Κατανόηση του Cathode Ray Tube - CRT

Η τεχνολογία υπολογιστών πρόκειται να δει σημαντικές προόδους στην εξελιγμένη τρισδιάστατη μοντελοποίηση και την επεξεργασία εικόνων. Οι χρήστες θα δουν επιτραπέζιους υπολογιστές με την υπολογιστική ισχύ των σημερινών υπερ-υπολογιστών. Ακόμη και δυνατότητες γραφικών θα ήταν διαθέσιμες στον μέσο χρήστη με λογικό κόστος. Για να γίνει αυτό, απαιτούνται οθόνες εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης. Υπάρχουν διαφορετικά συστήματα προβολής όπως καθοδικοί σωλήνες ακτίνων (CRT), οθόνες υγρών κρυστάλλων (LCD), οθόνες ηλεκτροφωταύγειας (ELD), οθόνες πλάσματος και δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) που διατίθενται στην παρούσα τεχνολογία. Εδώ πρόκειται να συζητήσουμε το Cathode Ray Tube (CRT).

Αρχή του Workingtage

Όταν οι δύο μεταλλικές πλάκες συνδέονται σε ένα υψηλής τάσης πηγή, η αρνητικά φορτισμένη πλάκα που ονομάζεται κάθοδο εκπέμπει μια αόρατη ακτίνα. Η καθοδική ακτίνα τραβιέται στην θετικά φορτισμένη πλάκα, που ονομάζεται άνοδος, όπου διέρχεται από μια τρύπα και συνεχίζει να ταξιδεύει στο άλλο άκρο του σωλήνα. Όταν η ακτίνα χτυπά την ειδικά επικαλυμμένη επιφάνεια, η καθοδική ακτίνα παράγει έντονο φθορισμό ή έντονο φως. Όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζεται κατά μήκος του σωλήνα καθοδικών ακτίνων, η ακτίνα καθόδου προσελκύεται από την πλάκα που φέρει θετικά φορτία. Επομένως, μια καθοδική ακτίνα πρέπει να αποτελείται από αρνητικά φορτισμένα σωματίδια. Ένα κινούμενο φορτισμένο σώμα συμπεριφέρεται σαν ένας μικροσκοπικός μαγνήτης και μπορεί να αλληλεπιδράσει με ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Τα ηλεκτρόνια εκτρέπονται από το μαγνητικό πεδίο. Και επίσης, όταν το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο αντιστρέφεται, η δέσμη ηλεκτρονικών εκτρέπεται προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Σε έναν καθοδικό σωλήνα, η κάθοδος είναι ένα θερμαινόμενο νήμα και τοποθετείται σε κενό. Η ακτίνα είναι ένα ρεύμα ηλεκτρονίων που εκτοξεύει φυσικά μια θερμαινόμενη κάθοδο στο κενό. Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά. Η άνοδος είναι θετική, επομένως προσελκύει τα ηλεκτρόνια που εκρέουν από την κάθοδο. Στον σωλήνα καθοδικής ακτίνας της τηλεόρασης, η ροή των ηλεκτρονίων εστιάζεται από μια άνοδο εστίασης σε μια στενή δέσμη και στη συνέχεια επιταχύνεται από μια επιταχυνόμενη άνοδο. Αυτή η σφιχτή, υψηλής ταχύτητας δέσμη ηλεκτρονίων περνά μέσα από το κενό στο σωλήνα και χτυπά την επίπεδη οθόνη στο άλλο άκρο του σωλήνα. Αυτή η οθόνη είναι επικαλυμμένη με φωσφόρο, το οποίο ανάβει όταν χτυπηθεί από τη δέσμη.

Λειτουργία CRT

Το Cathode Ray Tube (CRT) είναι μια οθόνη υπολογιστή που χρησιμοποιείται για την εμφάνιση της εξόδου σε ένα τυπικό σύνθετο σήμα βίντεο. Η λειτουργία του CRT εξαρτάται από την κίνηση μιας δέσμης ηλεκτρονίων που κινείται εμπρός και πίσω στο πίσω μέρος της οθόνης. Η πηγή της δέσμης ηλεκτρονίων είναι το πιστόλι ηλεκτρονίων, το όπλο βρίσκεται στο στενό, κυλινδρικό λαιμό στο ακραίο πίσω μέρος ενός CRT που παράγει ένα ρεύμα ηλεκτρονίων μέσω θερμιονικής εκπομπής. Συνήθως, ένα CRT διαθέτει οθόνη φθορισμού για την εμφάνιση του σήματος εξόδου. Ένα απλό CRT φαίνεται παρακάτω.

Cathode Ray Tube

Η λειτουργία μιας οθόνης CRT είναι πολύ απλή. Ένας σωλήνας καθοδικής ακτίνας αποτελείται από ένα ή περισσότερα πιστόνια ηλεκτρονίων, πιθανώς εσωτερικές πλάκες ηλεκτροστατικής εκτροπής και έναν στόχο φωσφόρου. Το CRT έχει τρεις δέσμες ηλεκτρονίων - ένα για κάθε (Κόκκινο, Πράσινο και Μπλε) φαίνεται σαφώς στο σχήμα. Η δέσμη ηλεκτρονίων παράγει ένα μικρό, φωτεινό ορατό σημείο όταν χτυπά την οθόνη με επικάλυψη φωσφόρου. Σε κάθε συσκευή παρακολούθησης, ολόκληρη η μπροστινή περιοχή του σωλήνα σαρώνεται επαναλαμβανόμενα και συστηματικά σε ένα σταθερό σχέδιο που ονομάζεται ράστερ. Εμφανίζεται μια εικόνα (raster) με σάρωση της δέσμης ηλεκτρονίων στην οθόνη. Οι στόχοι του φωσφόρου αρχίζουν να εξασθενίζουν μετά από λίγο, η εικόνα πρέπει να ανανεώνεται συνεχώς. Έτσι το CRT παράγει τις τρεις έγχρωμες εικόνες που είναι πρωτεύοντα χρώματα. Εδώ χρησιμοποιήσαμε ρυθμό 50 Hz για να εξαλείψουμε το τρεμόπαιγμα ανανεώνοντας την οθόνη.

Τα κύρια μέρη του καθοδικού σωλήνα είναι κάθοδος, πλέγμα ελέγχου, πλάκες εκτροπής και οθόνη.

Κάθοδος

Ο θερμαντήρας διατηρεί την κάθοδο σε υψηλότερη θερμοκρασία και τα ηλεκτρόνια ρέουν από τη θερμαινόμενη κάθοδο προς την επιφάνεια της καθόδου. Η επιταχυνόμενη άνοδος έχει μια μικρή τρύπα στο κέντρο της και διατηρείται σε υψηλό δυναμικό, το οποίο έχει θετική πολικότητα. Η σειρά του αυτή την τάση είναι 1 έως 20 kV, σε σχέση με την κάθοδο. Αυτή η διαφορά δυναμικού δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο που κατευθύνεται από δεξιά προς τα αριστερά στην περιοχή μεταξύ της επιταχυνόμενης ανόδου και της καθόδου. Τα ηλεκτρόνια περνούν μέσω της τρύπας στην άνοδο με σταθερή οριζόντια ταχύτητα από την άνοδο στην οθόνη φθορισμού. Τα ηλεκτρόνια χτυπούν την περιοχή της οθόνης και λάμπει έντονα.

Το πλέγμα ελέγχου

Το πλέγμα ελέγχου ρυθμίζει τη φωτεινότητα του σημείου στην οθόνη. Με τον έλεγχο του αριθμού των ηλεκτρονίων από την άνοδο και ως εκ τούτου, η άνοδος εστίασης διασφαλίζει ότι τα ηλεκτρόνια που φεύγουν από την κάθοδο σε ελαφρώς διαφορετικές κατευθύνσεις εστιάζονται κάτω σε μια στενή δέσμη και όλα φτάνουν στο ίδιο σημείο στην οθόνη. Όλη η συναρμολόγηση της καθόδου, του πλέγματος ελέγχου, της ανόδου εστίασης και του επιταχυνόμενου ηλεκτροδίου ονομάζονται το όπλο ηλεκτρονίων.

Εκτροπή πλακών

Δύο ζεύγη πλακών εκτροπής επιτρέπουν τη δέσμη ηλεκτρονίων. Ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ του πρώτου ζεύγους πλακών εκτρέπει τα ηλεκτρόνια οριζόντια και ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ του δεύτερου ζεύγους τα εκτρέπει κάθετα, τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν σε μια ευθεία γραμμή από την τρύπα στην επιταχυνόμενη άνοδο στο κέντρο της οθόνης όταν δεν εκτρέπονται είναι παρόντες, όπου παράγουν ένα φωτεινό σημείο.

Οθόνη

Αυτό μπορεί να είναι κυκλικό ή ορθογώνιο. Η οθόνη είναι επικαλυμμένη με ειδικό τύπο φθορισμού υλικού. Το φθορίζον υλικό απορροφά την ενέργειά του και εκπέμπει εκ νέου φως με τη μορφή φωτονίων όταν η δέσμη ηλεκτρονίων χτυπά την οθόνη. Όταν συμβαίνει κάποια από αυτά αναπηδούν ακριβώς όπως αναπηδούν από μια μπάλα του κρίκετ από έναν τοίχο. Αυτά ονομάζονται δευτερεύοντα ηλεκτρόνια. Πρέπει να απορροφηθούν και να επιστραφούν στην κάθοδο εάν δεν είναι έτσι, συγκεντρώνονται κοντά στην οθόνη και παράγουν φορτίο χώρου ή νέφος ηλεκτρονίων. Για να αποφευχθεί αυτό, εφαρμόζεται επίστρωση ημέρας aqua στο τμήμα διοχέτευσης του CRT από μέσα.

Πλεονεκτήματα της CRT

1. Τα CRT είναι λιγότερο ακριβά από άλλες τεχνολογίες οθόνης.
2. Λειτουργούν σε οποιαδήποτε ανάλυση, γεωμετρία και λόγο διαστάσεων χωρίς να μειώνεται η ποιότητα της εικόνας.
3. Τα CRT παράγουν το καλύτερο χρώμα και γκρι κλίμακα για όλες τις επαγγελματικές βαθμονομήσεις.
4. Εξαιρετική γωνία θέασης.
5. Διατηρεί καλή φωτεινότητα και προσφέρει μεγάλη διάρκεια ζωής.

Χαρακτηριστικά του CRT

Η χρήση της τεχνολογίας CRT έχει μειωθεί γρήγορα από την εισαγωγή των LCD, αλλά εξακολουθούν να είναι ασυναγώνιστες με ορισμένους τρόπους. Οι οθόνες CRT χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες ηλεκτρικές συσκευές όπως οθόνες υπολογιστών, τηλεοράσεις, οθόνες ραντάρ και παλμογράφοι που χρησιμοποιούνται για επιστημονικούς και ιατρικούς σκοπούς.

Τώρα έχετε μια σαφή ιδέα για τον σωλήνα καθοδικών ακτίνων και αν έχετε απορίες σχετικά με αυτό το θέμα ή το ηλεκτρικό και ηλεκτρονικά έργα αφήστε τα σχόλια παρακάτω.

Δικαιώματα φωτογραφίας:

• Cathode Ray Tube από allaboutcircuits