que muchos TV LCD no permiten el
funcionamiento con un tubo quemado aunque a veces el TV sería perfectamente
utilizable (sobre todo cuando se trata de TV con 6 o más tubos) en estos casos el
inverter debe ser engañado conectando un resistor de potencia que reemplace su
consumo entre los dos electrodos del tubo quemado sobre la placa inverter. Ver la
tabla 1.
Para comenzar vamos a mostrar una tabla que indique las especificaciones
técnicas de un inversor de un TV/monitor para un tubo de 15 y de 17 .
25
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Tabla 1
Vamos a explicar el funcionamiento de nuestro inverter utilizando un diagrama en
bloques muy aclaratorio del funcionamiento del mismo. Ver Figura 18
Figura 18 Diagrama en bloques del Inverter
La señal ON/OFF (SI/NO) enciende el CI que excita al circuito Buck para que este
a su vez excite el circuito Royer. El CI
de control puede tener en la práctica
26
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
algunas variantes en forma discreta. Puede existir un control analógico de brillo
de los tubos conectado al CI que generalmente esta operado por la placa
digitalizadora. El brillo variará con el tipo de señal de entrada. El circuito Royer
genera la alta tensión para los CCFL (tubo de emisión electrónica de cátodo frío)
pero como esta señal puede tener distorsiones se utiliza un control de balance que
las evita. Por último se excitan las lámparas que retornan por el circuito de
protección y de realimentación para el ajuste de la salida del CI.
Esta nueva tecnología dificulta determinar con precisión las fallas provocadas por
esta etapa. Esta gran dificultad es motivada debido a la carencia de instrumentos
que sean capaces de medir frecuencia. Se hace necesario prescindir de sus
aplicaciones, con el objetivo de verificar el funcionamiento adecuado
osciladores,
de los
transformadores y circuitos de potencia que intervienen en la
excitación de los tubos fluorescentes que generan la intensidad de luz de la
pantalla. Teniendo en cuenta esta problemática se muestra en el capítulo 2 el
diseño de un frecuencímetro digital adecuado para darla solución a este problema.
Para ganar un poco más en claridad se muestra a continuación la Figura 19
(fallas-frecuentes-en-tv-lcd)un ejemplo de una falla provocada por el circuito
inverter en este tipo de receptores.
Figura 19
Falla provocada por el circuito inverter.
27
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
1.3.3 Composición
del
circuito
LVDS
(Low-voltage
differential
signaling).
Es de fundamental conocimiento saber las funciones que realiza este circuito
LVDS a la hora de controlar los gráficos que se visualizan en la pantalla y de vital
domino para el técnico reparador dedicado al servicio de estos equipos de nueva
generación.
Este circuito está compuesto en su gran mayoría por el CI JagASM A4 0232
(ver Figura 20) y asociado a esto algunos componentes periféricos para realizar
las funciones necesarias, a modo de, entregar a su salida
la información
requerida para excitar y controlar las matrices de la pantalla LCD.
Figura 20 Circuito Integrado JagASM
Este integrado tiene 388 pequeñas bolillas de estaño para su conexión con el
impreso, 352 de esas bolillas de estaño son correspondientes a señales,
alimentación y masa, mientras que posee una matriz central de 36 bolillas que se
usan como conexiones térmicas para tener una mejor disipación de calor. Debido
28
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
al material de sus patas este integrado se coloca sobre un zócalo adecuado cuyas
patitas están soldadas al circuito impreso base(LCD).
1.3.3.1 DIAGRAMA EN BLOQUES Y FUNCIONAMIENTO DEL
JASASM
Ø Este moderno y económico circuito integrado realiza las siguientes
funciones:
Ø Control y ajuste de Blanco.
Ø Control de Contraste, Tanto para el modo de TV Estándar, Modo HD (alta
definición) o el Modo PC que son todas las posibles señales de entrada de
este TV.
Ø Control de Brillo para las señales provenientes de la PC (para las señales
de TV y HD (alta definición) el Control de Brillo lo hace el CI 7351.
Ø Conversión AD de las señales provenientes de la entrada de PC. Las
señales de PC entran directamente al JagASM sin pasar por el conversor
A/D. 5 Todos los procesamientos relacionados a la entrada de PC:
Escalamiento y conversión de la relación de cuadro 4/3 a 16/9.
Ø Generación de OSD para el Modo PC y para el Modo Alta Definición
(HDTV).
Ø En la Figura 21 se puede observar un diagrama en bloques del mismo y de
las señales que arriban al mismo:
29
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Figura 21 Diagrama en bloques del CI JagASM(Picerno 2009)
Analicemos la configuración de entrada de señales: el JagASM tiene tres puertos
para entrada de señales de video digital, estos son el puerto A, el puerto B y el
puerto C.
Los puertos A y B están preparados para señales de video digitalizado en el
Modo RGB 24 bits (8 para el rojo, 8 verde y 8 azul). El puerto C admite la entrada
de video digital en el modo Y U/V de 16 bits. Para ingresar señales digitales solo
usamos el puerto B el cual le llega la señal S23 RGB (24 bits) que trae toda la
información referente a la excitación de pixeles, procesada en el CI 7351 (FLI
2300).
Esta entrada se llama PB00-PB23 en el circuito integrado. Toda la información
referente a video propiamente dicho, ya sea de TV Standard o HDTV ingresa al
JagASM por estos terminales.
Todas las señales de sincronización correspondientes a SDTV vienen desde el
CI 7351 (FLI 2300 Video Converter) y entran al JagASM por los pines P4 (señal
CLK-S23) CLOK, C6 (señal HS-S23) Horizontal y AB1 (señal VS-S23) Vertical.
En lo que se refiere a las señales de HDTV, que ingresan exclusivamente por
la entrada Y-Pb-Pr del TV, la información referida a video digitalizado también
ingresa por el puerto B (pines llamados PB00-PB23 en el circuito) y viene desde el
30
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
CI7351 (FLI 2300 conversor A/D) tal como viene una señal del tipo SDTV.
Recuerde que en ese integrado convergen las señales de TV estándar y HD.
Las
señales
de sincronismo,
que
deben
acompañar al
video
digital
correspondientes a las señales de tipo HDTV (televisión de alta definición),
ingresan al JagASM por medio del puerto A. La señal de HDTV-HSYNC es
conectada sobre el terminal F2, la señal HDTV-VSYNC es conectada sobre el
terminal G3 y la señal HDTV-SOG es conectada al terminal F1.
En el puerto A solo se usa a modo de Puerto Auxiliar, para ingresar las señales
de sincronismo correspondiente a la entrada de HDTV (televisión de alta
definición), aunque este puerto también está capacitado para manejar señales de
video digitalizado proveniente de alguna otra fuente. La entrada de 24 bits de
datos correspondientes al puerto A no se utiliza.
Finalmente el JagASM, es el receptor de señales desde el conector VGA, cuando
el aparato está siendo usado como monitor de PC. Para cumplir esta función el CI
cuenta con un puerto de entrada RGB analógico, ya que de ese tipo son las
señales que
la placa de video de una PC entrega a un monitor (señales
analógicas de 0.7V pico a pico). En la Figura 22 se muestra un diagrama en
bloques donde aparecen los circuitos analizados.
1.3.3.2 INTERFACE DE SALIDA
La señal de salida del JagASM hacia el Panel LCD está constituida por 8 x 3 = 24
bits de datos y 4 señales de control y temporización. Los 24 bits de datos
corresponden a la información de un píxel completo, es decir 8 líneas de datos
corresponden a la información de Color Rojo (señales FR0-FR7), otras 8 líneas de
datos corresponden a la información de Color Verde
(señales FG0-FG7) y las 8
líneas de datos restantes corresponden a la información de Color Azul (señales
FB0-FB7).
31
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
Figura 22
Diagrama en bloques del TV hasta el análisis del JagASM(Picerno
2009)
1.3.3.3
Diagrama a bloques del circuito LVDS (Low-voltage
differential signaling).
Figura 23
32
Capítulo I: Principio de funcionamiento de los receptores de TV con pantalla LCD
1.3.3.4
Funciones específicas del circuito LVDS.
Ø Control de ajuste de blanco.
Ø Control de contraste para todos los modos.
Ø Control de brillo para las señales provenientes de la PC.
Ø Conversión análoga digital de todas las señales a tratar.
Ø Genera OSD para el modo de PC y de alta definición.
Atendiendo a la dificultad de la localización de las fallas originadas por el bloque
LVDS y previendo un rápido y eficiente diagnóstico en la pantalla ya que sin una
herramienta adecuada se hace la reparación de estos equipos, se propone el
diseño de un generador de patrones con 4 de ellos primarios y la posibilidad de
sus combinaciones ya que con una imagen en movimiento no se definen con
precisión los pixeles que pueden encontrarse dañados en las matrices que
componen la pantalla LCD.
33
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
CAPÍTULO 2.
Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el
comprobador:
programador
de
PICS,
generador
de
patrones, frecuencímetro para receptores LCD.
Tomando como referencia las conclusiones del capítulo anterior, donde quedaron
definidas las principales fallas que afectan a las pantallas, receptores del tipo LCD
, la forma en la que los técnicos pueden tener acceso a su detección y reparación
con instrumentos dedicados a esta función, se propone el diseño y construcción
de un equipo que integre las siguientes funciones:
Ø Programador de PICS
Ø Frecuencímetro digital
Ø Generador de patrones
En cada uno de las partes diseñadas se tomó en consideración las posibilidades
materiales en la selección de las componentes y su factible adquisición.
2.1 Programador de PICS y memorias: (Vallejo 2006)
En este proyecto nuestro programador es capaz de programar tanto PICS como
memorias de las series 24C04 y 93C xx comúnmente utilizadas en los receptores
de pantalla LCD, para ello disponiendo de los programas: (ELECTRONICA 2005)
v winPic800
v ICprog
Dependiendo del lenguaje de programación con que se haya construido el código
fuente que se desee grabar en las memorias o en los PICS teniendo en cuenta la
configuración de los mismos.
34
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
Como se apreció en el capitulo anterior una de las fallas más comunes la
constituye los errores que comete la memoria EEPROM del receptor. Existen en
la red de Internet sitios donde se pueden obtener las bases de datos contenidas
en las memorias para diferentes marcas y modelos de receptores. Algunos
técnicos siempre que el dispositivo no sea del tipo SMD retiran la memoria
después de reparar el receptor y en el mismo programador acceden al banco de
datos y lo almacenan para futuras reparaciones. (Computer Services 2009)
Una de las opciones circuitales más adecuadas y también con grandes
posibilidades para satisfacer las demandas de los receptores actuales se
presenta en la siguiente figura.
Fig. 2.1
Como se nota nos brinda las posibilidades de los PICs y memorias que pueden
ser encontradas en los receptores modernos, series 16F, 24C, 24W y 93C y su
estructura es relativamente simple. (Lovine 2008)
De los dos programas con posibilidades de interactuar con el cirucito a construir,
seleccionamos el IcProg por su carácter amigable de interactuacion con el
35
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
usuario, ademas de tener una opcion de comprobar si el circuito opera
correctamente
Para su operación despues de instalar el programa, se procede a su ejecución
apareciendo una ventana con la estructura mostrada en la Fig. 2.2. Se continua
entrando a la opcon de ajustes (settings) y dentro de la misma se selecciona la
opción hardware, a partir de este punto se comenzaran a realizar la preparación
para el trabajo. El primer paso lo constiruye la configuración del puerto serie para
la comunicación con el circuito
Fig. 2.2
36
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
2.1.1 Configuración del puerto serial
Con la selección de la opción hardware aparece la ventana que se presenta en la
Fig. 2.3. En algunos ordenadores con módem interno, es usual que se esté
ocupando el COM1, y los puertos libres del ordenador sean el COM2 y el COM3.
Establecer como método de transferencia de información al puerto, Direct I/O (en
caso de usar Windows 95, 98 ó ME) ó Windows API (en caso de usar Windows
NT, 2000 ó XP). En el caso que nos ocupa hemos seleccionado el puerto de
comunicación serie 2, COM2 y la opción Direct I/O.
Fig.2.3
1. El Retardo I/O
Establecer un retardo de 10, que es un valor aconsejable para este tipo de
aplicación. En la Fig. 2.3 se indica un valor de (7). Se puede ir reduciendo y
probando para lograr el menor retardo posible y así obtener la mayor velocidad de
operación.
37
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
3. Selección del lenguaje
Una vez instalado, en el menú Settings - Options, en la sección Language
elegimos español.
4. Opción de trabajo con PICS
Solamente para trabajar con los PIC, se tilda la casilla de comunicación:
Invertir Data Out. Dentro del menú Ajustes hay una opción para probar el
funcionamiento del programador, la opción Hardware Check.
Ahora vamos a suponer que el ordenador tiene instalado en vez de Windows
95 o 98, una versión más moderna de Windows.
2.1.2 Configuración bajo: W2000/XP.
Sólo habrá que cambiar lo siguiente: Windows API por Direct I/O. En la Fig. 2.4
aparece la pantalla, donde en este caso se selecciono el
puerto de
comunicaciones.
Fig. 2.4
38
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
En este caso se debe activar
NT/2000/XP driver. Para ello, dentro de las
opciones de ajuste, selecciono el ítem Options y marcar la opción de habilitar el
NT/2000/XP y también normal dentro del proceso de prioridad, tal y como se
muestra en la Fig. 2.5
Fig. 2.5
Con los pasos indicados anteriormente ya el programa se encuentra listo para
proceder a las funciones de programación de los componentes. Veamos ambos
casos.
39
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
2.1.3 Lectura de una memoria
Para leer la Memoria seleccionamos Leer todo del menú Comando véase la Fig.
2.2 (ó pulsamos F8). Con ello comenzará la lectura de la Memoria. Luego
podemos guardar la información mediante el menú Archivo. En la Fig. 2.6 se
presenta el procedimiento.(L 2004)
Fig.2.6
2.1.4 Borrado de la memoria.
Para borrar la Memoria seleccionamos borrar todo del menú Comando véase la
Fig. 2.6. Con ello comenzarán a borrarse todos los datos de la Memoria. Luego
podemos grabar la información nueva mediante el menú Archivo.
40
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
2.1.5 Grabado de memoria
Para la programación nos podemos ayudar también de la Fig. 2.7 mediante la
selección del ítem Programar todo o marcando F5.
Fig. 2.7
41
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
2.1.6 Grabación de un PIC
El proceso de grabación de un PIC lo resumimos en los siguientes pasos:
a. En Ajustes se marca la casilla de comunicación: Invertir Data Out.
(Solamente para trabajar con los PIC). Ver Fig. 2.8 (Vallejo 2006)
Fig. 2.8
b. En el desplegable de Dispositivo (Device) seleccionar el dispositivo a
programar, PIC 16F876A por ejemplo., ver Fig. 2.9
c. En el programador Seleccionar PIC, con el Sw 1.
Abrir el archivo que
contiene los datos a programar en el PIC. El programa trabaja igual con
ficheros .BIN ó .HEX. En el menú Archivo seleccionamos Abrir archivo,
en el cuadro de diálogo que nos aparece seleccionamos el fichero que
deseamos grabar en el PIC.
d. Ajustar los bits de configuración y el tipo de oscilador. Los tipos de
oscilador que se pueden elegir son (RC, LP, XT, HS). Ver Fig. 2.10
e. En Protección de código, hay que ir a Opcions, seleccionar Confirmación y
marcar la pestaña proteger el código, podemos seleccionar la protección
42
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
de todo el código, por páginas ó no proteger el código. El resto de los bits
de configuración se pueden activar directamente, normalmente los
tendremos
desactivados.
Ver
Fig.
2.11
Si al ensamblar ó compilar el archivo fuente se activaron los bits de
configuración, cuando se carga el archivo .hex se marcara los bits
seleccionados automáticamente.
f. Para programar el dispositivo seleccionamos Programar todo del menú
Comando (ó pulsamos F5). Con ello comenzará la grabación.
Fig. 2.9
43
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
Fig.2.10
44
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
Fig. 2.11
2.2 Frecuencímetro (Esquema eléctrico)
Atendiendo a la necesidad de hacer un certero y confiable diagnóstico en algunas
de las etapas fundamentales de los receptores de televisión de tipo LCD,
valorando un parámetro fundamental como lo es la frecuencia, de exclusiva
importancia para su correcto funcionamiento y tomando como base el desarrollo
anteriormente explicado del programador de Pics y memorias, dado a la escasez
de instrumentos de mediciones de parámetros eléctricos como lo es el multímetro
capaz de medir voltaje, corriente, resistencia, continuidad y otros como
frecuencia que no todos la miden, hemos decidido
la
implementar con un PIC
16F84A un frecuencímetro digital con la representación de los valores a medir en
un Display LCD .Este dispositivo de gran aplicación, utilidad y fácil dominio para
cualquier técnico especializado en el servicio y la reparación de este tipo de
receptores es capaz de medir hasta una frecuencia de 50 MHz además de
representar en el Display la respectiva longitud de onda de dicha medición siendo
de gran utilidad este parámetro. A continuación se muestra el esquema propuesto
en la Fig. 2.12 (Picerno 2004)
45
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
Es de vital conocimiento saber que existen varias familias de estos CI
programables nombrados PICS y que son muy utilizados para el diseño práctico
de muchas aplicaciones asociado a ellos varios software para la creación del
código que se guardará en ellos además de sus respectivos lenguajes de
programación.(Gardner 2002)
Nuestro diseño se basa en
el desarrollo de un frecuencímetro digital con un
micro-controlador del tipo PIC16F84A de Microchip, del cual aprovecharemos las
excelentes características de su registro contador y su fácil programación. Existen
varios software enfocados a la programación del micro controlador Pic para el
desarrollo de sus aplicaciones. En nuestro caso conocemos el MPLab que
desarrolla funciones desde muy bajo nivel y sido muy utilizado, además está el
PIC C Compiler de CCS, el cual incorpora excelentes fusiones para el trabajo con
esto micro-controladores. Se decidió realizar nuestro trabajo con el PIC C
Compiler ya que trabaja con lenguaje de alto nivel y tiene funciones prediseñadas
de gran utilidad, de fácil trabajo y comprensión para el desarrollo de cualquier tipo
de proyecto.(Lovine 2008)
46
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
2.2.1 Esquema eléctrico.
Fig. 2.12
La teoría de funcionamiento de este instrumento se basa en contar cuantas
transiciones de bajo a alto ocurren en su pin de entrada en un tiempo
determinado, este tiempo será de 0.01S o 100mS; contando cuantos ciclos
ocurren en la entrada durante dicho tiempo obtendremos el valor de la frecuencia
de entrada de dicha señal con una resolución de 10Hz basándonos en que el
período de una señal es el inverso de su frecuencia por lo tanto F=1/0.01=10Hz. Y
una vez obtenido el valor de la frecuencia calcularemos el valor de su longitud de
onda,
(m)=300 000/F (en KHz).(Vallejo 2008)
Es de gran importancia y fundamental conocimiento para poder ofrecer
un
servicio de calidad en la reparación de cualquier tipo, marca o modelo de
receptores LCD, las funciones que se realizan y señales de frecuencia que están
implícitas en cada uno de los bloques que componen estos aparatos. Atendiendo
a la composición de cada uno de estos diseños, compuestos por partes o bloques
47
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
los cuales todos juegan un papel importante para el correcto funcionamiento de
dichos receptores, existen tres partes fundamentales que son:
1- El circuito de poder o fuente de alimentación.
2- El circuito de control y procesamiento.
3- El circuito lámpara o Back Light
Como se ha comentado anteriormente los tres circuitos son importantes
destacándose en los efectos de visualización en gran manera el circuito de
lámpara pues su función es excitar mediante una frecuencia los tubos
fluorescentes logrando así una iluminación total desde varios ángulos de la
pantalla LCD. Este circuito en muchas ocasiones no funciona adecuadamente
provocando una pérdida de luminosidad en algunos casos en los bordes de la
pantalla, no solamente se manifiesta de esta forma sino que en otros
momentos se queda oscura la imagen completamente como si el TV no
estuviese encendido. Es de gran utilidad contar con un frecuencímetro para
resolver defectos de este tipo y poder determinar si está presente la frecuencia
de los 25 KHz que generan los osciladores que ponen en marca los circuitos
de lámparas mostrando así un ejemplo a continuación.
48
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
2.2.2 Circuito de lámpara
Fig. 2.13
2.3
Generador de Patrones
Con el desarrollo de los proyectos anteriores y atendiendo a la necesidad de
comprobar el estado de las pantallas LCD se ha recurrido al diseño de un
generador de patrones, puesto que es, una herramienta muy poderosa a la hora
de destacar el estado de las matrices que conforman un Display LCD sin importar
el tamaño que estos tengan, ya que, nuestro dispositivo comprobador es capaz de
generar varios tipos de patrones básicos dentro de los cuales están los de Punto,
Raster, Barras y Cross-Hatch, además de obtener más patrones haciendo
combinaciones conjuntamente con los colores básicos de la televisión.
Destacando el amplio desarrollo de los proyectos que se pueden lograr con los Pic
hemos decidido construir nuestro generador, con uno de los más populares de la
familia 16FXX en nuestro caso el 16F84A (Sheet 2001)y contando con un ejemplar
MC1377P cumpliendo la función de codificador, dándole tratamiento a las señales
generadas por el Pic, modulándolas todas para obtener una señal de video
compuesto que posteriormente es inyectada por la entrada de video compuesto de
49
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
los receptores que se deseen comprobar. A continuación se muestra el esquema a
bloques del hardware, y el diseño del mismo para esta aplicación. (Garcia 2007)
2.3.1 Diagrama a bloques del generador de patrones.
Fig. 2.14
Un esquema del generador de patrones, incluyendo el PIC y el MC 1377. Se
presenta en la Fig. 2.15.
50
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
2.3.2 Esquema del generador de patrones.
Fig. 2.15
2.3.3 Construcción de un generador de patrones
Un generador de patrones no solo debe entregar los componentes RGB de la
señal, sino que debe generar video compuesto, con todo lo que esto implica:
generar sincronismos, obtener la señal de luminancia, generar una subportadora
de color y modularla, etc.
Lo primero que debe definirse es la cantidad y tipo de patrones que deberá
generar el equipo, ya que esto determinará las características, y por tanto la
complejidad, del sistema a desarrollar.(Lovine 2008)
En nuestro caso el equipo será capaz de generar cuatro
patrones básicos:
51
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
Fig. 2.16
Además permitirá control independiente de los tres colores R, G y B, así como de
las señales de luminancia (Y) y crominancia(C). De este modo se amplía la
cantidad de patrones que pueden ser generados, ya que el raster se podrá hacer
con cualquiera de los 8 colores, las barras podrán ser monocromáticas o
adoptar diferentes combinaciones de color (ver ejemplos adjuntos),etc.(color
2007; Sabido 2009)
Fig.2.17
52
Capítulo II: Diseño y montaje de los instrumentos que conforman el comprobador
Como control adicional se permite la supresión del BURST de color, herramienta
útil en la detección de fallas relacionadas con los circuitos de proceso de color.
Para seleccionar cual de los cuatro patrones básicos generará el equipo se
utilizan dos llaves (S4 y S5), cuya combinación determinará el patrón según la
siguiente tabla:
Llaves:
gS5OFF
S5ON
S4OFF
S4ON
BARRAS
RASTER
CROSS-HATCH
PUNTOS
Tabla No 1
Los estados OFF (o cero ) y ON (o uno ) se refieren a que el punto medio de la
llave se conecta a masa (0V) o a VCC (5V) respectivamente. Una vez definido
que va a hacer el equipo veamos como implementarlo. En los anexos al trabajo
se encuentran los resultados del circuito impreso y fotos de la placa y equipo
construido.
53
Capítulo III: Aplicaciones y valoración económica.
CAPÍTULO 3.
Aplicaciones y valoración económica.
En este capítulo se hará referencia a algunas de las fallas más comunes
que están presentando los TV LCD que se encuentran en la red comercial
de nuestro país, específicamente los modelos que atiende CIMEX en su
taller de garantía. Se hace un análisis de las posibles causas que las
ocasionaron y posibles soluciones.
3.1 Aplicaciones de los instrumentos diseñados en la
detección de fallas en los TV LCD.
A modo de comprensión para la reparación práctica de los receptores de
televisión de tipo LCD se muestra a continuación en la Fig.1 un TV sin la tapa
trasera señalizando cada uno de sus bloques de forma general. En las
siguientes fallas que se comentan se ponen en práctica el uso los instrumentos
diseñados, ya comentados anteriormente.
54
Capítulo III: Aplicaciones y valoración económica.
Fig 3.1
55
Capítulo III: Aplicaciones y valoración económica.
3.1.1-Falla 1.
En este caso la falla se produjo en el circuito de lámpara o inverter,
quedándose totalmente oscura la pantalla. El problema se ocasionó debido al
mal funcionamiento del circuito inverter específicamente en el oscilador el
mismo no estaba oscilando en su rango de frecuencia, lo cual se determinó
rápidamente con la ayuda del frecuencímetro que se diseñó para esta
aplicación(Inverter).
Fig 3.2
56
Capítulo III: Aplicaciones y valoración económica.
3.1.2-Falla 2.
En el caso que abordamos, en el TV no hay Raster en pantalla. Como primer
paso verificamos el circuito de inverter pero al determinar que no existía
alimentación en el mismo sospechamos de la fuente de alimentación la cual no
estaba funcionando. Al verificar la misma no proporcionaba voltaje a su salida
lo que era ocasionado por el circuito oscilador de la fuente, el que no estaba
oscilando a la frecuencia de 45 KHz , pues estaba completamente dañado y fue
necesario su reemplazo para darle solución al problema , el cual nos fue de
rápida determinación utilizando el frecuencímetro construido(fallas-frecuentesen-tv-lcd).
Fig 3.3
57
Capítulo III: Aplicaciones y valoración económica.
3.1.3-Falla 3.
La falla que se observa a continuación en la pantalla de un receptor LCD es
provocada por el circuito LVDS asociado con otros problemas del circuito
TCON. En el LVDS se controlan los sincronismos y las frecuencias de
refrescamiento, en nuestro caso con la frecuencia de refrescamiento del orden
de los 60Hz(fallas-frecuentes-en-tv-lcd).
Fig 3.4
58
Capítulo III: Aplicaciones y valoración económica.
3.1.4- Falla 4.
En el TV que se presenta localizamos una falla producida por el bloque LVDS,
en este caso no siempre presentaba el defecto, para lo cual fue necesario la
utilización del generador de patrones ya que era importante definir si existía
algún problema en las matrices de alguna columna en particular, lo cual fue
positivo encontrando la segunda columna con dificultades a la hora de iluminar
todas sus matrices.
Fig 3.5
59
Capítulo III: Aplicaciones y valoración económica.
3.1.5- Falla 5.
En la figura 6 se muestra una falla muy frecuente que se pone de manifiesto en
los TV LCD cuando ocurre una desprogramación en la memoria EEPROM de
cualquiera de estos receptores. Es en esta memoria donde se guardan datos
importantes que son utilizados por el circuito de control LVDS del display y por
el microprocesador del aparato para inicializar sus funciones. Por lo general en
muchos casos se suele reprogramar la misma memoria con un nuevo código
ya sea descargado de internet o de un receptor igual y es aquí en este proceso
donde juega un papel fundamental el programador de memorias que se diseñó
en este proyecto mediante el cual se solucionó este problema(fallas-frecuentesen-tv-lcd).
Fig3.6
60
Capítulo III: Aplicaciones y valoración económica.
3.1.6 Falla 6
LINEAS EN LA IMAGEN
Debido a su complejidad el circuito LVDS es propenso a sufrir gran variedad de
fallos, algunos de ellos muy sutiles y otras bastante difíciles de resolver,
veamos algunas de estos fallos.
Esta falla se puede presentar por varios motivos como, interferencias desde un
aparato cercano al televisor, columna de transistores TFT interrumpida, mal
transferencia LVDS, conectores flojos.
Fig 3.7Líneas en la Imagen.
61
Capítulo III: Aplicaciones y valoración económica.
3.1.7 Falla 7
IMAGEN CON EFECTO MOSAICO
Este fallo está más relacionado con problemas en el procesador de video,
escalador, mal transferencia LVDS, voltajes erróneos o problemas de
Firmware(fallas-frecuentes-en-tv-lcd).
Fig3.8 Defecto tipo mosaico.
3.1.8 Falla 8
ALTERACION DEL SINCRONISMO
Problema relacionado con el procesador de video, frecuente en circuitos
integrados del tipo BGA (Ball Grill Array), se debe realizar el resoldado del IC
con pistola de calor(fallas-frecuentes-en-tv-lcd).
Fig3.9 Defecto en sincronismos.
62
Capítulo III: Aplicaciones y valoración económica.
3.1.9 Falla 9
SOLO SE OBSERVA LA MITAD DE LA PANTALLA
Usualmente sucede cuando está mal conectado el FLAT CONECTOR desde la
tarjeta principal hacia el panel LCD
Fig3.10 Mitad de la pantalla oscura.
3.1.10 Falla 10
IMAGEN OSCURA DE UN LADO
Baja emisión de una o varias lámparas CCFL, conectores LVDS flojos,
problemas en el procesador de video(fallas-frecuentes-en-tv-lcd).
Fig3.11 Mitad de la pantalla más tenue.
63
Capítulo III: Aplicaciones y valoración económica.
3.1.11 Falla 11
BARRAS DE COLOR EN LA PANTALLA
Se debe usualmente a que el conector LVDS está parcialmente movido o tiene
líneas del mismo interrumpidas(fallas-frecuentes-en-tv-lcd).
Fig3.12 Barra de color en la pantalla LCD.
3.2 Análisis económico
En la provincia de Villa Clara a muchos TV modernos del tipo LCD que estaban
ingresando en los talleres de garantía de CIMEX se les estaba otorgando la
baja técnica pues no existían instrumentos eficientes para la reparación de los
mismos.
Con la puesta en práctica del comprobador de pantallas LCD, se
ha logrado reducir en un gran porciento este problema, logrando así mejorar la
eficiencia del servicio técnico y obtener una mejora económica considerable
para el país.
64
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
A modo de conclusiones para este trabajo se asumen las siguientes:
1- Se realiza el estudio de parámetros que permiten diagnosticar el estado
de las pantallas LCD y los circuitos asociados con su operación en
receptores que tienen este tipo de pantalla.
2- Se diseña un frecuencímetro, un generador de patrones y un
programador de PICS y memorias para la reparación de los receptores
de esta generación.
3-Se realiza un análisis de los resultados prácticos de la aplicación del diseño en
casos específicos.
4. Se dispone de un material de consulta para la asignatura Fundamentos
de TV que apoya y actualiza los conocimientos sobre las características
de la pantalla del tipo LCD e instrumentos involucrados en su
reparación.
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Recomendaciones
1- Se propone el desarrollo de otras herramientas de diagnostico para
receptores de este tipo.
2- Se recomienda el estudio con mayor profundidad de los receptores de
televisión de tipo LCD.
3- Se propone la construcción de un programador de memorias para
montaje superficial.
4- Se recomienda el estudio de los receptores OLED de nueva generación.
66
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
6
7
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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COLOR, L. S. D. T. E. 2007. La señal de televisión en color
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ANEXOS
68
ANEXOS
Anexo I Diseño del circuito impreso del programador de PICS y memorias
68
ANEXOS
Anexo II
69
Disposición de los componentes.
Anexo III Diseño del impreso del frecuencímetro. (Fornaso) 2009)
69
ANEXOS
70
Anexo IV Disposición de los componentes.
Anexo V Foto del frecuencímetro. (Vallejo 2006)
70
ANEXOS
71
Anexo VI Diseño del impreso del generador de patrones.
Anexo VII Disposición de los componentes.
71
ANEXOS
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Anexo VIII Foto de la placa terminada del generador.
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