fascículo 1

Curso prctico de

Principios de operacin y tcnicas para el servicio

TELEVISION A COLOR MODERNAFascculo

Captulo 1. Fundamentos Tericos ORIGENES DE LA TELEVISION MODERNA Qu es la televisin ............................................................................... 2 El televisor despliega seales elctricas............................. ........ 3 Orgenes de la televisin.................................................... ............... 3 Se establecen los formatos y surge la televisin en color ..... 7 La funcin de la cmara de TV ........................................................ 8 La seal de video compuesto ........................................................... 9 Captulo 2. Tcnicas para el Servicio INSTRUMENTOS PARA EL SERVICIO A TELEVISORES EN COLOR Multmetro digital .................................................................................. 10 Osciloscopio ............................................................................................ 10 Generador de barras o patrones ...................................................... 10 Frecuencmetro ...................................................................................... 11 Probador de cinescopios .................................................................... 11 Capacitmetro ........................................................................................ 12 Fuente regulable .................................................................................... 12 Variac ......................................................................................................... 12 Cautn de estacin ................................................................................ 12 Punta de alto voltaje ............................................................................. 12 Bobina desmagnetizadora ................................................................. 12 Neutralizadores ...................................................................................... 12 Captulo 3. Fallas y Prcticas de Taller LAS ANTENAS DE RECEPCION La estacin transmisora ..................................................................... 13 Las ondas electromagnticas ........................................................... 13 La propagacin de las ondas electromagnticas ..................... 14 La antena receptora ............................................................................. 15 Antenas interiores y exteriores ........................................................ 15

Qu es la televisin?

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Clave 1 ISBN 968-7356-87-1

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Curso Prctico de Televisin a Color Moderna

Fascculo 1

QUE ES LA TELEVISION?Objetivos:Al concluir la lectura de este apartado, conocer q u es la televisin, cmo surge, cules son los principales formatos y en qu consiste la seal de video compuesto.

Captulo 1. Fundamentos Tericos

ORIGENES DE LA TELEVISION MODERNAQu es la televisinA pesar de que ya entramos en la era del ciberespacio, la televisin como medio de comunicacin y como resultado de avances tecnolgicos, sigue siendo un invento importante del que an no se ha dicho la ltima palabra. De hecho, se calcula que alrededor de 98% de la poblacin media de un pas ve algn programa televisivo cuando menos una vez por semana; otras cifras revelan que aproximadamente 87% de las familias mexicanas cuentan con un televisor en casa. En efecto, la influencia que ejerce este medio entre la poblacin es definitiva y no slo en lo que respecta a los patrones de esparcimiento; tambin en la educacin, en las preferencias deportivas, polticas, etc. Tan es as que si no existiese la televisin la sociedad actual sera muy distinta.

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2

3

4

El recorrido de la seal de TV inicia en el estudio (1), donde se toma y graba una imagen para su posterior modulacin y amplificacin (2); enseguida se le da a la seal la forma y potencia necesarias para su transmisin por la antena (3). La seal viaja a travs de ondas electromagnticas y llega a la antena receptora (4) y finalmente al televisor, donde se recupera la imagen y el sonido original del estudio de grabacin.

Figura 1.1

Fascculo 1. Qu es la televisin?

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En la actualidad, la televisin ha alcanzado un alto grado de desarrollo; prueba de ello son los canales digitales, la recepcin va satlite, la TV de alta definicin, etc. Sin embargo a pesar de stos y otros avances en las tcnicas de produccin, transmisin y recepcin de seales de TV, los formatos y sistemas comerciales vigentes prcticamente no han variado desde que se establecieron los estndares, hace unos 50 aos. Como una primera aproximacin a la materia, comencemos por identificar qu es la televisin: en un sentido amplio, es el conjunto de tcnicas empleadas en la produccin, transmisin y recepcin de imgenes animadas con su correspondiente sonido. Como podemos apreciar en la figura 1.1, todo sistema de TV consta de cuatro partes bsicas: Un centro de produccin en donde se graban los programas; generalmente se integra con un estudio de TV, un equipo de edicin, de efectos especiales, etc. Una estacin transmisora encargada de procesar las seales obtenidas en la etapa anterior para su envo a los aparatos receptores. Esta transmisin, dependiendo de la tecnologa utilizada, puede ser por aire, cable o va satlite. Un medio conductor o canal de comunicacin por el cual viaja la programacin televisiva. Puede estar constituido por un cable, fibras pticas o emisiones electromagnticas. (Para efecto de este curso, de aqu en adelante nos referiremos exclusivamente a ondas electromagnticas, salvo que se indique lo contrario). Un aparato receptor que transforma las seales recibidas y las presenta como imgenes y sonido.

Figura 1.2

El televisor despliega seales elctricasSi observa de cerca la imagen del televisor, podr apreciar que est formada por puntos de luz de intensidad y color cambiante (figura 1.2); usted se preguntar: de dnde proceden estos patrones complejos de informacin luminosa? La respuesta es la siguiente: la imagen desplegada corresponde a una seal elctrica que los circuitos del aparato alimentan a un tubo llamado cinescopio, el cual, a su vez, la convierte en imgenes radiantes. Previamente, esta seal la ha recibido el televisor por la antena en forma de ondas electromagnticas.

Y de dnde proceden estas emisiones? Ya lo dijimos: de la estacin transmisora, donde son radiadas al espacio circundante una vez que la seal elctrica que contiene la informacin televisiva se ha modulado y amplificado. Pero nuevamente tenemos una duda: de dnde sale la seal que se convierte en ondas electromagnticas para su difusin? De una o varias cmaras de televisin, las cuales a su vez la toman de una escena real. En sntesis, la base fsica de la televisin es la conversin de imgenes pticas en seales elctricas y stas en ondas electromagnticas para soportar la transmisin a largas distancias; posteriormente, es en el aparato receptor donde las emisiones hertzianas captadas se reconvierten de nuevo en seales elctricas y stas, por ltimo, en imgenes luminosas representativas de las originales (figura 1.3). Enseguida hablaremos de algunos acontecimientos relevantes del origen y desarrollo de la televisin; esto le ayudar a entender que la TV es resultado de un largo proceso de investigaciones y descubrimientos, de experiencias y acumulacin de conocimientos, cuyo corolario y cimiento de otras innovaciones fue el logro de una tcnica fundamental en la transmisin de escenas: la descomposicin y manejo de las imgenes en elementos simples. En efecto, la esencia de la televisin consiste en fraccionar las imgenes punto por punto para formar lneas sucesivas que a su vez componen imgenes fijas, como fotografas instantneas que al ser reproducidas una tras otra con suficiente rapidez producen la ilusin del movimiento. Y el soporte fsico que contiene esa informacin es la seal de video.

Orgenes de la televisinComo todos los grandes inventos, la televisin es resultado de la confluencia de mltiples des-

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Sujeto

1 Lente objeto Captor Imagen Haz de muestreo

2

T

Seal de salida Can de electrones TUBO DE IMAGEN

Cortesa: Sony

Figura 1.3

cubrimientos cientficos, pacientes experimentos, etc. Bsicamente, podemos identificar algunas lneas de avances tecnolgicos que a la postre daran como resultado los modernos sistemas de TV (figura 1.4). La idea de la transmisin de imgenes a distancia, surge en los albores de la tcnica electrnica, en 1870, con el francs Maurice Leblanc, quien propuso un mtodo terico para transmitir a travs de un canal nico una sucesin de impulsos que, mediante un barrido sistemtico lnea por lnea y punto por punto de toda una pantalla, completara una imagen virtual. Sin embargo, fue un estudiante ruso establecido en Alemania, Paul Nipkow, quien llev a la prctica esta idea en 1884, cuando patent un artefacto conocido justamente como "disco de Nipkow" (figura 1.5). Este aparato era un disco con un conjunto de aberturas en lnea dispuestas en forma de espiral, que giraba entre el objeto a analizar y

una clula fotoelctrica, produciendo sobre un panel de selenio la apariencia de la imagen de dicho objeto. Este procedimiento, aunque rudimentario, demostr que era posible la descomposicin de imgenes en elementos simples como la base para su transmisin. El disco de Nipkow constituy el cimiento de los primitivos sistemas mecnicos de televisin, los cuales slo tuvieron aplicacin prctica hasta 1923, cuando el ingeniero escocs John Logie Baird logr perfeccionar el sistema e incrementar la definicin de contrastes de luz y sombra sobre la pantalla. De hecho, a Baird se le considera como uno de los padres de la televisin moderna, porque en 1926 prob con xito el primer sistema de transmisin de imgenes en movimiento; la demostracin consisti en enviar la seal desde un cuarto a otro por medios elctricos, pues an no se planteaba la transmisin por ondas electromagnticas. La ventaja de este procedimiento fue que emple

Cortesa: Sony

1) Captura de la imagen y su conversin en una seal elctrica. Este proceso se lleva a cabo por medio de la cmara de video, la cual tradicionalmente empleaba un tubo de imagen, aunque en los ltimos aos se ha sido sustituido por un elemento captor semiconductor llamado CCD (siglas de charge coupled device ), el cual es muy pequeo , consume poca energa, difcilmente se quema con luces intensas y es ms resistente a movimientos bruscos. 2) Un proceso de transmisin-recepci n de seal electromag ntica, el cual implica una modulaci n y envo a travs de una antena transmisora y una recepcin y sintona en el televisor. 3) Reconversin de la seal elctrica recibida en imgenes y su correspondiente sonido , lo cual se logra mediante el cinescopio y los respectivos circuito s de manejo de seal del televisor.

Cortesa: Sony

Bsicamente, podemo s decir que el proceso de TV se compone de las siguientes etapas:

T

Lente Imagen

Sensor de imagen

Lnea 1 Lnea 2 Lnea 3 Lnea 4 Lnea 5 6

Salida de seal

CCD

3


5

Tubo de Crookes, fabricado hacia fines del siglo XIX

Evolucin de los cinescopios en blanco y negro

Moderno cinescopio de color

Televisor moderno

Iconoscopio fabricado en 1935 Vidicon utilizado en los aos 50's

CCD desarrollado a finales de los 70s

Actual cmara de TV de alta definicin

Efecto EdisonEmisin de electrones

Diodo: primer rectificador electrnico

Bulbo: primer amplificador electrnico

William Schockley mostrando un transistor

Circuito integrado: combina cientos, miles e incluso millones de transistores

Tarjeta principal de un televisor moderno, emplea pocos componentes gracias a los circuitos integrados

Filamento

Corriente de placa

Corriente de entrada Corriente de salida

Antena para la transmisin de seales de TV Maxwell: terico de las ondas electromagnticas Hertz: descubridor de las ondas Hertzianas Marconi: desarroll la radio Radio antigua, puso a punto la tecnologa de emisin y recepcin de seales

Figura 1.4

el concepto de seal electrnica como portadora de mensajes pticos, aunque el sistema no era totalmente electrnico, ya que la exploracin de las imgenes segua siendo de tipo mecnico (figura 1.6). A pesar de ste y otros importantes avances, todava en aos posteriores los sistemas mecnicos presentaban limitaciones funcionales que no favorecan su estandarizacin; sin embargo, mostraron a la comunidad cientfica, a las compaas y al pblico, que la televisin poda ser una realidad, pues para entonces ya se contaban con las bases tcnicas que permitiran a la postre la creacin de un sistema totalmente electrnico.

Disco de NipkowImagen original Pantalla fotosensible (detrs del disco de Nipkow)

1Imagen explorada

2 3

Pantalla fotosensible (recubrimiento de selenio)

El disco de Nipkow exploraba la imagen proyectndola sobre una pantalla fotosensible, utilizando para ello pequeas perforaciones dispuestas para emular un desplazamiento lateral y vertical conforme giraba. Puede ver en la imagen que el orificio ms externo (1) explora una lnea en la parte superior de la imagen; a continuacin pasa el orificio (2) explorando la siguiente franja, y as sucesivamente hasta terminar de explorar la imagen, al concluir

Figura 1.5

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Televisor de Jonh Logie Baird, basado en el sistema mecnico de exploracin de imgenes, ideado por Paul Nipkow.

Figura 1.6Tubo de CrookesPantalla recubierta de fsforo Anodo Rayos catdicos Ctodo

Sombra producida por el nodo

+++

_ _ _

Figura 1.7

Uno de esos afluentes tecnolgicos fue el tubo de emisiones catdicas o "tubo de Crookes", desarrollado hacia fines del siglo XIX por el cientfico ingls William Crookes, al estudiar el comportamiento de las cargas elctricas en el vaco. Este investigador coloc un par de terminales en una ampolla de vidrio al vaco recubierta en su interior con una delgada capa de fsforo (figura 1.7). Al aplicar una carga negativa en uno de los extremos -el ctodo-, descubri que ciertos "rayos invisibles" se dirigan hacia la otra terminal -el nodo-, sin embargo, no todas las emisiones alcanzaban a llegar, por lo que se formaba una sombra con la forma exacta del nodo. Crookes llam a dichas emisiones "rayos catdicos" y es por ello que en la actualidad a todos los dispositivos que emplean ese

principio se les llama "tubos de rayos catdicos". Investigaciones posteriores concluyeron que esos "rayos" eran electrones libres que el ctodo soltaba y que, atrados por la carga elctrica del nodo, se aceleraban y terminaban chocando, ya sea con el mismo nodo o con la pared de vidrio recubierta de fsforo; y como los electrones poseen carga negativa, eran susceptibles de ser desviados por medio de campos magnticos o elctricos. A su vez, este descubrimiento dio origen en 1897 a un dispositivo crucial para el desarrollo de los tubos de imagen: el aparato de corriente variable, de Karl F. Braun. Este cientfico alemn coloc dos pares de placas electrostticas alrededor de un tubo de rayos catdicos alargado, con lo que consigui desviar el haz electrnico del ctodo y formar en la pantalla de fsforo algunos patrones interesantes (figura 1.8). El aparato de Braun, motiv a diversos cientficos a trabajar en la posibilidad de la exploracin electrnica de imgenes; mas fue un ingeniero norteamericano de origen ruso, Vladimir Kosma Zworykin, quien logr la descomposicin de imgenes en forma de cargas elctricas almacenadas en una pantalla fotosensible, con un invento memorable en la historia de la TV: el iconoscopio, primer tubo de cmara de televisin para "rastrear" imgenes mediante un haz electrnico (figura 1.9). Con este dispositivo en puerta, las investigaciones en Estados Unidos y Europa cobraron fuerza, hasta que se sentaron definitivamente los patrones de la comunicacin televisiva. El primer sistema completamente electrnico de televisin y mediante transmisin electromagntica fue construido en 1932 por The Radio Corporation of America, conocida mundialmente por sus siglas: RCA. Precisamente, Zworykin fue el director de los laboratorios de investigacin de la RCA durante los aos en

Aparato de corriente variablePlacas deflectoras C todo Haz electrnico Punto en la pantalla Pantalla cubierta de fsforo C todo

Rayos catdicos ante campos elctricos o magnticosCampo electrnico o magntico Anodo

Anodo

Haz electrnico

Haz desviado

Figura 1.8


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que esa empresa contribuy decisivamente al desarrollo de la televisin. El diseo original de Zworykin utilizaba dos tubos de rayos catdicos, uno en la cmara para convertir la imagen en una seal elctrica y otro en el punto de recepcin encargado de reconvertir esa seal en la escena original. Y aunque las primeras transmisiones se hicieron por "circuito cerrado" (transmitiendo la seal elctrica por cables), pronto se vio la posibilidad de "montarla" en ondas electromagnticas, dando inicio a la televisin moderna. Otro impulso fundamental en el desarrollo de la TV provino de una fuente insospechada: durante los experimentos que lo llevaron al desarrollo de la lmpara incandescente, Thomas Alva Edison, inventor del fongrafo, del acumulador y poseedor de ms de mil patentes, descubri que al colocar dentro de un recipiente al vaco un alambre y un filamento por el que se haca circular una corriente elctrica, se produca un flujo de electrones desde el filamento hacia el alambre (figura 1.10). A este fenmeno se le conoce como "efecto Edison", y aunque su autor no le encontr aplicacin prctica patent el invento; con los aos sera el cimiento de las vlvulas de vaco, componentes activos sobre los que descansara el desarrollo de las telecomunicaciones y en general de toda la tecnologa electrnica.

En esta imagen se muestra una pantalla de televisin fabricada en 1936 y un tubo iconescpico fabricado por la RCA en 1935

Figura 1.9

Se establecen los formatos y surge la televisin en colorEn la dcada de los 30s, con la puesta en marcha de los primeros sistemas de televisin en el mundo fue preciso establecer patrones universales para evitar una excesiva dispersin de modelos. Por entonces predominaron dos estndares: el estadunidense y el europeo, los cuales desde un principio fueron incompatibles debido a las distintas frecuencias que adoptaron; esto se deriv del hecho de que el sistema estadunidense manej una relacin de 525 lneas por cada cuadro y 30 cuadros exhibidos por segundo, en tanto que el europeo adopt 625 lneas y 25 cuadros por segundo. Mientras que las transmisiones fueron en blanco y negro, los patrones aceptados no tuvieron problema o necesidad de adaptacin para ciertos pases; sin embargo, las complicaciones tcnicas surgieron cuando se pretendi agregar el color, lo cual tampoco era una novedad, pues incluso fue uno de los objetivos de los sistemas de exploracin mecnicos.

Efectivamente, las principales consideraciones tericas de los sistemas de televisin en color se deben a John Logie Baird, quien en 1928 dise un dispositivo de exploracin mecnica con un disco de Nipkow y tres fuentes de luz: roja, verde y azul, de cuya combinacin surga una imagen cromtica, aunque muy deficiente. Inclusive, en 1929 la compaa Bell Telephone logr la transmisin de imgenes entre Nueva York y Washington con 50 lneas de resolucin y un canal independiente para cada uno de los tres colores fundamentales. Posteriormente surgieron otras propuestas para el manejo del color en televisin; por ejemplo, el uso de filtros rotatorios de los tres colores bsicos, rojo, verde y azul, tanto frente a la cmara como al televisor. Si los filtros giraban con suficiente rapidez, el espectador no advertira el movimiento y percibira una apariencia cromtica. El problema era de nuevo la combinacin de elementos mecnicos y electrnicos, lo cual era inconveniente. En Mxico, un notable impulsor de la televisin, Guillermo Gonzlez Camarena (figura 1.11), fue el primero en disear un sistema mecnico a color, aunque despus desarroll uno de los formatos pioneros de TV cromtica totalmente electrnico, el cual aprovechaba los

Efecto EdisonAlambre interno

Filamento Bombilla al vaco

Flujo de electrones

Figura 1.10

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En esta imagen se muestra a Gonzlez Camarena operando una de las primeras cmaras de televisin electrnica, resultado de sus investigaciones

Uno de los primeros televisores de color fabricados por la RCA, compaa cuyo formato fue aceptado como el estandar por la FCC y la NTSC

Figura 1.11

campos entrelazados colocando una lnea horizontal de color magenta y otra en cyan, de cuya combinacin pticamente casi se poda reproducir cualquier color. Con este sistema slo se utilizaban dos tipos de fsforo luminoso y el proceso de fabricacin de los cinescopios se simplificaba notablemente. A pesar de que ste fue uno de los ms ingeniosos sistemas propuestos en los aos 40s, no fue el que prevaleci como estndar. De hecho, los sistemas que predominaron fueron ls que mantuvieron la compatibilidad con los formatos de blanco y negro, pues la intencin era que la seal de televisin pudiera ser reci-

Figura 1.12

Una de las primeras cmaras fabricadas por RCA

Cortesa: RCA

Cmaras utilizadas en los primeros aos de la TV comercial

Cmaras modernas para uso domestico

Cortesa Sony

bida tanto en monitores monocromticos como en los de color; de otra forma se habra requerido el uso de dos patrones en cada pas. El sistema norteamericano de color, fue homologado oficialmente en 1954 por la Federal Communications Commission (FCC) y la National Television Standard Comitee (NTSC), organismos encargados, respectivamente, de administrar el espacio radioelctrico y definir el patrn al que deba sujetarse Estados Unidos (figura 1.12). En Europa, dos fueron los sistemas que lograron la implantacin comercial: el estndar francs, conocido como SECAM o sistema electrnico de color con memoria (Systme Electronique Couleur Avec Memoire) y el PAL o de lnea de alternancia de fase (Phase Alternation Line) de la empresa alemana Telefunken. Estos sistemas son incompatibles entre s, aunque mantienen la compatibilidad con sus respectivos formatos de blanco y negro. Por ejemplo, en Amrica Latina, una regin con importantes semejanzas polticas, econmicas y culturales, hay tres sistemas: en Brasil se utiliza el PAL-M y en Argentina, Paraguay y Uruguay el PAL-N (los dos son variantes del PAL), mientras que en los dems pases, incluido Mxico, se emplea el NTSC, el mismo que se utiliza en Estados Unidos y Japn.

La funcin de la cmara de TVSin entrar en detalles, se puede afirmar que la cmara de televisin es un dispositivo cuya funcin es convertir la luz proveniente de las imgenes en una serie de pulsaciones elctricas que reciben el nombre de "seal de video". A su vez, esta seal puede grabarse en una cinta para ser reproducida posteriormente, o bien transmitirse directamente mediante la modulacin de ondas electromagnticas.

Cmaras modernas para uso profesional

Cortesa: Sony

Figura 1.13

Cortesa: Panasonic

Cortesa: RCA


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Las cmaras de video son un ejemplo de la evolucin observada por las tcnicas de televisin (figura 1.13). En un principio eran instrumentos pesados y poco flexibles, fuera del alcance del consumidor; sin embargo, con la miniaturizacin electrnica, actualmente se fabrican cmaras para filmaciones caseras, de un tamao tan reducido que caben en la palma de la mano y pesan menos de 1 kilogramo. Por ahora no hablaremos de cmo se lleva a cabo el muestreo o exploracin de imgenes que da origen a la seal de video, descomponindolas en elementos sencillos conocidos justamente como elementos de imagen; este tema lo abordaremos en el fascculo 2. Sin embargo, desde ahora debe tener presente que una imagen que va a ser televisada debe ser descompuesta en lneas sucesivas, de forma similar a como se va redactando una carta en la que se van escribiendo las letras y las palabras rengln por rengln de arriba hacia abajo (figura 1.14). De estas lneas resultan cuadros y de la exposicin sucesiva de cuadros surge la sensacin de imgenes animadas.

Es necesario descomponer en lneas horizontales una imagen para transmitirla por televisin, as como al redactar una carta hay que escribirla lnea por lnea.Mxico, 12 de Julio de 1996 Srita. Laura Islas Robles Presente Estimada amiga: Recibe un caluroso saludo de alguien que a la distancia advierte lo que vales. El motivo de esta carta es para decirte que prximamente viaja-r

Figura 1.14

La seal de video compuesto incluye toda la informacin necesaria para reproducir en el punto receptor la imagen enviada desde el punto emisor; sus componentes son (figura 1.15): a) Seal de luminancia o informacin en blanco y negro (Y). b) Seal de crominancia o informacin en color (C). c) Sincrona para la adecuada recuperacin de las imgenes enviadas (Sync). d) El audio asociado a la imagen. Tales seales deben combinarse de forma que no se interfieran entre s, pero al mismo tiempo que no ocupen un ancho de banda considerable, ya que en tal caso se reducira el nmero de canales que se pueden manejar en el espectro electromagntico. Esto lo explicaremos con detalle en el prximo fascculo.

La seal de video compuestoYa sabemos que el componente fundamental en todo proceso de televisin es una seal elctrica en la que se codifican las imgenes y su correspondiente sonido. A esta seal elctrica con informacin de audio y video se le llama "seal de video compuesto".

Seal Y

Seal C

+Sync

Amp.

Seal Y (luminancia) AM Audio (FM)

+Frec. (MHz) 3.58 4.25

MOD FM 4.5 MFz

4.5 Seal C (croma) PM+AM

Figura 1.15

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Objetivos:Al finalizar esta seccin, conocer los instrumentos necesarios para el servicio a televisores modernos. Con estos aparatos podr localizar averas en un tiempo mnimo y con mayor precisin; adems, podr efectuar determinados ajustes en los parmetros correctos.

Captulo 2. Tcnicas para el ServicioINSTRUMENTOS PARA EL SERVICIO A TELEVISORES EN COLOR

Multmetro digitalEl multmetro es el primer instrumento que debe allegarse quien se dedica a la electrnica. Aunque an siguen emplendose los analgicos, lo ms recomendable es utilizar uno digital, pues tienen algunas ventajas: mayor exactitud de las lecturas (presentan numricamente y no por medio de una escala graduada) y una mayor resistencia contra las descargas y mediciones errneas (debido a sus protecciones internas). Un multmetro sirve para medir las principales variables elctricas: voltajes y corrientes de AC y DC, resistencia entre dos puntos y continuidad. Algunos incluyen funciones especiales: probador de diodos y transistores, medidor de capacitancia, etc. Conociendo el comportamiento de estas variables en determinados puntos, se puede determinar a grandes rasgos el funcionamiento de un circuito.

embargo, en el caso del servicio a TV, los principales requerimientos son: doble trazo, 20 MHz de ancho de banda mnimo y una sensitividad de entre 5 y 10 mV/div. Pero como seguramente usar este instrumento en el servicio de otros aparatos, como videograbado-ras, videocmaras y reproductores de CD, es recomendable que adquiera uno con delay y 40 MHz de ancho de banda.

Generador de barras o patronesEn el servicio a televisores es fundamental contar con una fuente confiable de seales de TV, a fin de realizar diversos ajustes y comprobaciones. El instrumento para estas funciones es el generador de barras o patrones. Este aparato proporciona diferentes patrones de video que sirven como referencia para diversos ajustes en circuitos electrnicos, cinescopio y elementos auxiliares. Entre los patrones que se requieren en el servicio a televisores, estn: Barras de color, con las cuales se comprueba la nitidez de la imagen, el tinte y el color, adems de ser la seal idnea para los ajustes de los procesos de video. Patrn de cuadrcula o crosshatch, utilizado para efectuar los ajustes y comprobaciones de altura y linealidad vertical, anchura y linealidad horizontal y temperatura. Patrn de puntos, que sirve de apoyo para el ajuste y comprobacin de la convergencia dinmica y esttica. Patrones azul, rojo, verde y blanco para realizar y comprobar el ajuste de pureza. Hay diversos tipos de generadores de patrones que cuentan con prestaciones y funciones como: la expedicin de la seal en forma de video y RF simultneamente, control de ganancia, patrones multi-sistema, etc. Sin embargo, en el servicio a TV es suficiente uno que

OsciloscopioEs un aparato que sirve para visualizar el comportamiento de una seal en relacin con el tiempo, por lo que permite analizar detalles imposibles de detectar slo con el multmetro. En el servicio a televisores de color, el osciloscopio es el medio apropiado para el seguimiento de la seal de video compuesto; igualmente, es imprescindible para el diagnstico de averas en las etapas de barrido horizontal y vertical, la comprobacin de las formas de onda en las fuentes conmutadas, el monitoreo del intercambio de informacin entre el sistema de control y sus circuitos perifricos, el aislamiento de problemas en la sintona digital, etc. Hay diversos tipos de osciloscopios, los cuales incorporan diversas caractersticas y funciones avanzadas que van desde los muy bsicos de 5 MHz, hasta los de investigacin cientfica de 250 MHz, digitales y con memoria. Sin


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cumpla con los patrones bsicos arriba mencionados, que expida seal en NTSC (o PAL en su caso) y se pueda conectar directamente al televisor por su entrada de antena.

FrecuencmetroPor lo general, en los manuales de servicio de TV se indican ajustes de una determinada frecuencia dentro de parmetros muy estrictos; por ejemplo, la subportadora de color debe tener una frecuencia de 3.579545 25 Hz para garantizar una recuperacin exacta de la seal cromtica. Por ello, es necesario contar con un instrumento capaz de medir, en una forma rpida y eficaz, la frecuencia en un determinado punto de los circuitos; precisamente, para esta labor es necesario un frecuencmetro o contador de frecuencia.

Otras frecuencias importantes que se requieren comprobar en el servicio a televisores con el frecuencmetro son: la oscilacin horizontal de 15,734 Hz, la oscilacin del microcon-trolador, las frecuencias de los datos recibidos y transmitidos por el microcontrolador, etc. Los modelos de frecuencmetros se distinguen bsicamente por el rango de frecuencias que pueden medir; en el servicio a televisores es suficiente uno de hasta 100 MHz.

Probador de cinescopiosA pesar de que las averas provocadas por un cinescopio "dudoso" pueden ser diagnosticadas por medio de la experiencia y mediciones de voltaje, un probador de cinescopios permite realizar pruebas ms completas y confiables, pues su funcin fundamental es la medicin de

Multmetro

digital

Osciloscopio

Punta de alto voltaje

GoldStar

Cortesa:

GoldStar

Cortesa:

Frecuencmetro

FuenteCortesa: BK PRECISION

regulable BobinaGoldStar

desmagnetizadoraGoldStar

Probador de cinescopios

Cortesa:

FLUKE

Cortesa:

CapacitmetroCortesa: BK PRECISION WELLER

Cautn de estacin

Va r i a cCortesa: BK PRECISION

Cortesa:

LEADER

Cortesa:

Generador de barras o patrones

Figura 1.16

Cortesa:

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corriente emitida por el ctodo, determinando as la vida til de este elemento. La ventaja del probador de cinescopios, es que puede ser utilizado como reactivador, pues resquebraja tierras alcalinas producidas por la misma emisin termoinica; y tambin se puede utilizar para retirar cortocircuitos entre elementos, lo cual se logra debido a que produce descargas elctricas en el interior del can, separando elementos o electrodos.

Cautn de estacinEs ya cotidiano sustituir circuitos integrados de tecnologa CMOS; stos son muy sensibles a cargas electrostticas, por lo requieren un trato especial, sobre todo si se trata de integrados con mltiples terminales como el microcontrolador del televisor. Para su reemplazo, es recomendable usar un cautn de estacin, puesto que si realiza la soldadura con uno convencional corre el riesgo de daar los circuitos. Este cautn est completamente aislado de la lnea de alimentacin y, por lo tanto, no transmite al dispositivo ningn pico de voltaje que pudiera llegar a la instalacin elctrica. Adems, absorbe las cargas estticas y tienen una temperatura estable. La potencia adecuada es de entre 30 y 40 watts.

CapacitmetroLa devalorizacin y fugas en capacitores provocan fallos desconcertantes; a estos riesgos ni siquiera escapan los capacitores nuevos. El nico medio confiable para determinar la condicin de estos dispositivos es un capacitmetro, instrumento especial para medir la capacidad de los condensadores, sin importar su tipo (tantalium, polister, cermicos y electrolticos convencionales). Hay capacitmetros digitales de bajo costo capaces de registrar desde valores mnimos de capacitancia hasta valores industriales; inclusive, algunos multmetros integran esta funcin. Lo que s es importante es que para el tipo de trabajo que se realiza en el taller de aparatos de audio y video, se considera adecuado un capacitmetro capaz de medir valores entre 0.1 picofaradios y 999.9 milifaradios.

Punta de alto voltajeEl fly-back es uno de los dispositivos que con mayor frecuencia est expuesto a fallas (siempre que detectemos algn problema que se refleje en falta de alto voltaje hacia el tubo de rayos catdicos, podemos estar razonablemente seguros que est fallando este transformador o alguno de sus componentes auxiliares). Precisamente, la punta de alto voltaje es una herramienta que permite despejar cualquier duda sobre el funcionamiento del fly-back, especialmente cuando ste opera sobre su chasis original. Esta punta debe tener una capacidad de por lo menos 25KV de CD.

Fuente regulableUna fuente regulable para trabajos en el taller, deber ser capaz de suministrar un voltaje que puede variar desde 0V hasta unos 30V y con una capacidad de corriente de 3A. Esta fuente puede utilizarse para la aplicacin de voltajes determinados en cualquiera de las secciones del televisor, a fin de diagnosticar si tal o cual etapa funciona satisfactoriamente. Es importante sealar que la salida de voltaje que suministre dicha fuente deber estar regulada adems de ser variable.

Bobina desmagnetizadoraPara efectuar con xito los ajustes de pureza de campo es necesaria la demagnetizacin del cinescopio, lo cual se realiza con una herramienta denominada "bobina desmagnetizadora". Esta permite eliminar la acumulacin de magnetismo que pudiera sufrir la mscara de sombras, misma que afecta la trayectoria de los haces electrnicos y por consiguiente la pureza de los colores reproducidos.

Variac NeutralizadoresAs como la fuente regulable nos permite sustituir algn voltaje dentro del aparato, el variac nos permitir cambiar el voltaje de AC suministrado al equipo. Esta funcin es muy conveniente al momento de diagnosticar algunas fallas intermitentes, sobre todo relacionadas con las protecciones internas del televisor. Aunque actualmente el uso de los circuitos sintonizadores es cada vez es ms reducido en los receptores de TV, todava pueden encontrarse algunos ajustes en bobinas con ncleo variable. Para ello, es necesario contar con un juego de neutralizadores, a fin de evitar inducciones parsitas.


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Captulo 3. Fallas y Prcticas de TallerLAS ANTENAS DE RECEPCION

Objetivos:Al finalizar la lectura de este apartado, comprender la funcin de las antenas de recepcin de seal de TV y conocer los diferentes tipos segn las necesidades de captacin especficas.

La estacin transmisoraEn el captulo 1 de este fascculo explicamos en trminos muy generales cmo se genera la seal de televisin y la forma que toma en el espectro electromagntico; ahora, en esta seccin, abordaremos el tema de la emisin y recepcin de estas frecuencias, lo que implica un estudio de las antenas receptoras de TV. En la figura 1.17 se muestra el diagrama a bloques de una estacin transmisora. Suponiendo que ya se tiene una seal de video compuesto, el siguiente paso es modularla con una oscilacin portadora, a fin de ubicarla en el rango de frecuencias del canal por el que va a ser transmitida, para enseguida elevar su nivel a una potencia que permita ser enviada en forma de ondas electromagnticas que se irradiarn por la antena de transmisin. En realidad, los amplificadores encargados de proporcionar la potencia necesaria a la seal y de enviarla hasta la antena, no son ms que dispositivos semiconductores que reciben en su entrada la seal modulada y que expiden en su salida una tensin capaz de hacer circu-

lar una magnitud elevada de corriente a travs de la antena transmisora, de modo que a su alrededor se produce un campo magntico de la misma frecuencia de la seal aplicada; y como a su vez cada campo magntico tiene un campo elctrico asociado, se crean las emisiones u ondas electromagnticas. Los circuitos encargados de alimentar a la antena transmisora son manejados directamente por los moduladores; de esta manera, las ondas electromagnticas son portadoras de la informacin (audio y video compuesto) que a su vez ha sido alimentada a dichos circuitos. A partir de este punto, la seal radiada viaja a la velocidad de la luz hasta los hogares que la reciben en aparatos receptores de TV.

Las ondas electromagnticasLa existencia de las ondas electromagnticas fue anticipada tericamente por James Clerk Maxwell, en 1864; pero la primera comprobacin prctica se atribuye a Heinrich Hertz, en 1887, por lo que a estas emisiones se les conoce con el nombre de "ondas hertzianas". Mas fue Guglielmo Marconi, en 1899, quien les dio una aplicacin concreta al enviar el primer mensaje telegrfico sin necesidad de alambres conductores. Las ondas hertzianas son el resultado de una combinacin de campos magnticos y elctricos que se desplazan desde su fuente emisora en todas direcciones a la velocidad de la luz y que portan de manera codificada un mensaje. La codificacin del mensaje depende del comportamiento de parmetros fundamentales como la amplitud, frecuencia y fase de la emisin electromagntica. Para generar ondas electromagnticas se necesita un circuito oscilador y un amplificador que convierta la oscilacin en una corriente elctrica; y como sta es susceptible de ser modificada (variando su frecuencia, amplitud, fase, etc.) para introducirle un mensaje, las on-

Ondas electromagnticas

Video modulado Amp. de potencia

Seal de video

Modulador AM

Osc. de portadora

Figura 1.17

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Corriente circulandoObjeto cayedo al agua

Campo magntico (y)

Campo elctrico (x)

Z Desplazamiento

La energa est muy concentrada

La energa se ha diluido

Figura 1.19 Figura 1.18

das resultantes tendrn la misma forma de la seal aplicada a la antena, de tal manera que la informacin pueda viajar "montada" en las ondas hertzianas hasta los aparatos capaces de recibirla y decodificarla. Aunque no haremos ninguna demostracin, podemos afirmar que la longitud de la antena emisora mantiene una estrecha relacin con la frecuencia de la seal a transmitir y por consiguiente con su longitud de onda (denotada con la letra griega lambda, ). Lo mismo se puede decir de la antena receptora, aunque en este caso la relacin no es tan crtica.

La propagacin de las ondas electromagnticasLas ondas producidas por este mtodo tienen un aspecto similar al que se ilustra en la figura 1.18, donde la direccin vertical (eje X) representa la variacin del campo electrosttico, la direccin horizontal (eje Y) indica la variacin del campo magntico asociado y la direccin de profundidad (eje Z) representa el tiempo o el movimiento de la onda electromagntica. Podemos imaginar que el conductor vertical (el origen) es la antena emisora y que las ondas mostradas corresponden a la seal electromagntica que se aleja de ella. En esta figura tambin podemos apreciar que los campos magntico y elctrico son iguales, de modo que enviando una informacin en alguno de los dos, sta igualmente se transmite por el otro, factor que simplifica el trabajo de recepcin de seales, ya que se puede aprovechar el campo magntico, el elctrico o ambos al disear una antena. Al igual que toda radiacin, las ondas electromagnticas van perdiendo potencia conforme se alejan de su fuente de emisin, de modo

que si medimos la energa recibida a una cierta distancia y despus repetimos el experimento al doble de esa distancia, tan slo recibiremos 1/4 parte de la potencia medida en un inicio; si se triplica esa separacin se recibir tan solo 1/9, y as sucesivamente. Expliquemos ms claramente mejor este punto. Imaginemos un estanque de agua en el que se deja caer una piedra (figura 1.19). Es fcil observar que cerca del punto de cada las ondas producidas son muy pequeas, por lo que la energa del choque se mantiene concentrada; pero conforme se alejan del centro, estas ondas se van haciendo cada vez de mayor dimetro, "diluyndose" la energa. Una situacin similar pero en tres dimensiones ocurre con las ondas hertzianas, lo que permite concluir que conforme mayor sea la distancia entre el receptor y la antena transmisora, se requerir una antena con mejor respuesta. Otro factor a tomar en cuenta, es que conforme se incrementa la frecuencia de una seal transmitida la emisin se torna altamente direccional. Este fenmeno puede apreciarse en la figura 1.20. Observe que hay dos emisiones, una de AM y otra de TV; la primera, al estar formada por ondas "largas", tiene la capacidad de "saltar" los obstculos que se presentan entre la fuente y receptor, mientras que la seal de TV, al estar conformada por ondas de mucho menor longitud, siguen trayectorias rectas que impiden su recepcin en lugares bloqueados tanto

AM

TV

Antena receptora

Figura 1.20


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TV

Antena receptora

Figura 1.21

La ganancia es un factor que define la relacin entre la potencia de una seal en el punto donde se encuentra la antena y la potencia que se obtiene a la salida de la misma (se mide en decibeles). El ancho de banda es el rango de frecuencias que la antena puede captar correctamente; al respecto, los dos tipos principales son de VHF y de UHF.

de manera natural (cerros) como artificial (edificios). Es por esta razn por la que en puntos claves se utilizan estaciones "repetidoras", para captar la seal proveniente de la emisora, amplificarla y transmitirla a los sitios de difcil acceso (figura 1.21). De lo anterior, se concluye que el tipo de antena que se requiere para la recepcin de una seal de TV depende fundamentalmente de tres factores, a saber: 1) la distancia promedio entre el televisor y las transmisoras de la regin, 2) la topografa del sitio donde se ubica el aparato, y 3) la gama de frecuencias que se espera captar (UHF y/o VHF).

Antenas interiores y exterioresExisten dos clasificaciones principales de antenas receptoras: interiores y exteriores. Dentro de las del primer tipo se encuentran las llamadas de "conejo" y todas aquellas construidas para ser utilizadas en el interior del hogar (figura 1.22). Por lo general, consisten nicamente de un dipolo con una impedancia de 300 ohms, suficiente para lugares donde se tiene una buena recepcin de seal. Actualmente se han popularizado algunas antenas para interior, conocidas como de tipo parablico (figura 1.23), las cuales disponen de un preamplificador que da una ligera ganancia a la seal recibida en el dipolo, a fin de que al televisor llegue con una potencia suficiente para obtener una imagen de buena calidad. Estas antenas se han difundido rpidamente en muchos pases, porque son de bajo costo, ocupan un espacio reducido y evitan el trabajo de instalacin de una estructura externa; adems, tambin se les encuentra como "antenas combinadas", esto es, con la propiedad de recibir tanto seales de VHF como de UHF, lo que no sucede con las de "conejo", que slo trabajan en el rango de frecuencias para los canales 2 al 13. Por lo que se refiere a las antenas exteriores o areas, estn diseadas para captar la seal en sitios donde sta no llega con suficiente intensidad. Por lo regular, son estructuras

Figura 1.22

La antena receptoraLa antena receptora capta las ondas electromagnticas irradiadas por las diferentes emisoras de televisin, las convierte en seales elctricas de RF moduladas en frecuencia o amplitud y, mediante la lnea de transmisin, alimenta al receptor de TV, en el cual un circuito sintonizador se encarga de amplificar esa minscula corriente que se obtiene de la antena y de convertirla en una seal manejable por los circuitos del aparato. Con cualquier material conductor se puede construir una antena receptora, pero no todos los materiales observan el mismo grado de conduccin; por ello, el aluminio y el acero son los que ms se utilizan en su fabricacin. Los parmetros que definen las propiedades y el uso especfico de una antena receptora son: su impedancia caracterstica, su directividad, su ganancia y el ancho de banda en el que operan: La impedancia caracterstica est dada por ciertos factores de la construccin de las antenas, pero se ha tomado como estndar el valor de 300 ohms para la recepcin de seales de TV. La directividad corresponde a la capacidad de eliminar seales que no provengan del punto hacia el cual est dirigida la antena.

Figura 1.23

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TIPO Logartmica 4 elementos Logartmica 8 elementos Logartmica 10 elementos Finco-panormicas C nica R mbica Combinadas

ALCANCE MAXIMO (Kil metros) 50 100 150 150 30 20 50

CANALES VHF y FM VHF y FM VHF y FM VHF VHF VHF-L VHF - UHF

Corriente inducida

Campo magntico inducido

Figura 1.24

Tabla 1.1

conformadas por un cierto nmero de partes (que puede variar dependiendo del tipo de antena y la ganancia requerida), las cuales captan la seal y la dirigen hacia el dipolo. Son dos las categoras de antenas areas: para blanco y negro y color. En esta seccin slo explicaremos las referidas al segundo tipo, cuyas principales divisiones son VHF y UHF, y entre las cuales se encuentran diversos modelos (tabla 1.1). Las antenas areas estn basadas en el principio de realimentacin positiva. Sabemos por la Ley de Faraday que cuando a un material ferromagntico se le induce un campo magntico, se crea una corriente circulante con una tendencia a contrarrestar la magnitud del propio campo. Podemos apreciar en la figu-

(Dura-Oro) para canales del 2 al 13 Cnica para canales del 2 al 13

19 Elementos 10 Elementos. Alcance 160 Km

Figura 1.25

ra 1.24 cmo las corrientes inducidas rodean al material ferromagntico, y dado que a su vez estas corrientes tienen un campo magntico asociado, si se colocan paralelamente a cierta distancia un conjunto de varillas en tales condiciones, se crear un fenmeno conocido como "realimentacin positiva", el cual se aprovecha para incrementar la magnitud de la seal recibida en el dipolo de recepcin en las antenas areas, con lo que se logra un nivel superior al que se alcanzara en una condicin esttica. Y es por ello que se habla de antenas con una ganancia de "x" decibeles, a pesar de ser un artefacto esttico. El largo de las varillas y la distancia entre ellas est directamente relacionado con la frecuencia de la seal que se pretende recibir. Cabe mencionar que una de las antenas de mayor uso es la logartmica, con la cual se consigue una recepcin bastante aceptable de todos los canales dentro de las bandas de VHFL y VHF-H, adems de que su alta direccionalidad le permite evitar fcilmente las posibles fuentes de interferencia, simplemente orientando la estructura de modo que apunte directamente hacia el foco emisor. Hay otros tipos de antenas, entre las que podemos mencionar: la finco-panormica, que presenta un rea muy extensa y es ideal para lugares con pobre recepcin; las de dipolo doblado, las cuales por lo general estn sintonizadas para una recepcin ptima de algunos canales determinados; las antenas de lnea cnica, tambin para sitios de difcil recepcin; las llamadas "super-cebras", debido a la gran cantidad de varillas intermedias que presenta; las antenas tipo "yagui", combinacin de cebra y dipolo, etc. En la figura 1.25 se muestran modelos representativos de las antenas mencionadas.

fascículo 1

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