Danas je nabavljen uređaj za ispitivanje ispravnosti i popravak (regeneraciju) katodnih cijevi (CRT) monitora, televizora, osciloskopa i sličnih elektroničkih uređaja. Uređaj je proizvod njemačke tvrtke Stolle iz 1977. godine i ima tipsku oznaku 7403. Tvrtka Stolle (po osnivatelju Karl Stolle) poslovala je u razdoblju od 1961. do 1980. godine i bavila se proizvodnjom različite VHF i UHF elektroničke opreme. Najpoznatija je po proizvodnji antena i antenskog pribora (rotatori, kabeli, prekidači, mjerni sustavi), a između ostalog proizvodila je i VHF/UHF frekvencijske konvertere, mjerne uređaje, uređaje za upozorenje na radare i slično.
Katodna cijev, katodna elektronka, Braunova cijev, kineskop, odnosno CRT (Catode Ray Tube) sve su to neka od imena koje se koriste za vakuumske ekrane kakvi su danas već potpuno istisnuti iz upotrebe u televizorima, monitorima i gotovo svim drugim elektroničkim uređajima koji pokazuju neku video sliku. No, u vrijeme kada su CRT ekrani bili u širokoj upotrebi činili su najskuplju komponentu uređaja te su se stoga razvile neke indirektne metode koje su mogle u nekim slučajevima barem djelomično ili privremeno popraviti pojedine greške nastale unutar vakuumske cijevi CRT ekrana i na taj odgoditi njegovu zamjenu.
S obzirom da je sam CRT ekran najskuplja i najteže dobavljiva komponenta u video uređaju svakako je potrebno izvršiti sva testiranja kako bismo bili sigurni da je od svih komponenti neispravan baš sam ekran. Nakon toga je potrebno utvrditi koja je komponenta unutar CRT ekrana neispravna i da li je popravak uopće moguć.
Prvi korak bi bio mjerenje napona na elektrodama ekrana i provjera da negdje nije došlo fizičkog prekida kontakta (hladni spoj ili slično) na samom konektoru (podnožju) ekrana. Kada ekran ima sve potrebne napone: grijanje, anodni napon iz mrežnog dijela, buster napon iz izlaznog horizontalnog transformatora i visoki napon iz VN stupnja, tada će proizvoditi katodnu zraku. Ako je katodna zraka dobro fokusirana i pravilno otklanjana u horizontalnim i vertikalnim otklonskim sustavima onda ćemo na ekranu dobiti ispravan raster. U konačnici, modulacijom intenziteta katodne zrake na ekranu ćemo dobiti sliku.
Za svaki tip CRT ekrana postoje tvornički podaci o potrebnim naponima na pojedinim elektrodama. Ti podaci mogu se odnositi na napone pojedinih elektroda prema masi ili prema katodi. U praksi je lakše mjeriti napone prema masi pa ukoliko imamo podatke za napone prema katodi onda treba uzeti u obzir da je katoda na višem naponu u odnosu na masu, te taj napon treba dodati kod mjerenja. Obično su u tvorničkim podacima za ekrane dani naponi elektroda prema katodi, a na električnim shemama televizora ispisani su naponi elektroda prema masi.
Mjerenja je treba vršiti elektronskim voltmetrom jer su struje na pojedinim elektrodama vrlo male i instrument sa malim unutrašnjim otporom mogao bi izazvati veliki pad napona i pogrešku u mjerenju.
Ukoliko izmjereni naponi na elektrodama ekrana odgovaraju tvorničkim podacima ili shemi, a ekran nikako ili slabo svijetli, tada je vrlo vjerojatno greška u samom ekranu. No da bi se u potpunosti isključila mogućnost pogreške u nekim drugim sklopovima dobro je provesti još nekoliko mjerenja napona na elektrodama ekrana i to tako da se prate eventualne promjene napona na tim elektrodama pod određenim uvjetima ili pod određenim podešavanjima u krugovima napajanja elektroda. Mi se ovdje, s obzirom na temu, nećemo dalje baviti mogućim greškama ostalih sklopova video uređaja nego zaključujemo kako su svi sklopovi ispravni, svi potrebni naponi na elektrodama su prisutni, nema loših kontakata za uvođenje tih napona na elektrode unutar ekrana, a isti i dalje ne radi, dakle greška je negdje u unutrašnjosti samog ekrana.
Postoji više neispravnosti koje se mogu pojaviti u unutrašnjosti CRT ekrana zbog čega isti uopće ne prikazuje sliku ili je ona na neki način degradirana. Većinu tih neispravnosti nemoguće je popraviti i ekran je potrebno zamijeniti. Tu svakako spadaju:
- prekid grijaćih niti katoda (elektronskih topova)
- oštećenje (pregaranje) svjetlećeg premaza s unutarnje strane ekrana
- loš vakuum, nastanak plina ili ulazak zraka u unutrašnjost ekrana
- prekidi (pregaranje) kontakata sa elektrodama u unutrašnjosti ekrana
Jedine greške nastale u unutrašnjosti CRT ekrana koje je uvjetno moguće popraviti to su kratki spojevi nastali između pojedinih elektroda. Elektrode u kratkom spoju mogu biti samo u toplom stanju (kad je ekran pod naponom ili kad je zagrijan), a također mogu biti u kratkom spoju u svim uvjetima, dakle i u hladnom stanju.
Zašto i kako nastaje kratki spoj između elektroda CRT ekrana? Da bi odgovorili na ovo pitanje moramo se malo upoznati sa unutarnjom građom CRT ekrana. Osnovne elektrode svakog ekrana su:
- f, k – žarna nit kao grijač katode i katoda čine elektronsku mlaznicu ili elektronski top – ima funkciju proizvodnje elektronskog oblaka
- g1 – upravljačka rešetka poznata pod nazivom Wehneltov cilindar – donekle oblikuje elektronski oblak u početnu elektronsku zraku te upravlja jačinom iste što se manifestira kao različito osvjetljenje na ekranu
- g2 – druga rešetka služi za ubrzanje elektrona u elektronskoj zraci
- g3 – treća rešetka služi za fokusiranje elektrona u elektronskoj zraci
- a – anoda – nalazi se na visokom pozitivnom potencijalu za ubrzanje elektrona koji udaraju u ekran
Ovisno o tipu monitora mogu biti dodane i druge elektrode za kontrolu zrake (npr. g6 za konvergenciju), a sa svake strane rešetke za fokus (g3) mogu biti dodane dvije ubrzivačke elektrode na visokom anodnom naponu koje se označavaju sa g3 i g5, a fokus je u tom slučaju g4. No također pojedine elektrode mogu biti izvedene višestruko i međusobno spojene već u samoj cijevi tako da generalno gledano nakon elektronskog topa i g1 svaki daljnji raspored i oznake elektroda mogu varirati od modela do modela. U svakom slučaju dobivanje elektronske zrake iz elektronskog oblaka koja precizno, fokusirano i točno određenom jačinom udara na zaslon ekrana nije jednostavan zadatak (pogotovo kod kolor ekrana gdje upravljamo sa tri elektronske zrake) te su kod različitih CRT ekrana primijenjena različita rješenja koja uključuju različit broj, oblik, raspored i veličinu elektroda ugrađenih u iste.
E sad se ponovno vratimo na pitanje kratkog spoja između elektroda. On u prvom redu nastaje zbog nužnog fizički malog međusobnog razmaka žarne niti smještene unutar cilindrične katode kao i međusobnih razmaka svih ostalih susjednih elektroda koje su uglavnom cilindričnog oblika i u vratu vakuumske cijevi najčešće fiksirane na jednoj dovodnoj žici zataljenoj za rub staklenog balona koja ujedno čini i vanjski kontakt. Elektrode su izložene visokim naponima i povišenim temperaturama te svako i najmanje savijanje žice nosača elektrode pod ovim i vanjskim mehaničkim utjecajima može dovesti do njenog kratkog spoja sa susjednom elektrodom. Otvor elektronskog topa je promjera svega 0,3-1 mm i svaka nečistoća unutar njega može drastično smanjiti emisiju elektrona. Strana tijela koja mogu upasti između elektroda ili u elektronski top obično su otpali komadići grafitne prevlake s unutarnje strane ekrana koja čini anodu ekrana.
Možda će zvučati kao šala, ali najjednostavniji oblik pokušaja popravka ekrana sa elektrodama u kratkom spoju je pomoću čekića 🙂 Blago kuckanje gumenim čekićem po ekranu (oko kontakata i vrata ekrana) kad je isti u toplom stanju, te pri tome mijenjanje kontrola za osvjetljenje i kontrast može dovesti do razdvajanja elektroda ili istresanja nečistoća između njih.
Ako čekić ne pomogne prelazimo na metodu “spaljivanja” mjesta kratkog spoja. Naime, kod pojave kratkog spoja najčešće se radi o vrlo maloj dodirnoj površini između elektroda koja čini kratki spoj te će puštanjem struje preko kratko spojenih elektroda očekivano prvo stradati (pregoriti) to “najtanje” mjesto. Potrebno je dakle na kratko spojene elektrode dovesti struju određene jakosti koja će užariti i spaliti tu dodirnu točku ali ipak neće previše oštetiti ostatak elektroda. Preporučljivo je uvijek prvo pokušati sa slabijim kratkotrajnim strujama, a ako ne postignemo željeni rezultat povećati struju i vrijeme paljenja.
Ukoliko se radi o kratkom spoju koji je stalno prisutan (u hladnom i toplom stanju) dobar je način prvo kroz elektrode u hladnom spoju izbiti neki kondenzator 100-2000 µF nabijen na cca 500 V. Ukoliko takvi pokušaji ne uspiju upotrijebiti ćemo neki snažan strujni izvor niskog napona, npr. akumulator ili jaki transformator napona 6 V. Niski napon je preporučljiv kako nakon isključivanja ne bi nastao električni luk između eventualno uspješno “odspojenih” elektroda odnosno kako elektrode ne bi previše izgorjele i izvan dodirnog mjesta. Svi ovi pokušaji imaju veliku šansu da ne uspiju i da još više unište ekran, no, ekran sa kratko spojenim elektrodama je već ionako neupotrebljiv.
Ukoliko se radi o kratkom spoju koji se prisutan samo (povremeno) u toplom stanju to se često manifestira iskrenjem unutar ekrana koje se može pojaviti odmah čim se isti spoji na napon ili nakon što se dovoljno ugrije. I u ovom slučaju možemo krenuti od najmanje invanzivne metode, kako smo već opisali u gornjem slučaju, višekratnim pražnjenjem elektrolita preko elektroda u hladnom stanju. Ako to ne uspije (a vrlo često ne uspije) nastavljamo sa pokušajem spašavanja ekrana u toplom stanju. Za ovaj slučaj se koristi izmjenični napon u rasponu 200 – 1000 V koji na problematične elektrode dovodimo preko otpornika za ograničenje struje vrijednosti 3 – 5 kΩ / 10 – 20 W. I ovdje se zapravo pokušava spaliti mjesto djelomičnog kratkog spoja. Važno je promatrati što se događa unutar katodne cijevi kad se na problematične elektrode dovede napon za spaljivanje. Ako vidimo iskrenje, to je dobar znak, znači da struja prolazi preko kratko spojenih elektroda i pali nečistoće između njih koje uzrokuju kratki spoj. Kad se katodna cijev ohladi, ako nismo postigli željeni učinak, postupak je potrebno ponavljati. Da se razumijemo, grijanje cijevi se vrši spajanjem napona na grijaču nit ekrana, no kad se cijev zagrije, taj napon se obavezno isključuje prije dovođenja napona za paljenje mjesta kratkog spoja inače može doći do trajnog oštećenja elektronskog topa! Ako se vidi da ponavljanje postupka daje sve bolje rezultate može se nastaviti s paljenjem, no ako se pretjera, i ovdje na kraju može doći do pregaranja drugih dijelova ekrana i njegovog trajnog uništenja.
Spaljeni garež će pasti na dno elektronskog topa ili na dno ekrana. Zaostali garež u elektronskom topu mogao bi ometati prolaz elektronima katodne zrake te postoje daljnji postupci “čišćenja” gareža iz elektronskog topa tako da sav završi na dnu katodne cijevi. U vrijeme kada je regeneracija CRT ekrana bio popularan postupak za pokušaj jeftinog produžavanja životnog vijeka ekrana televizora, RTV serviseri iskustveno su došli svaki za sebe do određenih “recepata” za najbolji način regeneracije određenih tipova ekrana. Tu su onda razvijene čitave studije o najefikasnijim visinama napona, vremenu “paljenja”, broju ponavljanja, naponu i dužini vremena za zagrijavanje ekrana, kao i svim drugim elementima relevantnim za proces regeneracije. Također su se izdvojili tipovi monitora koji se gotovo nikad nisu mogli uspješno regenerirati, kao i oni kod kojih je to gotovo uvijek uspijevalo. U to vrijeme na tržište je izbačeno i niz tvorničkih uređaja za testiranje i regeneriranje CRT ekrana, poput ovog našeg, koji su svi koristili isti opisani princip, no razlikovali su se po karakteristikama generiranog napona za regeneraciju kao i mogućnostima njegovog podešavanja, opet svaka tvrtka po svojem receptu.
S obzirom da se radi o vrlo jednostavnim uređajima, regeneratori su se često radili u samogradnji, ponekad i kao kopije nekih tvorničkih uređaja. Najjednostavniji uređaj za regeneraciju monitora sastojao se od nekog izvora napona za grijanje (npr. transformator 6 – 9 V) i korištenja mrežnog napona 220 V preko serijski spojene žarulje (25-40 W) za regeneraciju. Nekoliko minuta grijala bi se katoda, a zatim se grijanje isključuje. Slijedi dovođenje mrežnog napona na kratko spojene elektrode dodirom kontakta elektrode ili preko sklopke u kratkim intervalima. Žarulja je ovdje služila kao indikator protoka struje ali još važnije i za ograničenje struje jer nam je svima jasno što bi se dogodilo da mrežni napon iz utičnice dovedemo izravno na kratki spoj 🙂
CRT tester i regenerator Stolle Typ 7403 ima mogućnost odabira napona za grijanje cijevi u vrijednostima od 6,3 – 8,4 – 11 – 13,8 V te mogućnost odabira napona za regeneraciju u vrijednostima od 750, 1000 i 1500 V. Vrijeme trajanja napona za regeneraciju je 50 ms. Većina CRT ekrana ima napon grijanja cijevi od 6,3 V, no kod regeneracije zagrijavanje mora biti što bolje kako bi efekt paljenja bio što učinkovitiji pa se zagrijavanje vrši nešto većim naponom. Također, logično je da se za regeneraciju koriste što kraći naponski izboji, dovoljno da se spali sitna metalna prašina, a ostanu sačuvane deblje površine elektroda. Visina napona odabire se ovisno o elektrodama koje su u kratkom spoju, najosjetljiviji je spoj katode sa grijaćom niti u elektronskom topu (f/k), a taj spoj je nažalost i najčešći.
Neki regeneratori imaju oscilatore koji generiraju izmjenične napone za paljenje veće frekvencije od mrežnog 50 Hz, a sve drugo svodi se opet samo na sklopove koji automatski isključuju napon grijanja kada se puštaju naponi za regeneraciju te na sklopove koji ograničavaju vrijeme trajanja naponskog impulsa za regeneraciju. Većina regeneratora, pa tako i Stolle Typ 7403, imaju mogućnost mjerenja ispravnosti CRT ekrana, a sve se svodi samo na krug provjere protoka struje koju stvara emisija elektrona između katode i prve upravljačke rešetke g1. U praksi je ovo mjerenje uglavnom dovoljno jer se najveći broj grešaka javlja u samom elektronskom topu, dakle pregaranje žarne niti, kratki spoj žarne niti sa katodom ili nakupljene nečistoće u sićušnom otvoru za prolazak elektrona na izlazu iz elektronskog topa.
Da bi testeri i regeneratori CRT ekrana bili što praktičniji za upotrebu opremljeni su sa nekoliko spojenih podnožja za uobičajene tipove ekrana, te sa sklopkom kojom se jednostavno naponi prebacuju na elektrode pojedinih topova kod kolor monitora (RGB). U principu nema nikakve razlike između rada na crno-bijelim i kolor monitorima, osim što kod kolor monitora moramo proći sva tri elektronska topa. Bez obzira na gotova podnožja, uvijek je dobro provjeriti raspored elektroda CRT ekrana na kojem radimo jer praksa nas uči da različitih standarda ponekad ima gotovo toliko koliko i različitih komponenti.
Čitavo vrijeme ovdje govorimo o uređajima za testiranje i regeneraciju CRT ekrana, no točniji bi naziv bio uređaji za testiranje elektronskog topa i spaljivači mjesta kratkog spoja elektroda CRT ekrana. Naime, CRT ekrane je zapravo nemoguće regenerirati (obnoviti) u smislu njihove istrošenosti ili pregorenosti već se ovdje samo radi o triku kako otkloniti kratki spoj po svemu drugom ispravnog ekrana uz što manju (ali ipak neizbježnu) kolateralnu štetu. No, CRT ekrani su više manje ionako postali stvar prošlosti iako ih LCD ekrani ne mogu baš svugdje uspješno zamijeniti, npr. osciloskopi i analizatori spektra sa CRT ekranom daju vizualno puno bolje prikaze nekih brzih oscilograma od LCD ekrana.
Ovaj naš Stolle Typ 7403 zasigurno je tijekom svog aktivnog razdoblja mnogim ekranima uspio produžiti životni vijek pa je samim time zaslužio da i mi njemu osiguramo produžen boravak na nekoj polici uz kakve zgodne, možda baš njegovom zaslugom spašene primjerke vintage CRT televizora. Ako ništa drugo, neka im se nađe pri ruci, ustreba li opet kakvom CRT starcu hitna reanimacija iz kratkog spoja 🙂