Curso de reparacion de Monitores.

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
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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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Saber Electrónica Nº 8
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
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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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Saber Electrónica Nº 8
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
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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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Saber Electrónica Nº 8
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