Monitor de feixe de elétrons. Monitores. CRT com máscara de sombra (Shadow Mask)
À noite não conseguia dormir por causa da tristeza primaveril e, para me distrair dos pensamentos tristes, comecei a inventar várias invenções. E então descobri como fazer um monitor CRT em miniatura. CRT - porque, em princípio, adoro tecnologia de lâmpadas e, mais ainda, um dispositivo para exibir informações. Primeiro vou mostrar o resultado.
Tubo quente Debian lxde
Monitor CRT miniatura medindo apenas 1 cm! E é muito fácil de fazer e qualquer um pode fazer! Ir!
Da ideia...
Na verdade, a essência da ideia é simples. Nas antigas filmadoras VHS, um pequeno cinescópio comum atua como um visor. E uma vez na revista “Rádio” vi um artigo sobre como fazer uma TV com esse cinescópio. E aí à noite pensei: se você consegue fazer uma TV, então você consegue fazer um monitor!
Lembre-se: se você tiver uma ideia legal, pesquise no Google! Certamente veio para outra pessoa!
Claro, decidi pesquisar no Google. A busca por “Viewfinder Hack” contém muitas coisas interessantes, vou deixar essa consulta para você resolver. Mas encontrei um site www.ccs.neu.edu/home/bchafy/tiny/tinyterminal.html, onde um amigo está tentando diferentes maneiras de exibir informações, e uma das ideias é usar um cinescópio de uma câmera de vídeo antiga.
Visor da câmera
Tubo quente DOS
Essas fotos foram tiradas deste site. Aparentemente, você também está intrigado em saber como fazer isso?
A ideia é muito simples e trivial. Antigamente, não existia esse desenvolvimento de pequenos displays LCD, principalmente os coloridos, e então a lâmpada dominou. No visor das câmeras antigas existe um CRT (Cathode Ray Tube), e o interessante é que ele é alimentado (no sentido do circuito valvulado) por uma pequena tensão comercialmente disponível de 5 V (você pode pegar, por exemplo, de USB). O consumo atual também é baixo. A melhor parte é que esta tela só precisa de um sinal de vídeo composto como entrada. Um sinal de vídeo composto é fornecido por nosso videocassete, DVD player, câmeras, quase todas as câmeras, Nokia N900, telefones Nokia N9 (não posso falar pelos outros - não sei), algumas placas de vídeo. O mais interessante é que um sinal de vídeo composto pode ser obtido até mesmo de uma placa de vídeo VGA usando um circuito bastante simples
Circuito conversor VGA para vídeo
Como você pode ver, abrem-se enormes oportunidades para a criatividade. Agora precisamos entender como fazer tudo isso.
O que fazer e quem é o culpado?
Para fazer uma exibição em miniatura, precisaremos de uma câmera de vídeo VHS antiga, braços retos e um resistor de 75 Ohm (opcional). Além de bom humor, ferro de soldar, multímetro, tempo livre e vontade.
Em relação à câmera, gostaria de dizer que câmeras com imagem colorida no visor não são imediatamente adequadas para nós. Você pode descartar imediatamente as câmeras que possuem uma tela lateral. Quanto mais antiga a câmera, melhor. As mais apreciadas são as câmeras com visor angular ou câmeras profissionais. Eles geralmente têm uma tela bastante grande.
As instruções fornecidas abaixo não são universais! Você pode ter que ligar seu cérebro, procurar documentação, cutucar dispositivos em nós diferentes, mas pode acontecer o mesmo que para mim.
Gostaria de observar que no próprio visor só pode haver um tubo de imagem, e os “cérebros” podem estar no corpo principal, mas tive sorte.
Então, você conseguiu uma câmera de vídeo. Fracassado? Golpe em Avits, slandas, martelos, ebays, mercados de pulgas, tem muito disso por centavos! Vamos supor que você entendeu. A câmera me foi dada por um dos meus bons amigos do LJ, que imediatamente entendeu o truque e me apresentou Panasonic NV-S600EN.
Câmara antes dos experimentos
A câmera não tinha bateria nem fonte de alimentação e geralmente não se sabia se funcionava. Primeiro, desmontei. Não posso dar instruções universais: desparafuse o que pode ser desparafusado, abra todas as cortinas, desparafuse todos os parafusos. Faz sentido iniciar a análise pelo lado oposto ao cassete. Dessa forma, minha câmera foi dividida em duas metades, na segunda havia um patch board com visor e na outra havia uma câmera com entranhas de aço. Tirei o lenço da outra metade, o visor, e retirei completamente o pedaço de plástico. A câmera não deve estar completamente desmontada ainda, porque... Ainda precisamos de seu desempenho.
Coloquei a placa de comutação de volta em seu slot original.
Quadro de comutação
O visor, depois de desconectado, me assustou: saíram dez(!) fios dele. Sete cores e três cinzas, mas após a desmontagem descobriu-se que 7 cores foram para os botões localizados no corpo do visor (zoom). Removemos esses botões com segurança. Pegamos esta salsa:
Visor, com três fios cinza, um fio terra preto e uma fileira de botões de zoom
O visor é interessante de ver por dentro. Não vou descrever sua estrutura; acho que você mesmo pode encontrar a descrição, se desejar.
Com a tampa aberta, vista superior
Removi o próprio “olho” por ser desnecessário, embora o use ocasionalmente. A própria tela nos lembra as antigas televisões em preto e branco, que a geração moderna nunca viu.
Tela em miniatura
Como você provavelmente adivinhou, teremos três fios indo para o display: um fio comum, +5 volts e o próprio sinal de vídeo composto. Resta determinar quem é quem.
Hackear é um interesse, além da eletrificação de todos os dispositivos
Depois de parafrasear o famoso ditado, seguiremos em frente. Nossa tarefa agora é resolver o quebra-cabeça dos três fios cinzentos: quem, onde, por que e por quê. O mais simples é encontrar o fio comum. Minha bateria estava faltando, mas seus contatos estavam salientes. Pegamos um multímetro em modo de teste, tocamos o negativo desses contatos com uma extremidade (mandei assiná-los) e com a outra olhamos os contatos de nossos três fios ao longo do conector. Um tocou - isso significa um fio comum.
Ressalta-se que, hipoteticamente, a alimentação da bateria pode ser desacoplada; neste caso, é necessário olhar o fio comum de acordo com o circuito dentro da câmera normalmente todas as telas e polígonos largos “tocam” com ele;
Agora vamos montar a câmera novamente! Aqueles. Não montamos exatamente, mas para que todos os componentes elétricos funcionem. Pra mim ficou assim
Câmera montada eletricamente
Para determinar os outros dois sinais, a câmera teve que ser ligada. Como a câmera ficou órfã, eu a alimentei com uma fonte de alimentação industrial, que conectamos diretamente aos contatos da bateria. A câmera concordou em funcionar normalmente, apenas com parâmetros de alimentação de 6V, 6A. Antes, na partida, ele piscava o LED, a tela, dava um solavanco no motor e desligava. Presumo que todos os eletrólitos tenham secado ali. Depois que levamos a corrente a proporções astronômicas, ela começou a funcionar e não parou.
Câmera funcionando
Não pude negar a mim mesmo o prazer de verificar o desempenho da câmera e da tela em si, então eles conectaram uma TV à câmera e observaram todos os tipos de inscrições na tela.
Meu apelido
A imagem da tela não ficou bem na foto, mas posso garantir que está impecável!
Ok, nos divertimos um pouco, nos certificamos de que tudo estava funcionando e então seguimos nosso caminho. Agora precisamos descobrir onde conseguimos comida. Mudamos o multímetro para o modo de medição de tensão CC, conectamos um contato ao fio comum e enfiamos o outro nos dois fios restantes. Se a alimentação de um fio estiver em torno de 1,5-1,7 V, provavelmente é um sinal de vídeo. No outro fio serão aproximadamente 5 V (você deve entender que pode ser 4,8 V, como no meu caso). Como resultado, desenhamos tudo em um pedaço de papel e obtemos o seguinte diagrama de conexão.
Diagrama de conexão
Depois de tudo isso, desmontamos toda a estrutura e iniciamos a montagem de uma nova.
Nova vida para um display antigo
Como a fonte de alimentação do display era de 5 V, optou-se por alimentá-lo via USB. Quero decepcionar alguns que esperam que haja 5V em todos os lugares. Depois de ler guias semelhantes sobre como fabricar produtos a partir de displays, cheguei à conclusão de que a fonte de alimentação do display não precisa ser de 5 V! Podem ser 6 ou 12. Então tome cuidado!
Mas no meu caso está tudo bem. Solde o cabo USB e alimente-o com o carregador.
Lã na tela
Você deverá ver pelos familiares na tela.
Observe que, apesar das correntes escassas, existe um transformador de alta tensão lá! E você não deve colocar as mãos no tubo, senão vai ficar uma bagunça!!! Escondo prudentemente tudo na caixa antes de ligá-la.
Após um lançamento bem-sucedido, vale a pena verificar a resistência de entrada da linha. Com o display desligado, medimos a resistência entre o fio comum e o fio de entrada. Se for igual a 75 Ohms, nos acalmamos e pulamos esta operação. No meu caso foi 1 kOhm. Para combinar a linha, você precisa soldar um resistor de 75 Ohm entre o fio comum e o fio de sinal. Em princípio, a operação não é crítica, mas minha placa de vídeo e algumas outras saídas de vídeo recusaram-se a aparecer sem resistência correspondente. Claro, é melhor soldar o resistor o mais próximo possível, mas fiz tudo na placa de comutação.
Resistor 75 Ohm, tamanho 0805
Eu não tinha um conector tulipa-fêmea em mãos, então encontrei um conector SCART na minha lixeira, desmontei-o e soldei-o no lenço interno. Usei meu Nokia N9 com Debian integrado como fonte de vídeo.
A estrutura está montada, está tudo claro, não estou te enganando
Tudo funciona imediatamente após a conexão. Não tenho um cabo nativo para Nokia e usei um comprado em loja por 200 rublos. Tudo começou imediatamente.
Área de trabalho em um micromonitor
Para ser sincero, tirar essa foto e a do início do post foi muito difícil, passei uma hora experimentando luz, velocidade do obturador, abertura, etc. Mas o resultado é maravilhoso. É ainda melhor ao vivo! Também é muito divertido assistir a um vídeo nessa tela.
E o computador?
Não é tão simples com um computador. Existem várias opções para resolver o problema. Uma delas é comprar um adaptador VGA para S-VIDEO, custa apenas alguns centavos, a outra opção é soldá-lo você mesmo, dei o diagrama acima. A terceira opção é utilizar placas de vídeo com saída S-VIDEO, por exemplo estas:
Encontrei videoclipes no mezanino
A placa de vídeo possui um conector redondo semelhante ao PS/2. Você também precisa de um adaptador correspondente, que acompanha a placa de vídeo. Na foto está pendurado à esquerda. Como não planejei substituir minha placa de vídeo por esta antiga, apenas experimentei como seria.
Minha área de trabalho em um computador grande
Também é duplicado no micromonitor
O leitor atento notará que alguns campos apareceram. A alteração das permissões (todas) não afetou de forma alguma sua disponibilidade. Não há sentido nem desejo de compreender as razões do seu aparecimento. Estabelecido o fato de funcionar, devolvemos a placa de vídeo ao seu lugar.
Olá. Meu sobrenome é “Total”
Para concluir, quero dizer que este ofício não tem sentido prático ou não o vejo. O display tem resolução suficiente até para ler textos, mas é tão pequeno que sem um sistema óptico é impossível distinguir qualquer coisa nele.
É possível que se fosse possível conectá-lo como um terceiro monitor, seria possível exibir ali algumas informações úteis, mas novamente não sei por quê.
Então, em essência, este é um entretenimento divertido que você pode demonstrar aos seus filhos, amigos e namoradas. Fica impressionante quando você pega o celular, insere o fio e a imagem aparece na tela :).
As pessoas usam esses visores para fabricar dispositivos de visão noturna. Por exemplo aqui
1. www.doityourselfgadgets.com/2012/04/night-vision.html (Inglês)
2. tnn-hobby.ru/proekt-vyihodnogo-dnya/kak-videt-v-temnote.html (russo)
Bem, alguns estão fazendo um display vestível:
rc-aviation.ru/forum/topic?id=1283
Se quiser, você pode fazer óculos de realidade virtual, mas não tenho ideia de como separar o sinal de vídeo sem muitas hemorróidas. Então tudo isso é entretenimento e nada mais.
Obrigado ao camarada Freeman pela câmera e à minha esposa pela paciência :).
Desde 1902, Boris Lvovich Rosing trabalha com o tubo de Brown. Em 25 de julho de 1907, ele apresentou um pedido para a invenção “Método de transmissão elétrica de imagens à distância”. O feixe foi escaneado no tubo por campos magnéticos, e o sinal foi modulado (mudança no brilho) por meio de um capacitor, que poderia desviar o feixe verticalmente, alterando assim o número de elétrons que passam para a tela através do diafragma. Em 9 de maio de 1911, em reunião da Sociedade Técnica Russa, Rosing demonstrou a transmissão de imagens televisivas de figuras geométricas simples e sua recepção com reprodução em tela CRT.
No início e meados do século 20, Vladimir Zvorykin, Allen Dumont e outros desempenharam um papel significativo no desenvolvimento dos CRTs.
Design e princípio de operação
Princípios gerais
Dispositivo cinescópio preto e branco
Em um cilindro 9 Um vácuo profundo é criado - primeiro o ar é bombeado para fora, depois todas as partes metálicas do cinescópio são aquecidas por um indutor para liberar os gases absorvidos, um getter é usado para absorver gradualmente o ar restante;
Para criar um feixe de elétrons 2 , um dispositivo chamado canhão de elétrons é usado. Cátodo 8 , aquecido por filamento 5 , emite elétrons. Para aumentar a emissão de elétrons, o cátodo é revestido com uma substância que possui baixa função de trabalho (os maiores fabricantes de CRT utilizam tecnologias próprias patenteadas para isso). Alterando a tensão no eletrodo de controle ( modulador) 12 você pode alterar a intensidade do feixe de elétrons e, consequentemente, o brilho da imagem (também existem modelos com controle catódico). Além do eletrodo de controle, a pistola dos CRTs modernos contém um eletrodo de focagem (até 1961, os tubos de imagem domésticos usavam focagem eletromagnética usando uma bobina de focagem 3 com núcleo 11 ), projetado para focar um ponto na tela do cinescópio em um ponto, um eletrodo acelerador para aceleração adicional de elétrons dentro da arma e do ânodo. Depois de sair da arma, os elétrons são acelerados pelo ânodo 14 , que é um revestimento metalizado da superfície interna do cone do cinescópio, conectado ao eletrodo da pistola de mesmo nome. Nos cinescópios coloridos com tela eletrostática interna, ele é conectado ao ânodo. Em vários tubos de imagem dos primeiros modelos, como o 43LK3B, o cone era feito de metal e representava o próprio ânodo. A tensão no ânodo varia de 7 a 30 quilovolts. Em vários CRTs oscilográficos de pequeno porte, o ânodo é apenas um dos eletrodos do canhão de elétrons e é alimentado com tensões de até várias centenas de volts.
O feixe então passa pelo sistema de deflexão 1 , que pode alterar a direção do feixe (a figura mostra um sistema de deflexão magnética). Os CRTs de televisão usam um sistema de deflexão magnética, pois fornece grandes ângulos de deflexão. Os CRTs oscilográficos utilizam um sistema de deflexão eletrostática, pois proporciona maior desempenho.
O feixe de elétrons atinge a tela 10 , revestido com fósforo 4 . Bombardeado por elétrons, o fósforo brilha e um ponto de brilho variável que se move rapidamente cria uma imagem na tela.
O fósforo adquire uma carga negativa dos elétrons e começa a emissão secundária - o próprio fósforo começa a emitir elétrons. Como resultado, todo o tubo adquire carga negativa. Para evitar que isso aconteça, em toda a superfície do tubo existe uma camada de aquadag, uma mistura condutora à base de grafite, conectada a um fio comum ( 6 ).
O cinescópio é conectado através dos cabos 13 e tomada de alta tensão 7 .
Nas TVs em preto e branco, a composição do fósforo é selecionada para que brilhe em uma cor cinza neutra. Em terminais de vídeo, radares, etc., o fósforo geralmente fica amarelo ou verde para reduzir a fadiga ocular.
Ângulo de feixe
O ângulo de deflexão do feixe CRT é o ângulo máximo entre duas posições possíveis do feixe de elétrons dentro da lâmpada na qual um ponto luminoso ainda é visível na tela. A relação entre a diagonal (diâmetro) da tela e o comprimento do CRT depende do ângulo. Para CRTs oscilográficos costuma ser de até 40 graus, o que se deve à necessidade de aumentar a sensibilidade do feixe aos efeitos das placas de deflexão. Para os primeiros tubos de imagem de televisão soviéticos com tela redonda, o ângulo de deflexão era de 50 graus, para os tubos de imagem em preto e branco de lançamentos posteriores era de 70 graus e, a partir dos anos 60, aumentou para 110 graus (um dos primeiros tais tubos de imagem era 43LK9B). Para tubos de imagem coloridos domésticos, é de 90 graus.
À medida que o ângulo de deflexão do feixe aumenta, as dimensões e o peso do cinescópio diminuem, porém, a potência consumida pelas unidades de digitalização aumenta. Atualmente, o uso de tubos de imagem de 70 graus foi revivido em algumas áreas: em monitores VGA coloridos da maioria das diagonais. Além disso, um ângulo de 70 graus continua a ser usado em tubos de imagem preto e branco de pequeno porte (por exemplo, 16LK1B), onde o comprimento não desempenha um papel tão significativo.
Armadilha de íons
Como é impossível criar um vácuo perfeito dentro do CRT, algumas moléculas de ar permanecem no interior. Ao colidir com os elétrons, formam íons que, tendo massa muitas vezes maior que a massa dos elétrons, praticamente não se desviam, queimando gradativamente o fósforo no centro da tela e formando a chamada mancha iônica. Para combater isso até meados dos anos 60. Foi utilizada uma armadilha de íons, que tem uma grande desvantagem: sua instalação correta é uma operação bastante trabalhosa e, se instalada incorretamente, não há imagem. No início dos anos 60. Um novo método de proteção do fósforo foi desenvolvido: a aluminização da tela, que também dobrou o brilho máximo do cinescópio, e a necessidade de uma armadilha de íons foi eliminada.
Atraso no fornecimento de tensão ao ânodo ou modulador
Em uma TV cuja varredura horizontal é feita por meio de lâmpadas, a tensão no ânodo do cinescópio aparece somente após o aquecimento da lâmpada de varredura horizontal de saída e do diodo amortecedor. A essa altura, o calor do cinescópio já aqueceu.
A introdução de circuitos totalmente semicondutores em unidades de varredura horizontal deu origem ao problema de desgaste acelerado dos cátodos do cinescópio devido ao fornecimento de tensão ao ânodo do cinescópio simultaneamente com a ligação. Para combater esse fenômeno, foram desenvolvidas unidades amadoras que proporcionam um atraso no fornecimento de tensão ao ânodo ou modulador do cinescópio. É interessante que em alguns deles, apesar de se destinarem à instalação em televisores totalmente semicondutores, um tubo de rádio é utilizado como elemento de atraso. Posteriormente, começaram a ser produzidos televisores industriais, nos quais tal atraso foi inicialmente previsto.
Varredura
Para criar uma imagem na tela, um feixe de elétrons deve passar constantemente pela tela em alta frequência - pelo menos 25 vezes por segundo. Este processo é chamado varrer. Existem várias maneiras de digitalizar uma imagem.
Varredura raster
O feixe de elétrons passa por toda a tela em fileiras. Existem duas opções:
- 1-2-3-4-5-… (digitalização entrelaçada);
- 1-3-5-7-…, depois 2-4-6-8-… (entrelaçado).
Varredura vetorial
O feixe de elétrons passa ao longo das linhas da imagem.
Tubos de imagem coloridos
Dispositivo cinescópio colorido. 1 - Armas de elétrons. 2 - Raios de elétrons. 3 - Bobina de focagem. 4 - Bobinas de deflexão. 5 - Ânodo. 6 - Uma máscara, graças à qual o feixe vermelho atinge o fósforo vermelho, etc. 7 - Grãos de fósforo vermelho, verde e azul. 8 - Máscara e grãos de fósforo (ampliados).
Um cinescópio colorido difere de um preto e branco porque possui três armas - “vermelho”, “verde” e “azul” ( 1 ). Assim, para a tela 7 três tipos de fósforo são aplicados em alguma ordem - vermelho, verde e azul ( 8 ).
Apenas o feixe da arma vermelha atinge o fósforo vermelho, apenas o feixe da arma verde atinge o verde, etc. Isto é conseguido instalando uma grade de metal entre as armas e a tela, chamada mascarar (6 ). Nos cinescópios modernos, a máscara é feita de invar, um tipo de aço com pequeno coeficiente de expansão térmica.
Tipos de máscaras
Existem dois tipos de máscaras:
- a própria máscara de sombra, que existe em dois tipos:
- Máscara de sombra para tubos de imagem com arranjo de canhões de elétrons em forma de delta. Freqüentemente, especialmente na literatura traduzida, é chamada de grade de sombra. Atualmente usado na maioria dos tubos de imagem de monitor. Os tubos de imagem de televisão com máscara deste tipo não são mais produzidos, porém, tais tubos de imagem podem ser encontrados em televisores de anos anteriores (59LK3Ts, 61LK3Ts, 61LK4Ts);
- Máscara de sombra para tubos de imagem com disposição plana de canhões de elétrons. Também conhecida como grade com fenda. Atualmente usado na grande maioria dos tubos de imagem de televisão (25LK2Ts, 32LK1Ts, 32LK2Ts, 51LK2Ts, 61LK5Ts, modelos estrangeiros). Quase nunca encontrado em tubos de imagem de monitores, com exceção dos modelos Flatron;
- grade de abertura (Mitsubishi Diamondtron). Esta máscara, ao contrário de outros tipos, consiste em um grande número de fios esticados verticalmente. A diferença fundamental entre uma máscara deste tipo é que ela não limita o feixe de elétrons, mas o concentra. A transparência da grade de abertura é de aproximadamente 85% contra 20% da máscara de sombra. Tubos de imagem com essa máscara são usados tanto em monitores quanto em televisões. Foram feitas tentativas de criar tais tubos de imagem na década de 70 na URSS (por exemplo, 47LK3Ts).
- Os tubos de imagem coloridos de um tipo especial se destacam - cromoscópios de feixe único, em particular, 25LK1Ts. Em termos de design e princípio de operação, eles são notavelmente diferentes de outros tipos de tubos de imagem coloridos. Apesar das vantagens óbvias, incluindo o consumo reduzido de energia, comparável ao de um tubo de imagem em preto e branco com diagonal do mesmo tamanho, tais tubos de imagem não são amplamente utilizados.
Não há um líder claro entre essas máscaras: a de sombra proporciona linhas de alta qualidade, a de abertura proporciona cores mais saturadas e alta eficiência. A fenda combina as vantagens de sombra e abertura, mas é propensa a moiré.
Tipos de grades, métodos para medir o passo nelas
Quanto menores forem os elementos de fósforo, maior será a qualidade da imagem que o tubo pode produzir. Um indicador de qualidade de imagem é passo de máscara.
- Para uma grade de sombra, o passo da máscara é a distância entre os dois orifícios da máscara mais próximos (respectivamente, a distância entre os dois elementos de fósforo mais próximos da mesma cor).
- Para grades de abertura e ranhura, o passo da máscara é definido como a distância horizontal entre as fendas da máscara (respectivamente, a distância horizontal entre tiras verticais de fósforo da mesma cor).
Nos monitores CRT modernos, o passo da máscara é de 0,25 mm. Os tubos de imagem de televisão, que visualizam imagens a uma distância maior, utilizam passos de cerca de 0,8 mm.
Convergência de raios
Como o raio de curvatura da tela é muito maior que a distância dela ao sistema eletro-óptico até o infinito em tubos de imagem planos, e sem o uso de medidas especiais, o ponto de intersecção dos raios de um tubo de imagem colorido está a uma distância constante dos canhões de elétrons, é necessário garantir que este ponto esteja localizado exatamente na superfície da máscara de sombra, caso contrário ocorrerá um desalinhamento dos três componentes de cor da imagem, aumentando do centro da tela para as bordas. Para evitar que isso aconteça, os feixes de elétrons devem ser polarizados adequadamente. Nos cinescópios com disposição de pistolas em formato delta, isso é feito por um sistema eletromagnético especial, controlado separadamente por um dispositivo, que nas televisões antigas era colocado em um bloco separado - o bloco de mixagem - para ajustes periódicos. Nos cinescópios com arranjo plano de pistolas, o ajuste é feito por meio de ímãs especiais localizados no pescoço do cinescópio. Com o tempo, especialmente para tubos de imagem com arranjo de canhões de elétrons em forma de delta, a convergência é interrompida e requer ajustes adicionais. A maioria das empresas de conserto de computadores oferece um serviço de reconvergência de monitores.
Desmagnetização
Necessário em tubos de imagem coloridos para remover a magnetização residual ou aleatória da máscara de sombra e da tela eletrostática que afeta a qualidade da imagem. A desmagnetização ocorre devido ao aparecimento no chamado circuito de desmagnetização - uma bobina flexível em forma de anel de grande diâmetro localizada na superfície do cinescópio - um pulso de campo magnético amortecido que alterna rapidamente. Para garantir que essa corrente diminua gradativamente após ligar a TV, são utilizados termistores. Muitos monitores, além dos termistores, contêm um relé que, ao final do processo de desmagnetização do cinescópio, desliga a alimentação desse circuito para que o termistor esfrie. Depois disso, você pode usar uma tecla especial, ou, mais frequentemente, um comando especial no menu do monitor, para acionar este relé e realizar desmagnetizações repetidas a qualquer momento, sem desligar e ligar o monitor.
Trinoscópio
Um trinoscópio é um projeto que consiste em três tubos de imagem em preto e branco, filtros de luz e espelhos translúcidos (ou espelhos dicróicos que combinam as funções de espelhos translúcidos e filtros), usados para obter uma imagem colorida.
Aplicativo
Os CRTs são usados em sistemas de formação de imagens raster: vários tipos de televisores, monitores e sistemas de vídeo. Os CRTs oscilográficos são mais frequentemente usados em sistemas para exibição de dependências funcionais: osciloscópios, wobuloscópios, também como dispositivos de exibição em estações de radar, em dispositivos para fins especiais; nos anos soviéticos, eles também foram usados como auxílios visuais no estudo do projeto de dispositivos de feixe de elétrons em geral. Os CRTs de impressão de caracteres são usados em vários equipamentos para fins especiais.
Designação e marcação
A designação dos CRTs domésticos consiste em quatro elementos:
- O primeiro elemento: um número que indica a diagonal da tela retangular ou o diâmetro da tela redonda em centímetros;
- O segundo elemento: a finalidade do CRT, em particular, LC - cinescópio de televisão, LM - cinescópio monitor, LO - tubo oscilográfico;
- Terceiro elemento: um número que indica o número do modelo de um determinado tubo com uma determinada diagonal;
- Quarto elemento: uma letra que indica a cor do brilho da tela, em particular, C - cor, B - brilho branco, I - brilho verde.
Em casos especiais, um quinto elemento poderá ser acrescentado à designação, contendo informações adicionais.
Exemplo: 50LK2B - cinescópio preto e branco com tela diagonal de 50 cm, segundo modelo, 3LO1I - tubo osciloscópio com tela verde de diâmetro de 3 cm, primeiro modelo.
Efeitos na saúde
Radiação eletromagnética
Esta radiação não é criada pelo próprio cinescópio, mas pelo sistema de deflexão. Tubos com deflexão eletrostática, em particular osciloscópios, não a emitem.
Em tubos de imagem de monitor, para suprimir esta radiação, o sistema de deflexão é frequentemente coberto com copos de ferrite. Os tubos de imagem de televisão não requerem tal blindagem, uma vez que o espectador geralmente fica a uma distância muito maior da TV do que do monitor.
Radiação ionizante
Os CRTs contêm dois tipos de radiação ionizante.
O primeiro deles é o próprio feixe de elétrons, que é essencialmente um fluxo de partículas beta de baixa energia (25 keV). Esta radiação não escapa para o exterior e não representa perigo para o utilizador.
A segunda é a radiação de raios X Bremsstrahlung, que ocorre quando a tela é bombardeada com elétrons. Para reduzir a emissão desta radiação a níveis completamente seguros, o vidro é dopado com chumbo (veja abaixo). Porém, em caso de mau funcionamento da TV ou monitor, levando a um aumento significativo da tensão anódica, o nível desta radiação pode aumentar para níveis perceptíveis. Para evitar tais situações, as unidades de varredura de linha são equipadas com unidades de proteção.
Em TVs em cores nacionais e estrangeiras produzidas antes de meados da década de 1970, podem ser encontradas fontes adicionais de radiação de raios X - triodos estabilizadores conectados em paralelo ao cinescópio e usados para estabilizar a tensão anódica e, portanto, o tamanho da imagem. As TVs Raduga-5 e Rubin-401-1 usam triodos 6S20S, e os primeiros modelos ULPTsT usam GP-5. Como o vidro do recipiente desse triodo é muito mais fino que o de um cinescópio e não é dopado com chumbo, é uma fonte de radiação de raios X muito mais intensa do que o próprio cinescópio, por isso é colocado em um aço especial tela. Em modelos posteriores de TVs ULPTST, outros métodos de estabilização de alta tensão são usados, e esta fonte de radiação de raios X é excluída.
Cintilação
Monitor Mitsubishi Diamond Pro 750SB (1024x768, 100 Hz), filmado com velocidade do obturador de 1/1000 s. O brilho é artificialmente alto; mostra o brilho real da imagem em diferentes pontos da tela.
O feixe de um monitor CRT, formando uma imagem na tela, faz com que as partículas de fósforo brilhem. Antes que o próximo quadro seja formado, essas partículas têm tempo de sair, então você pode observar a “tremulação da tela”. Quanto maior a taxa de quadros, menos perceptível será a oscilação. A baixa frequência leva à fadiga ocular e prejudica a saúde.
Para a maioria das televisões baseadas em tubo de raios catódicos, 25 quadros mudam a cada segundo, o que, levando em consideração a varredura entrelaçada, é de 50 campos (meios quadros) por segundo (Hz). Nos modelos modernos de TV, essa frequência é aumentada artificialmente para 100 hertz. Ao trabalhar atrás da tela de um monitor, a oscilação é sentida com mais força, pois a distância dos olhos ao cinescópio é muito menor do que ao assistir TV. A taxa de atualização mínima recomendada do monitor é de 85 hertz. Os primeiros modelos de monitores não permitem trabalhar com uma frequência de varredura superior a 70-75 Hz. A oscilação de um CRT pode ser claramente observada com a visão periférica.
Imagem difusa
A imagem em um tubo de raios catódicos é desfocada em comparação com outros tipos de tela. Acredita-se que as imagens desfocadas sejam um dos fatores que contribuem para a fadiga ocular do usuário.
Atualmente (2008), em tarefas que não exigem reprodução de cores, do ponto de vista ergonômico, os monitores LCD conectados através de um conector digital DVI são certamente preferíveis.
Alta voltagem
Um CRT usa alta tensão para operar. A tensão residual de centenas de volts, se nenhuma medida for tomada, pode permanecer nos CRTs e nos circuitos de fiação por semanas. Portanto, resistores de descarga são adicionados aos circuitos, o que torna a TV completamente segura poucos minutos após desligá-la.
Ao contrário da crença popular, a tensão anódica de um CRT não pode matar uma pessoa devido à baixa potência do conversor de tensão - haverá apenas um golpe perceptível. No entanto, também pode ser fatal se uma pessoa tiver defeitos cardíacos. Também pode causar ferimentos, inclusive a morte, indiretamente quando uma pessoa retira a mão e toca outros circuitos da televisão e do monitor que contêm tensões extremamente fatais - que estão presentes em todos os modelos de televisores e monitores que utilizam CRTs.
Substâncias toxicas
Quaisquer produtos eletrônicos (incluindo CRTs) contêm substâncias prejudiciais à saúde e ao meio ambiente. Entre eles: vidro de chumbo, compostos de bário em cátodos, fósforos.
Desde a segunda metade da década de 60, a parte perigosa do cinescópio é coberta por uma bandagem metálica especial à prova de explosão, feita em forma de estrutura estampada toda em metal ou enrolada em várias camadas de fita adesiva. Tal curativo elimina a possibilidade de explosão espontânea. Alguns modelos de tubos de imagem usavam adicionalmente uma película protetora cobrindo a tela.
Apesar do uso de sistemas de proteção, não está excluído que pessoas sejam feridas por estilhaços quando um cinescópio for quebrado deliberadamente. Nesse sentido, ao destruir este último, por segurança, quebra-se primeiro a extensão - um tubo de vidro tecnológico na extremidade do gargalo sob uma base de plástico, por onde o ar é bombeado durante a produção.
CRTs e tubos de imagem de pequeno porte com diâmetro de tela ou diagonal de até 15 cm não representam perigo e não estão equipados com dispositivos à prova de explosão.
Muitos de nós ainda nos lembramos daqueles tempos recentes, quando monitores de tubo de raios catódicos (CRT) eram usados para apresentar informações visualmente em um PC, e televisores CRT ainda podem ser encontrados em quase todas as casas. No entanto, a era dos tubos de imagem chegou ao fim e eles foram substituídos por monitores de cristal líquido e plasma mais avançados. A desvantagem desse progresso foi um número incomumente grande de monitores CRT e televisores desnecessários. De acordo com algumas estimativas, entre vários milhares e um milhão de monitores e televisores são deitados fora todos os anos em vários países, e a quantidade total de equipamento obsoleto que ainda está armazenado nas casas dos proprietários pode ascender a milhões. Prevê-se que o fluxo deste “lixo electrónico” irá secar apenas até 2020-2025. No entanto, o principal problema é que os tubos de imagem requerem um descarte especial.
Para responder a essa pergunta, vejamos o design da tecnologia CRT e do próprio cinescópio, bem como os materiais usados para fabricá-lo.
Os principais componentes de um monitor de computador ou TV são um tubo de imagem, uma caixa de plástico, placas de circuito impresso, fios, um sistema de deflexão e elementos de proteção. O cinescópio representa aproximadamente dois terços da fração de massa de todo o monitor ou TV, como pode ser visto no gráfico abaixo.
Composição fracionária de um monitor CRT ou TV
Por sua vez, os principais elementos estruturais de um cinescópio são um CRT, um cone, uma tela e uma tela magnética interna com máscara.
Representação esquemática simplificada de um cinescópio
A composição fracionária do cinescópio em porcentagem de massa é a seguinte:
Composição fracionária do cinescópio
A superfície interna da tela é coberta por quatro camadas. A primeira camada é um revestimento de carbono com vários aditivos surfactantes. A segunda camada forma um revestimento de fósforo, sobre o qual é aplicada uma camada semelhante a cera para nivelar e proteger a superfície. O revestimento de alumínio forma uma quarta camada, aplicada para aumentar o brilho. No caso de um cone de cinescópio, seu lado interno é coberto por uma camada de óxido de ferro e seu lado externo é coberto por grafite. A tela e o cone do cinescópio são conectados entre si por meio de cimento de vidro.
É amplamente conhecido que o cinescópio é feito de vidro, cuja composição química varia dependendo das funções desempenhadas pelos elementos do cinescópio. Uma das principais funções do vidro é a proteção contra raios X. Para fazer isso, cerca de 34% em peso de PbO são geralmente introduzidos no vidro do canhão de elétrons. Uma quantidade ligeiramente menor de óxido de chumbo contém o cone do cinescópio (22% em peso de PbO). No caso de uma tela de cinescópio, seu vidro é especialmente espesso para absorver raios X perigosos. Além disso, esse vidro deve ter boas propriedades ópticas, por isso é feito de vidro de bário-estrôncio (absorve os raios X cerca de uma vez e meia pior que o vidro de chumbo). Observe que as telas de TVs em cores produzidas antes de 1995 usavam vidro contendo até 5% em peso de PbO. No entanto, graças aos esforços da Associação Central Alemã das Indústrias Elétricas e Eletrônicas (ZVEI) para aumentar a reciclagem de tubos de imagem, a maioria dos fabricantes passou completamente a produzir telas sem o uso de óxido de chumbo desde 1996. Este exemplo não foi seguido pelos fabricantes americanos Corning e Corning Asahi Video (a Thompson RCA trocou em 1998).
Nas TVs preto e branco, a tela e o cone do tubo de imagem são feitos do mesmo tipo de vidro, que, via de regra, contém até 4% em peso de PbO. Essa diferença na composição química do vidro de diferentes tipos de TVs se deve à radiação de raios X mais poderosa nas TVs coloridas devido a um aumento na tensão de aceleração para 20-30 kV versus 10-20 kV para uma TV preto e branco. A composição química média do vidro do cinescópio é mostrada na tabela abaixo (dependendo do fabricante, a composição do vidro pode variar ligeiramente).
Como o leitor provavelmente já deve ter adivinhado, o principal perigo para o meio ambiente é o óxido de chumbo, que faz parte do vidro do cinescópio. A quantidade de óxido de chumbo em um tubo de imagem depende de seu tamanho e pode variar de 0,5 a 2,9 kg, com suas medidas aumentando de 13 a 32 polegadas, respectivamente.
Conteúdo de óxido de chumbo (II) dependendo do tamanho do cinescópio
Uma característica especial desses vidros é que os íons de chumbo são lixiviados do vidro com relativa facilidade e entram no meio ambiente. Por exemplo, se um cinescópio não for descartado adequadamente, os íons de chumbo podem ser lixiviados por ácidos orgânicos que se formam em aterros de lixo doméstico. De todos os componentes do cinescópio que contêm chumbo, o cimento de vidro é o mais facilmente lixiviado.
O chumbo, assim como seus compostos, é um tóxico com efeito cumulativo pronunciado, causando alterações no sistema nervoso, no sangue e nos vasos sanguíneos. Esta circunstância implica a necessidade de descarte adequado dos tubos de imagem, enterrando-os em aterros especiais ou reciclando-os.
Vamos considerar os métodos existentes para reciclar tubos de imagem.
Normalmente, o processo de reciclagem começa com a desmontagem manual de televisores ou monitores de computador. Durante esta operação, são desmontados o invólucro, placas de circuito impresso, alto-falantes, fios, invólucro metálico protetor, sistema de deflexão e canhão de elétrons. Além disso, por razões de segurança, durante esta operação, o vácuo é liberado do cinescópio fazendo um furo no local da saída de alta tensão ou através do pescoço do canhão de elétrons. A braçadeira protetora de ferro sobre a conexão entre o cone do cinescópio e a tela também é cortada. Todos esses componentes são enviados para processamento posterior. Com isso, resta apenas um cinescópio, que deve ser dividido em cone e tela devido à sua diferente composição química, o que é importante para seu posterior descarte.
Na prática, a separação do cone e da tela é mais frequentemente realizada com serra diamantada, fio de nicromo quente ou laser. Em seguida, a tela magnética interna com máscara é retirada do cinescópio cortado, e a própria tela é enviada para uma câmara onde o fósforo é coletado por meio de um aspirador de pó (enterrado em aterro especial). Assim, a saída são dois tipos de vidro - chumbo e bário-estrôncio.
Esse processo é apresentado no vídeo abaixo.
Existe também um método ligeiramente diferente para separar vidros de chumbo e bário-estrôncio. Este método consiste nas seguintes operações tecnológicas: trituração de cinescópios, separação da fração magnética, remoção mecânica dos revestimentos, lavagem do vidro com água, secagem e, por fim, separação em chumbo, bário-estrôncio e vidro misto utilizando analisadores especiais (X- fluorescência de raios ou ultravioleta) e armas de ar comprimido. Observe que nesta tecnologia a água é utilizada em ciclo fechado e a quantidade de resíduos é de 0,5% (pó de vidro, fósforo, revestimentos). Este método de separação de vidro é utilizado pela Swissglas AG (Suíça), RTG GmbH (Alemanha), SIMS (Grã-Bretanha).
Passemos agora à questão mais importante: a eliminação do chumbo e do vidro de bário-estrôncio. Até recentemente, esses vidros eram enviados principalmente para fábricas para a fabricação de novos tubos de imagem. Porém, com o advento dos monitores de cristal líquido e plasma, a produção de tubos de imagem cessou, o que tornou esse método de processamento praticamente irrelevante. No entanto, existem três empresas na China (Shaanxi IRICO Electronic Glass, Henan AnCai Hi-Tech e Henan AnFei Electronic Glass) que podem utilizar até 100 mil toneladas de vidro por ano, o que representa apenas uma pequena parte do total (5,2 milhões toneladas, de acordo com um relatório da Universidade Qinghua).
Deve-se notar que o vidro de bário-estrôncio encontrou aplicação na produção de materiais de construção devido à baixa lixiviabilidade dos íons de bário e estrôncio, cuja concentração não excede os padrões permitidos. Portanto, falaremos mais adiante apenas sobre o descarte do vidro de chumbo.
Hoje, o único e mais difundido método de processamento do vidro com chumbo é utilizá-lo como material reciclável para obter chumbo. Para tanto, são utilizados fornos metalúrgicos de fundição de chumbo, nos quais o fluxo é parcialmente substituído por vidro de chumbo. Porém, o número de fornos que utilizam vidro de chumbo em seu processo tecnológico é bastante pequeno em todo o mundo. Por exemplo, Doe Run (EUA), Xstrata e Teck Cominco (Canadá), Boliden Rönnskär Smelter (Suécia), Metallo-Chimique (Bélgica).
Devido ao pequeno número de fornos e ao alto custo de transporte de recicláveis até eles, isso tornou mais fácil enviar o vidro com chumbo para um aterro. No entanto, algumas empresas de reciclagem de lixo eletrônico escolheram um caminho diferente.
Por exemplo, para resolver este problema, a SWEEEP Kuusakoski Ltd. (Reino Unido) juntamente com a Nulife Glass, a Universidade de Sheffield e a Universidade Aalto desenvolveram e lançaram um forno para produção de chumbo a partir de vidro em 30 de novembro de 2012. O forno é aquecido por eletricidade e a matéria-prima é o vidro de chumbo pré-triturado (migalhas de até 3 mm) misturado com um agente redutor. Após o processo de redução a 1200 o C, a saída são grânulos de chumbo e vidro. Esse forno pode processar até 10 toneladas de vidro ou até 2 mil televisores grandes por dia.
Relatório da cerimônia de abertura
Métodos alternativos para descarte de vidro com chumbo também foram propostos. Em geral, todos se resumem à ideia de utilizar o vidro para a fabricação de materiais de construção (espuma de vidro, por exemplo) ou como aditivo a materiais de construção como tijolo, concreto, cimento, azulejos decorativos, etc. com alto teor de vidro de chumbo pode ser usado para proteção contra radiação de raios X. O vidro de chumbo também foi proposto para uso na indústria cerâmica para criar esmaltes resistentes à lixiviação.
A principal desvantagem dos materiais de construção com aditivos de vidro com chumbo é a redução de suas propriedades mecânicas. Além disso, os resultados dos testes de lixiviabilidade mostraram que a concentração de iões de chumbo, na maioria dos casos, excede os padrões permitidos (de acordo com os padrões americanos, a concentração de iões de chumbo não deve exceder 5 mg/l). Observamos também que em muitos países o uso de substâncias tóxicas em materiais de construção é proibido por lei.
O problema acima pode ser resolvido por meio de um tratamento químico especial do vidro, cuja essência é a lixiviação preliminar do chumbo. Neste método, a lixiviação geralmente é realizada com ácido nítrico por uma hora, seguida de lavagem e secagem do vidro triturado. Em seguida, os produtos lixiviados são enviados para uma fábrica de produtos químicos para processamento posterior, e os cavacos de vidro resultantes podem ser utilizados em materiais de construção. Este método de reciclagem de vidro com chumbo é usado em Hong Kong.
Concluindo, deve-se dizer que o problema da reciclagem de televisores e monitores CRT antigos será relevante pelo menos na próxima década. A situação para resolver este problema pode diferir significativamente em diferentes países do mundo, o que se deve principalmente à falta ou presença de tecnologias e empresas de processamento, apoio governamental e uma cultura de reciclagem. Nos países da CEI, bem como na Ucrânia, a situação a este respeito pode ser considerada deprimente. Em apenas alguns casos, os tubos de imagem acabam em aterros especiais e só podemos sonhar em reciclá-los.
Os monitores que existem hoje diferem em design, tamanho diagonal da tela, taxa de atualização da imagem, padrões de proteção e muito mais. Os primeiros monitores de raios catódicos eram vetoriais. Neste tipo de monitor, um feixe de elétrons cria linhas na tela movendo-se diretamente de um conjunto de coordenadas para outro. Por conta disso, não há necessidade de dividir a tela em pixels. Mais tarde, surgiram monitores com varredura raster. Neles, um feixe de elétrons varre a tela da esquerda para a direita e de cima para baixo, cobrindo sempre toda a superfície da tela. O próximo passo no desenvolvimento dos monitores de feixe de elétrons foi uma imagem colorida, para a qual foi necessário utilizar não um, mas três feixes de elétrons. Cada um deles destacou determinados pontos na superfície da tela.
Esses monitores são os mais utilizados.
Os monitores CRT têm características próprias que melhoram ou prejudicam a experiência do computador. Uma das principais características desse monitor é a taxa de atualização da tela. Para monitores de raios catódicos, uma taxa de atualização de tela de 85 Hz é considerada suficiente. Este valor mostra quantas vezes por segundo a imagem na tela será atualizada. Se essa velocidade for baixa, os olhos começam a captar a tremulação da tela e por isso se cansam rapidamente. A melhor taxa de atualização da tela é considerada 100 Hz; se for maior, o olho humano não percebe mais a diferença entre 100 Hz e 200 Hz. A resolução da tela também é muito importante para trabalhar com um computador. Afinal, se a resolução for muito pequena, os ícones na tela serão muito grandes e não caberão na tela, e se a resolução for muito alta, os ícones e sinais serão muito pequenos. Por causa disso, os olhos cansam-se rapidamente. Abaixo está uma tabela de resoluções recomendadas e máximas.
*A resolução mostra quantos pontos estão localizados verticalmente e quantos horizontalmente. Existem 800 pontos na horizontal e 600 na vertical.
Há também mais um parâmetro de monitor - este é o “passo da máscara” ou “grão”. O fato é que em monitores e televisores coloridos, o interior da tela é coberto por minúsculas partículas de fósforo de três cores - vermelho, verde e azul. Três partículas adjacentes formam uma tríade. Se olharmos para uma tela brilhando com luz branca através de uma lupa, veremos que partículas de três cores estão na verdade brilhando, fundindo-se no branco. Todas as outras cores são obtidas devido à tríade e à intensidade de seu brilho, por exemplo, se apenas os elementos vermelho e verde da tríade brilham, então vemos o amarelo. Para controlar o brilho dos elementos individuais da tríade, são usados três feixes de elétrons que percorrem todas as tríades em uma frequência de varredura. Para que cada raio atinja exatamente o elemento da tríade, uma grade especial é colocada acima do revestimento de fósforo da tela, sobre a qual o raio é desviado exatamente para o elemento da tríade.
Como resultado, vemos que a tela de um monitor colorido, ao contrário de um monocromático, onde o revestimento de fósforo é contínuo e uniforme, possui uma estrutura granulada. O tamanho desses “grãos” determina o quão nítida será a imagem – quanto menor o “grão”, mais nítida será a imagem e vice-versa. Os primeiros monitores coloridos tinham tamanho de grão de 0,42 mm. Com o advento dos modos gráficos de alta resolução, tornou-se impossível usar tais monitores: pequenos detalhes, por exemplo, finas listras verticais, começaram a ondular e brilhar com todas as cores do arco-íris. Posteriormente, surgiram tubos com “grão” de 0,31 mm e depois 0,28 mm. Hoje o valor mais comum é 0,27 mm, mas modelos mais caros usam tubos com granulação ainda mais fina - 0,2-0,24 mm.
Um parâmetro de monitoração muito importante é a segurança. Se não fossem aplicadas medidas especiais de segurança, o monitor nos recompensaria com diversas radiações prejudiciais à saúde. O tubo de raios catódicos do monitor produz, por exemplo, raios X. Mas nos monitores modernos é insignificante, uma vez que é exibido de forma confiável. Mas, recentemente, havia muitas telas de proteção à venda, o que para monitores antigos não é um luxo, mas um meio de proteção. Como qualquer dispositivo elétrico, o monitor também cria radiação eletromagnética. Além disso, também cria um campo eletrostático, que ajuda a acumular poeira no rosto, pescoço e mãos. Isto pode causar reações alérgicas em humanos. Felizmente, a protecção contra estes efeitos nocivos tornou-se agora mais avançada, à medida que foram adoptadas diversas normas. Se o monitor tiver uma inscrição ou adesivo TSO 95, TSO 99, TSO 03, você poderá trabalhar com ele sem medo de sua saúde (dentro de limites razoáveis). Hoje, os padrões de 1995-99 já estão desatualizados, e o mais seguro é o padrão TSO 03 (2003).
Pela primeira vez, o nível de radiação eletromagnética foi limitado a limites seguros para humanos no padrão MPR II. Nos padrões seguintes eles foram reforçados. A partir da norma TCO 95, são impostos requisitos ambientais e ergonômicos ao monitor. Começando com o padrão TCO 99, também são impostos requisitos rigorosos à qualidade da imagem em termos de brilho, contraste, cintilação e propriedades do revestimento anti-reflexo da tela. O monitor deve ser capaz de ajustar os parâmetros da imagem. Além disso, o monitor também deve cumprir as normas europeias de segurança elétrica e contra incêndio. Outra característica dos monitores CRT é a não convergência. Este termo refere-se à deflexão dos feixes de elétrons vermelhos e azuis do verde centralizado. Este desvio impede cores puras e imagens nítidas. Existem ignorância estática e dinâmica. A má convergência estática é uma incompatibilidade de três cores em toda a superfície da tela, que geralmente ocorre devido a um erro na montagem do tubo de raios catódicos. A não convergência dinâmica é a não convergência de três cores nas bordas e uma imagem nítida no centro. Também importante em um monitor é a cobertura da tela e o formato da tela (esférica ou plana, que distorce menos a imagem). As telas dos monitores de raios catódicos podem ter vários revestimentos que melhoram a qualidade da imagem e as propriedades de consumo do monitor. Os monitores de raios catódicos hoje são dispositivos bastante avançados e baratos. Possuem excelente brilho e contraste de imagem, baixo preço e, portanto, disponibilidade. Mas eles também têm desvantagens. São pesos e dimensões bastante grandes, consumo significativo de energia e radiação prejudicial.
Escolher um monitor não é uma tarefa tão fácil. Um mero mortal pode facilmente ficar confuso com as inúmeras tecnologias diferentes: máscara de sombra, Trinitron, DiamondTron, Chromaclear. Toda empresa faz questão de proclamar que sua tecnologia é a melhor, mas como elas são realmente diferentes? Vamos descobrir. Cada tecnologia listada utiliza um caminho diferente para os feixes de elétrons atingirem a tela, ou, mais precisamente, uma máscara que o feixe de elétrons deve superar. Não existe tecnologia ideal ou melhor; cada uma tem seus prós e contras, tanto em termos de preço quanto de qualidade de imagem. Um cinescópio pode ser avaliado usando o tamanho do grão (distância entre as filhas, densidade de pontos), mas você precisa saber exatamente o que está escondido por trás das figuras propostas. Por exemplo, um monitor com granulação 0,25 não tem necessariamente melhor clareza de imagem do que um monitor com “apenas” 0,27. Portanto, embora o tamanho do grão indique a distância entre dois pontos na tela, diferentes tecnologias medem essa distância de forma diferente. Alguns medem na diagonal, outros medem na horizontal.
Observe que um fator chave na qualidade do monitor é a faixa disponível de taxas de atualização horizontais. Podemos dividir os monitores em cinco classes de acordo com o tamanho da varredura horizontal, cada uma das quais indica a taxa de atualização ideal na resolução ideal.
85 kHz = 1024 x 768 a 85 Hz
95 kHz = 1280 x 1024 a 85 Hz
107 kHz = 1600 x 1200 a 85 Hz
115 kHz = 1600 x 1200 a 92 Hz
125 kHz = 1856x1392 a 85 Hz
Tecnologias
Todos os monitores CRT têm um elemento comum - um tubo de raios catódicos, que, de fato, deu nome aos monitores. O tubo é preenchido com vácuo e contém vários elementos. O cátodo na parte traseira emite elétrons quando aquecido. O canhão de elétrons “dispara” elétrons em direção ao ânodo, de modo que um fluxo de elétrons se move da parte traseira do cinescópio para a tela. Neste caso, um fluxo de elétrons passa por duas bobinas que direcionam o feixe. Uma bobina é responsável pela deflexão vertical, a outra pela deflexão horizontal. Então, como você pode ver, o tubo não possui partes móveis, o que garante durabilidade. Se o monitor for colorido, ele utiliza três canhões de elétrons, cada um deles responsável por sua cor - vermelho, azul ou verde. Esta tecnologia é chamada de tecnologia de cor aditiva. Os meios-tons na tela são formados por três cores, dependendo de sua intensidade. O brilho ocorre quando os elétrons atingem as partículas de fósforo da superfície interna do tubo. As partículas estão muito próximas umas das outras, de modo que três partículas de cores diferentes são percebidas pelo olho como um pixel.
Tudo o que foi dito acima é verdade para todos os fabricantes, porém, ainda mais, ao considerar a máscara, diferenças são reveladas.
Máscara de sombra
A tecnologia de máscara de sombra é usada em TVs normais e em alguns monitores. O feixe de cada arma passa através de uma folha de metal contendo milhares de pequenos orifícios redondos. Atrás de cada buraco existem partículas de fósforo. A distância entre o cátodo e o centro da placa é menor que a distância entre o cátodo e a borda da placa. Portanto, ocorre o efeito de superaquecimento do centro da placa, o que leva a uma expansão desigual e interferência visual. No entanto, os fabricantes encontraram uma solução para este problema. A máscara desses monitores agora é feita de invar, uma liga de níquel e aço, que praticamente não está sujeita a dilatação térmica. A máscara Invar melhora a qualidade visual e evita o aparecimento de pontos opacos no centro da tela.
O principal problema desse sistema é a grande área ocupada pela máscara de sombra. A máscara absorve um grande número de elétrons e, conseqüentemente, menos luz é emitida pela tela. Por exemplo, a imagem aqui será mais escura do que em um monitor com tubo Trinitron. Alguns fabricantes aprimoraram a tecnologia e adicionaram um filtro atrás de cada partícula de fósforo (observe aqui Toshiba Microfilter, Panasonic RCT e ViewSonic SuperClear). O filtro funciona assim: ele passa o feixe (produzido pelos elétrons) em uma direção e, ao mesmo tempo, capta a luz externa. Ao mesmo tempo, a cor permanece pura e o brilho do brilho aumenta.
A tecnologia de máscara de sombra é mais barata que outras, não é muito eficaz, mas é bastante adequada para monitores de computador comuns. Também é bom para trabalhos gráficos porque produz cores realistas.
Trinitron
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A Sony começou a desenvolver a tecnologia Trinitron em 1968, embora naquela época ela fosse destinada a televisores. Em 1980, a tecnologia foi testada em monitores de computador CRT. O princípio de funcionamento permaneceu inalterado - em vez de agrupar partículas de fósforo nos vértices de um triângulo, elas foram alinhadas em linhas verticais sólidas de cores diferentes. A máscara de sombra foi substituída por outra máscara, na qual, em vez de furos, foram feitas listras verticais contínuas. Os elementos opacos da máscara ocupam uma área menor que a tecnologia anterior, resultando em imagens mais brilhantes e nítidas.
O único problema é que a máscara é essencialmente composta por milhares de pequenos fios que devem ser bem esticados e presos. Portanto, dois fios amortecedores horizontais são adicionados ao tubo Trinitron, esticados de uma borda à outra da tela. Os fios amortecedores evitam que a máscara vibre e estique quando aquecida (até certo ponto, é claro). Mas, como resultado, em tal monitor você pode facilmente notar esses fios contra um fundo claro. Alguns usuários acham isso irritante, enquanto outros, pelo contrário, gostam de desenhar linhas horizontais ao longo deles, como uma régua. Além disso, seus olhos se acostumam rapidamente com esses atrasos e é improvável que você os perceba. O número de atrasos depende do tamanho da tela (ou, para ser mais preciso, do tamanho da máscara). Em telas menores que 17"" é usado um fio, em 17"" e tamanhos maiores são dois. Assim, as três vantagens do Trinitron são: dissipação de calor reduzida, maior brilho e contraste na mesma potência e, claro, uma tela totalmente plana.
Apenas duas empresas produzem tubos com tecnologia Trinitron - Sony (FD Trinitron) e Mitsubishi (DiamondTron). O PerfectFlat da ViewSonic é apenas uma ligeira adaptação do DiamondTron. A principal diferença entre o FD Trinitron e o DiamondTron é que a Sony usa três canhões de elétrons para três cores básicas, enquanto a Mitsubishi usa apenas um. Esta tecnologia também está associada ao termo “grelha de abertura”, uma vez que a marca Trinitron pertence à Sony.
Máscara de fenda
Não é assim, a NEC e a Pansonic desenvolveram um novo método, um híbrido de máscara de sombra/grelha de abertura que combina ambas as tecnologias para obter os benefícios de ambas. O novo método foi chamado de máscara de slot e apresenta fendas verticais e uma máscara de sombra rígida (usando uma máscara de metal real, não fios). Como resultado, o brilho aqui não é tão alto quanto nas tecnologias Trinitron, mas a imagem é mais estável. Os monitores com esta tecnologia são fabricados principalmente pela NEC e Mitsubishi, utilizando as marcas ChromaClear ou Flatron (Flat Tension Mask).Máscara Elíptica - Grão Melhorado
A máscara elíptica foi desenvolvida pela Hitachi, um dos players mais influentes no mercado de tubos para monitores, em 1987. Chamava-se EDP (Enhanced Dot Pitch - grão melhorado). A tecnologia difere do Trinitron porque se concentra mais na melhoria do desempenho do fósforo do que na mudança da máscara. Em um tubo com máscara de sombra, três partículas de fósforo estão localizadas nos vértices de um triângulo equilátero. Assim, eles são distribuídos uniformemente por toda a área de exibição. Na EDP, a Hitachi reduziu a distância entre as partículas horizontais para que o triângulo se tornasse um triângulo isósceles. Para evitar aumentar a área coberta pela máscara, as partículas têm formato elíptico. A principal vantagem do EDP é a correta representação das linhas verticais. Em um monitor normal com máscara de sombra, você pode notar alguns ziguezagues nas linhas verticais. O EDP elimina esse efeito e também melhora a clareza e o brilho da imagem.
Padrões de segurança
Os padrões de segurança aceitos para monitores evoluíram muito rapidamente. Em 1990, foi introduzido um padrão para redução de emissões eletrostáticas, MPR2. Em 1990, a Associação Sindical Sueca lançou o padrão TCO, que foi então desenvolvido e lançado como TCO92, TCO95 e TCO99. A norma estipula conforto visual, reciclagem de monitores obsoletos e utilização apenas de compostos químicos inofensivos. TCO99 é o padrão mais recente e a maioria dos monitores o atende. Ele fornece uma frequência de varredura mínima de 85 Hz (recomenda-se 100 Hz), especifica o grau de reflexão de fontes de luz externas e o campo eletromagnético emitido. Tanto o TCO95 quanto o TCO99 garantem contraste e brilho uniformes em toda a superfície da tela.
O que é pureza?
Quando aplicada a monitores CRT, a pureza refere-se à cor. Cada feixe deveria, teoricamente, atingir uma seção de fósforo de sua própria cor (uma das três básicas). Os defeitos na pureza da cor são causados pelo feixe errado de uma das armas. Neste caso, o feixe não atingirá apenas uma partícula da cor desejada, mas uma ou duas partículas vizinhas. Como resultado, a cor do pixel ficará incorreta. Esses defeitos são melhor detectados desenhando uma cor em toda a superfície da tela. Às vezes acontece que em um ou mais pontos a cor vermelha apresenta uma tonalidade levemente amarelada ou rosada, o que significa que o feixe vermelho está mal direcionado e atinge as áreas azuis ou verdes.
Em um monitor com máscara de sombra, muitas vezes aparece um defeito de limpeza devido à deformação da rede resultante da fadiga do metal (após uso prolongado). Os buracos na máscara ficam deformados ou alongados, fazendo com que não direcionem mais o feixe de elétrons de forma tão eficaz. Uma máscara feita de invar é menos suscetível a tais defeitos.
Em um monitor com grade de abertura, os defeitos de clareza ocorrem por dois motivos - devido a um forte choque mecânico que move a máscara ou devido à ação de um campo eletromagnético externo. A última razão está frequentemente associada ao campo eletromagnético natural da Terra. Felizmente, a maioria dos monitores hoje possui ajuste de pureza de cor.
Balanço de branco
Problemas de equilíbrio de branco são frequentemente confundidos com defeitos de pureza de cor. Áreas de cores diferentes aparecem na tela. No entanto, embora os defeitos de pureza sejam causados por armas mal apontadas, os defeitos de equilíbrio de brancos surgem de diferenças no brilho das cores base. Por exemplo, se você exibir a cor azul em toda a tela, algumas áreas da tela ficarão mais escuras e outras mais claras. O defeito ocorre devido a pequenas diferenças na forma ou qualidade de algumas partículas de fósforo. Na verdade, é muito difícil distribuir o fósforo uniformemente pela superfície da tela.
Moiré
Existem dois tipos de moiré. O primeiro e mais comum aparece em monitores com máscara de sombra. Devido à tecnologia de produção desses monitores, ondas peculiares compostas por áreas escuras e claras podem aparecer na tela. Este efeito é devido a diferenças de brilho entre áreas vizinhas. Quanto mais precisas forem as armas de um monitor, mais propenso ele será ao efeito moiré. Alterar a precisão da mira resolve o problema, mesmo que isso signifique reduzir a precisão.
Um exemplo do efeito moiré
O segundo tipo é o moiré de televisão. Tanto os monitores com máscara de sombra quanto aqueles com grade de abertura são suscetíveis a isso. Como resultado, áreas escuras e claras aparecem na tela, dispostas em um padrão xadrez. Este defeito está associado à má regulação da taxa de atualização de cada feixe, bem como à distribuição desigual do fósforo pela tela.
Misturando
Convergência refere-se à capacidade de três feixes de elétrons (RGB) atingirem o mesmo ponto na tela do monitor. A mistura adequada é muito importante porque os monitores CRT funcionam com base no princípio da aditividade de cores. Se todas as três cores tiverem intensidade igual, um pixel branco aparecerá na tela. Se não houver raios, o pixel será preto. Alterar a intensidade de um ou mais raios cria cores diferentes. Os defeitos de convergência ocorrem quando um dos feixes está fora de sincronia com os outros dois, e aparece, por exemplo, como sombras coloridas próximas às linhas. A convergência incorreta pode ser causada por um defletor defeituoso ou pela colocação incorreta de partículas de fósforo na tela. O campo eletromagnético externo também afeta a mistura.
Frequência de atualização
A taxa de atualização refere-se ao número de vezes que uma imagem é exibida por segundo. A taxa de atualização é expressa em Hertz (Hz), respectivamente, com taxa de atualização de 75 Hz, o monitor “reescreve” a imagem na tela 75 vezes por segundo. Observe que o valor de 75 Hz não foi escolhido por acaso, pois 75 Hz é considerado o mínimo necessário para exibir uma imagem sem cintilação. A taxa de atualização depende da taxa de varredura horizontal e do número de linhas horizontais mostradas (e, portanto, da resolução usada). A frequência horizontal mostra o número de vezes que o feixe de elétrons viaja ao longo de uma linha horizontal, desde o início até o início da próxima, por segundo. A frequência horizontal é expressa em quilohertz (kHz). Um monitor de varredura horizontal de 120 kHz desenha 120.000 linhas por segundo. O número de linhas horizontais depende da resolução, por exemplo, com uma resolução de 1600x1200, são exibidas 1200 linhas horizontais. Para calcular o tempo total de percurso de um raio através da superfície da tela, deve-se levar em consideração o tempo que o raio percorre ao retornar do ponto final da tela até o ponto inicial. Isso equivale a aproximadamente 5% do tempo de renderização da tela. Portanto, a seguir utilizaremos um coeficiente de 0,95.
Portanto, para calcular a taxa de atualização, você pode usar a seguinte fórmula:
Vf = frequência horizontal / número de linhas horizontais x 0,95
Por exemplo, um monitor com taxa de varredura horizontal de 115 kHz a 1024x768 pode operar a uma taxa de atualização máxima de 142 Hz (115000/768 x 0,95).
Teste
| Sistema de teste | |
| CPU | Intel Celeron 800MHz |
| Memória | 256MB PC100 |
| Disco rígido | Western Digital 40GB |
| CD ROM | Teac CD540E e Pioneer A105S |
| Cartão de vídeo | ATI Radeon 7500 |
| Programas | |
| DirectX | 8.0a |
| SO | Windows XP Profissional |
Nos testes, usamos os seguintes programas.
Teste NT para verificar:
- monitorar calibração;
- distorções geométricas;
- presença de moiré;
- veracidade das informações;
- estabilidade da imagem;
- clareza de imagem;
- pureza da cor;
- brilho e contraste.
Outros testes:
- visualizar imagens e tabelas de cores (gradações de vermelho, verde, azul e cinza) para determinar a qualidade da exibição das cores, bem como sua gama;
- configurações adicionais para exibir o número máximo de tonalidades;
- Reprodução de vídeos em DVD ("Irmandade do Lobo" e "O Resgate do Soldado Ryan") e testes de jogos (Quake III Arena e Aquanox) para testar a qualidade em um ambiente de jogo;
- teste e pesquisa de modos de menu do monitor (OSD).
O NTest foi usado em diversas resoluções (1024x768, 1280x1024, 1600x1200) a 85 Hz para testar como os monitores reagem às mudanças na resolução. E também para garantir que não haja otimização eletrônica do monitor para determinadas resoluções.
