37 Efecto almohadilla y fallas de modulación

Por razones didácticas hasta ahora no explicamos que un TV de 20” debería generar una distorsión geométrica de la trama del barrido sobre la pantalla, llamado efecto almohadilla o cojin.

Al explicar los principio básicos del barrido horizontal, llegamos a la conclusión que el yugo generaba ángulos de deflexión del haz electrónico proporcionales a la corriente que los circulaba. Como la corriente circulante es un diente de sierra (olvidemos por ahora la distorsión en “S”) podemos asegurar que el haz se mueve horizontalmente describiendo ángulos iguales, en tiempos iguales.

Por construcción, el yugo de deflexión esta siempre mas cerca de la pantalla que el centro de curvatura de la misma. Vamos a aclarar esto. La pantalla de un TV es una superficie curva, que puede considerarse como una pequeña sección de una superficie esférica. Inclusive los tubos más modernos indicados, como planos tienen una minima curvatura necesaria para que la presión atmosférica no curve la pantalla y la rompa. Se cumple así el viejo principio de la ingeniería civil que permite fabricar las cúpulas de las iglesias. Si colocáramos el yugo en el centro de la superficie esférica hipotética, que forma la pantalla del tubo, el mismo tendría un largo desmesurado sobre todo en los modernos tubos de pantalla seudo plana.

Como resultado, el centro de pivotéo del haz electrónico (punto hipotético donde el haz cambia de dirección para producir el barrido) está siempre muy cerca de la superficie esférica.

Para entender el problema de la deformación del barrido es conveniente realizar una experiencia con un puntero láser sobre una pared plana. Ubíquese a un metro de la pared y en el centro de un rectángulo que debe trazar con tiza. El rectángulo será horizontal de 1 metro de altura por 1,33 metros de ancho (relación de 4/3) y deberá tener marcado el centro.

Monte el puntero sobre un transportador y compruebe que ángulo se requiere para llegar desde el centro del rectángulo al borde derecho. Incline el transportador hasta llega al centro del borde superior y vuelva a realizar la misma medición. Comprobará que el ángulo es algo menor. La explicación es sencilla la distancia entre el ángulo superior derecho y el punto de pivote, es mayor que entre el punto de pivote y el centro del lado derecho.

Si el diente de sierra tiene la misma amplitud siempre, no generará un rectángulo de barrido sino una figura parecida a un almohadón.

Fig.1 Imagen generada por un puntero láser barriendo ángulos iguales

Observe que en sentido vertical también se produce un efecto similar completando la forma de almohada.

Corrección del efecto almohadilla

Cuando un tubo tiene un ángulo de deflexión pequeño del orden de los 90º como el que tienen los TV de 21” para abajo el efecto almohadilla se puede corregir simplemente con una construcción muy esmerada del yugo variando la separación de espiras en funcion de las coordinadas X e Y.

Por esa razón es que los TV que analizamos hasta ahora no tenían ningún tipo de corrección de efecto almohadilla. Se dice que la corrección es intrínseca al yugo que se diseña y construye con una gran precisión.

Pero los tubos de tamaño mayor a 21” son de 110º de deflexión y entonces es imposible diseñar un yugo que corrija las dos aberraciones. La decisión generalizada es entonces corregir la aberración sobre el vertical, por el diseño del yugo y realizar una corrección sobre el horizontal modulando la corriente de barrido horizontal. En realidad al corregir sobre un eje se magnifica la distorsión sobre el otro y entonces es preciso realizar correcciones del orden del 20%.

Un análisis matemático del problema indica que la corriente horizontal debe sufrir una modulación a ritmo vertical con un máximo justo en el centro de la pantalla y un mínimo en el centro del retrazado vertical.

La solución del problema parece extremadamente sencilla. Modulamos la tensión de fuente de nuestro circuito básico horizontal y obtenemos la necesaria modulación tal como lo indicamos en la figura siguiente.

Fig.2 Etapa clásica de deflexión horizontal con modulación de ancho

Como podemos observar, en lugar de la clásica tensión continua de alimentación tenemos conectado un generador de funciones que se encarga de suministrar una tensión continua más una tensión triangular que C3 se encarga de transformar en una parábola. El osciloscopio XSC2 esta conectado sobre la tensión de fuente de la etapa y sobre la alta tensión del tubo, provista por el fly-back. Con otro osciloscopio, el XSC1, podemos observar la señal en diente de sierra de corriente por el yugo y la tensión de colector del transistor de salida horizontal.

En la figura siguiente pueden observar los oscilogramas a baja frecuencia con la intensión de ver la modulación del barrido.

Fig.3 Oscilogramas de la figura anterior

La tensión de fuente modulada, genera una corriente en diente de sierra por el yugo que era el efecto deseado, pero no puede evitar que se module la tensión de retrazado y con ella todas las tensiones auxiliares, incluyendo la alta tensión con el consiguiente cambio de brillo y desenfoque en la pantalla.

Esta simple solución no funciona y debemos pensar en un modulador que varíe la corriente por el yugo, pero sin variar la tensión de retrazado.

El modulador a diodos

La idea es construir dos circuitos resonantes de la misma pulsación. Uno formado por el yugo y su capacitor de retrazado sobre el que cae la mayoría de la tensión de retrazado y otro con un inductor auxiliar y su propio capacitor de sintonía en donde caiga aproximadamente el 20% de la tensión de retrazado. Cuando debido a la modulación, una de las tensiones de retrazado se haga máxima la otra se debe hacer minima de forma tal que la suma de las tensiones no varíe ya que será la tensión aplicada al fly-back.

En la figura siguiente se puede observar un circuito simplificado.

Fig.4 Circuito básico de doble pulsación

Para entender el funcionamiento del circuito puede pensar en que son dos circuitos acoplados de salida horizontal con una misma llave electronica. El superior se alimenta con tensión fija (+B de salida horizontal ) el inferior lo hace con una tensión continua modulada por una parabólica generada por XFG1. En realidad el circuito superior se alimenta con la diferencia de las dos tensiones V1 – V2 y el inferior solo con V2. No hace falta saber muchas matemáticas para deducir que el fly-back tiene aplicada la suma de las dos tensiones V1 – V2 + V2 = V1 y por lo tanto sus tensiones auxiliares incluyendo la AT no tienen modulación.

Para que este circuito funcione correctamente, la frecuencia de resonancia del circuito auxiliar deber coincidir con la frecuencia de resonancia del bloque principal. Por esa razón y tomando un factor de modulación del 10 % de la corriente pico utilizamos un inductor L2, 10 veces menor que el L1 y un capacitor C7, 10 veces mayor.

¿Para que sirve el inductor L3? A ese inductor se lo llama separador y justamente aísla la sección horizontal de la vertical, porque en caso contrario el capacitor C13 (formador de la parábola vertical y por lo tanto para 50 Hz) quedaría en paralelo con el capacitor de retrazado auxiliar C7.

En realidad el filtro L3 C13 actúa en ambos sentidos, de tal modo que la última etapa del modulador puede tomar la tensión sobre C13 como una fuente de alimentación de unos 30V aproximadamente. Solo basta establecer un consumo parabólico con un transistor para modular la amplitud de la tensión de retrazado sobre el inductor auxiliar y en consecuencia sobre el yugo L1.

Cada circuito debe tener su diodo recuperador propio y así observamos a D1 como diodo recuperador principal y a D5 como diodo recuperador auxiliar. Ambos son de la misma corriente pero D5 puede ser de mucha menor tensión.

Para obtener corrientes y tensiones mas realistas vamos a armar la versión completa del circuito con fly-back, tensiones auxiliares y alta tensión.

Fig.5 Etapa de salida horizontal con modulador a diodos completa

Para observar el funcionamiento de la etapa colocamos dos osciloscopios. Uno midiendo tensión de colector y tensión sobre el circuito auxiliar y el otro midiendo la corriente por el yugo. XFG2 es el generador de señal triangular que al ser filtrado por R7 y C13 se transforma en una señal parabólica. Posteriormente veremos el circuito que reemplaza a este generador.

El primer oscilograma que vamos a ver corresponde a modulación nula. Es decir con señal de XFG2 igual a cero. En este caso la corriente no debe tener modulación y sobre el circuito auxiliar debemos tener una tensión fija con la misma forma que en colector pero con menor amplitud. La diferencia de amplitud es la tensión aplicada al yugo.

Fig.6 Oscilograma de colector, de circuito auxiliar y de corriente por el yugo sin modulación

Para observar la acción de la modulación es necesario lentificar el barrido horizontal de modo que se puedan observar dos ciclos de modulación. En este caso es imposible ver al mismo tiempo la modulación y la señal de retrazado ya que la misma se ve como una mancha continua.

Fig.7. Oscilograma de colector, auxiliar y corriente por el yugo con modulación

El ajuste de ancho

Los circuitos de ajuste de ancho de un TV sin modulador a diodos son muy caros porque se basan en el uso de un inductor ajustable en serie con el yugo. Pero cuando se trata de un TV de 29 o 33” con circuito modulador, ajustar el ancho es muy simple y por lo general se realiza con un preset o con un ajuste equivalente por el modo service.

En nuestros circuitos didácticos el generador de parábola es un generador de funciones. Pero en ese generador se emplea una tensión continua de off-set. El cambio de esta tensión continua modifica el ancho porque cambia el valor medio de la tensión que alimenta al circuito auxiliar. Y este cambio ajusta el ancho como si fuera una modulación estática.

Fig.8 Ajuste de ancho por off-set

En los circuitos reales existe un transistor de potencia llamado transistor modulador que al ser más o menos conductivo modifica el ancho de la imagen. Se trata de un ajuste de ancho estático al que se le suma el ajuste dinámico que corrige el efecto almohadilla.

Fallas en la modulación

Es muy simple reparar un TV con efecto almohadilla. Solo hay que tener un conocimiento preciso del funcionamiento del modulador y del generador de la señal de modulación. Y sobre todo hay que saber realizar un buen diagnostico por la imagen que prácticamente nos grita el nombre del responsable de la falla.

Una falla con efecto almohadilla puede ir acompañada de una falla de ancho. Decimos que hay una falla de ancho cuando el barrido no cubre la pantalla a media altura de la misma. Tanto si no cubre como si sobra ancho corresponde intentar un ajuste del mismo. Si cambia el ancho significa que el modulador funciona. En tanto que si no cambia hay que seguir investigando para determinar la falla.

Conecte el tester sobre el capacitor C13 y mida la tensión. Debe ser de aproximadamente 20V y debe cambiar al ajustar el ancho. Si no cambia pero tiene ese valor aproximadamente significa que el circuito modulador a diodos funciona bien y la falla está en el generador de parábola y ancho. Esta falla se analizará en la proxima entrega.

Para un adecuado diagnostico el modulador puede anularse sin inconvenientes cuando se utiliza un Evariac en lugar de la fuente real. Efectivamente un sistema modulador que no funciona bien puede generar multiples fallas de barrido incluyendo la falta del mismo o la posibilidad de quemar un transistor de salida horizontal. En ese caso haga un cortocircuito sobre D5 y comience a probar el horizontal como una etapa sin modulador. Aumente la tensión de fuente pero no llegue mas allá de cubrir la pantalla en el medio de la misma lo cual ocurre con una tensión de fuente un 20% menor al nominal. Si el funcionamiento sin modulador es correcto apague el Evariac y comience la prueba desde 0 volt pero ahora con el diodo sin cortocicuitar pero con el transistor modulador desconectado.

En este caso el horizontal debe funcionar adecuadamente pero por supuesto con efecto almohadilla y con poco ancho. Es decir que Ud. llegará a la tensión nominal y observará que no se cubre la pantalla en el medio de la misma.

Las dos pruebas anteriores indican que el circuito horizontal funciona adecuadamente sin hacer uso para nada del circuito generador de ancho y parábola.

Valen todos los comentarios y el metodo realizado al probar un horizontal sin modulador, si la primer prueba sale mal. Y por extensión vale el mismo metodo para determinar si algun material del circuito auxiliar está dañado.

Otras fallas de corrección del efecto almohadilla

El efecto puede estar subcompensado o sobrecompensado aunque es muy difícil que la falla esté en los circuitos que estudiamos en esta entrega. En efecto se trata sobre todo de fallas en el generador de parábola y ancho. Una falla en el modulador a diodos es por lo general catastrófica; el circuito deja de funcionar pero es difícil que funcione con poca o mucha efectividad.

Hay prácticamente un solo caso posible que genera un error por falta de corrección y es el inductor L2 con una falla parcial del tipo espiras es cortocircuito. En este caso se desarrolla poca caída de tensión en el circuito auxiliar y como consecuencia un exceso de ancho y una falta de corrección. También ocurre que la frecuencia de resonancia del circuito auxiliar es superior a la adecuada y esto puede producir distorsiones en la tensión de retrazado y bajo rendimiento de la etapa, con calentamiento del transistor de salida horizontal.

El oscilograma sobre el circuito auxiliar determina la falla prontamente, como se puede observar en la figura siguiente.

Fig.9 Falta de corrección y exceso de ancho por L2 con espiras en cortocircuito.

Observe que si la inductancia se reduce a 40 uHy se produce una clara reducción del tiempo de retrazado dibujado en naranja con referencia al dibujado en verde que además aparece deformado en su segunda mitad.

Conclusiones

En esta lección analizamos la mitad del problema de la corrección del efecto almohadilla. Toda la referida al modulador en si. Dejamos de lados los problemas de generación de la señal parabólica vertical que sera analizada en la próxima lección.

Los problemas de modulación son faciles de diagnosticar si Ud. tiene una clara idea del funcionamiento de la etapa. Nuestra costumbre de simular los circuitos genera una clara comprensión del tema sobre todo si el alumno simula su propio circuito y lo somete a un profundo analisis verificando las formas de señal al variar el valor de los componentes.

Nosotros dimos una prueba clara de ello al analizar la falla mas probable del circuito modulador cuando subcompensa y se ve incrementado el ancho; se trata del inductor L2 con la mitad de su valor. Pero el alumno puede realizar simulaciones con otros materiales dañados y ver el comportamiento del circuito.

En la próxima lección analizaremos el circuito del generador de parábola. Del mismo tenemos los mas antiguos que son discretos y a preset; otros mas modernos a circuitos integrados y preset y por último los mas modernos con circuitos integrados y ajuste por el modo service.

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55 Opiniones de los alumnos

  • luis humberto rangel
    VENEZUELA 1/3/2017 16:21

    Reciba usted de mi parte un cordial saludo en la oportunidad de darle la gracias por tan valioso aporte al conocimiento de la electrónica para con nosotros en el aprendizaje y conocimiento en nuestro campo laboral y que dios lo bendiga…………

¿Qué opina de esta lección?