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Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica TRABAJO DE DIPLOMA Nuevas Tecnologías en el diseño y Construcción de Receptores de Televisión. Autor: Yoerky Aguila Pacheco. Tutor: Ing. Hiram del Castillo Sabido. Santa Clara 2015 “Año 57 de la Revolución " Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica TRABAJO DE DIPLOMA Nuevas Tecnologías en el diseño y Construcción de Receptores de Televisión. Autor: Yoerky Aguila apacheco@uclv.edu.cu Tutor: Ing. Hiram del Castillo Sabido. hiram@uclv.edu.cu Santa Clara 2015 “Año 57 de la Revolución " Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada. Firma del Tutor Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo Firma del Responsable de Información Científico-Técnica i PENSAMIENTO “La batalla de la vida no siempre la gana el hombre más fuerte o el más ligero, pues tarde o temprano el hombre que gana es aquel que cree poder hacerlo” Víctor Hugo ii DEDICATORIA A mi querida madre, que ha sido quien me ha inspirado en este largo camino para llegar donde estoy. A mi hermano, que siempre me ha brindado su apoyo incondicional en todo momento A mi padre y mi tío que aunque físicamente no están; se que estarían orgullosos de mí. iii AGRADECIMIENTOS A mi mamá por su incondicionalidad A mi hermano por su gran ayuda A mi familia por su apoyo A mis profesores por su acertada guía A mis amigos por todos los momentos compartidos A mi tutor por brindarme la oportunidad iv TAREA TÉCNICA 1. Revisión bibliográfica. 2. Diagnosticar la situación actual que presentan los especialistas para solucionar fallas técnicas en receptores de TV LCD 3. Diseñar un material técnico que permita a los especialistas solucionar fallas técnicas a receptores modernos LCD. Firma del Autor Firma del Tutor v TABLA DE CONTENIDO PENSAMIENTO ..................................................................................................................... i DEDICATORIA .................................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ iii TAREA TÉCNICA ................................................................................................................ iv CAPITULO 1. Estructura y Descripción de la operación de un receptor de pantalla plana LCD, LED O PLASMA a partir de un diagrama de bloques………………………………11 1.1 Estructura y Funcionamiento de un Receptor LCD…………………………..…11 1.2 Fuente de Suministro………………………………………………………...…..13 1.3 Sección Analógica……………………………………………………………….16 1.4 Sección Digital…………………………………………………………………..16 1.4.1 Codificador………………………………………………………………….17 1.4.2 Desentrelazador………..…………………………………………………….17 1.4.3 Escalador…………………………………………….………………………..19 1.4.4 LVDS……………………………………………….………………………...21 1.5 Sistema de control………………..……………………………………………...25 1.6 Inversor………………………………………………………………………….25 1.7 Panel LCD...…………………………………………………………………….28 1.7.1 Matriz Pasiva y Matriz Activa………………………………………………..28 1.7.2 Funcionamiento……………………………………………………………….29 CAPITULO 2. Descripción del funcionamiento de las partes de un receptor moderno………………………………………………..…………………………………...33 2.1 Fuente de Suministro……………………………………………………………33 2.2 Unidad Central Digital (CBA)………………………...………………………..37 2.2.1 Sintonizador………………………………………………………………38 vi 2.2.2 Circuito de Audio…………………………………………………………38 2.2.3 Entrada HDMI…………………………………………………………….39 2.2.4 Regulación de voltaje para el integrado IC3005………………………….39 2.3 Unidad de Control Remoto (Function CBA)…………………………...………40 CAPITULO 3.Firmware, modos de servicio y fallas en receptores modernos………….....48 3.1 Procedimiento de actualización del FIRMWARE……………………………...48 3.2 Modo de Servicio………………………………………………………………50 3.3 Fallas más Frecuentes en los TV LCD…………………………………………51 3.3.1 Inversor……………………………………………………………….…52 3.3.2 Lámparas CCFL…………………………………………..……………..52 3.3.3 Diagnostico del inversor y las lámparas…………………………………53 3.3.4 Fallas de las lámparas CCFL……………………………………………53 3.3.5 Fallas de imagen………………………………………………………..53 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones………………………………………………………………………..……56 Recomendaciones………………………………………………………………………..57 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICA……………….……………………………………..58 vii INTRODUCCIÓN En la actualidad el número de receptores de TV de pantalla plana que utilizan transductores de imagen del tipo LCD, LED y Plasma se ha incrementado a una velocidad vertiginosa en el país y es que debido al desarrollo tecnológico, los receptores de pantalla TRC han ido desapareciendo de la mayoría de los mercados. Desde el punto de vista técnico esto constituye un desafío para los ingenieros y técnicos dedicados al mantenimiento de este tipo de equipo electrodoméstico, ante todo por el hecho de que la estructura del receptor ha cambiado de manera casi radical en lo que al procesamiento de la señal se refiere. Los televisores actuales prácticamente se han fusionado con las computadoras. Este es un aspecto importante para analizar en el momento de encarar su reparación, pues un televisor actual es nada más que una computadora dedicada a la televisión. Partiendo de este principio, sería bueno hacer una comparación entre ambos, para conocer la relación directa que tienen ambas tecnologías. Como veremos las similitudes son enormes, y su reparación debe ser encarada con los mismos principios de la informática, es decir reparar tanto la parte física (Hardware) como la parte virtual (Software). Ahora debemos aclarar que si bien las tecnologías en televisores actuales son similares, estas guardan ciertas diferencias que debemos tener presentes.[1] Tabla No 1 Similitud entre una computadora y un TV LCD COMPUTADORA TELEVISOR ACTUAL Motherboard Mainboard (tarjeta principal) Fuente de alimentación conmutada Fuente de alimentación conmutada Tarjeta de video Escalador de video (chip BGA) Monitor digital de video Pantalla LCD, LED o Plasma Sistema Operativo Firmware y aplicaciones Puertos y acceso a Internet Puertos USB, HDMI y acceso a Internet viii La estructura de un receptor moderno se reduce a dos tarjetas independientes:la unidad central MainBoard y la de potencia o fuente de suministro. El empleo de componentes especializadas en ambas tarjetas, el uso de elementos del tipo SMD en la mayoría de las ocasiones con especificaciones técnicas que se alejan en gran medida de las que poseen los receptores del tipo TRC, demanda de un alto nivel de actualización que garantice la comprensión de los circuitos que lo conforman y su incidencia en el funcionamiento del equipo para poder realizar un diagnóstico eficiente ante una falla técnica. Por ejemplo, en los receptores con pantalla del tipo TRC el procedimientos de encendido se basa en activar el circuito de alto voltaje, todo esto lo hace el receptor desde el estado de espera o el conocido por los ingenieros como STANDBY, es decir, el receptor en esta situación está disponible para ser energizado a través de un control remoto o manual. La forma de activar el alto voltaje se puede realizar a partir de varios estados de espera, por ejemplo, en el televisor LG modelo CP20A30 en el estado de espera el voltaje de la fuente de suministro esta presenta en el circuito de alto voltaje y el hecho de pasar al de encendido solo requiere la llegada de la excitación horizontal. En otros modelos no es así, un relé es activado para energizar la fuente de suministro. En otros modelos más sofisticados, como los de marca Phillips, Sharp y Panasonic, el excitador horizontal está trabajando en el estado de espera y al encendido se llega cuando se aplica voltaje de suministro al circuito de alto voltaje. Estos procedimientos de encendido, aunque parezcan sencillos le dan al técnico una metodología para analizar el receptor ante una posible falla. Otro detalle de suma importancia utilizado en los receptores convencionales del tipo TRC es la unidad de memoria que puede estar en una EPROM destinada tal fin o en un microprocesador con una programación definida. En estos casos toda la operación de encendido y operación del receptor están definidos por la programación y en muchos casos las fallas son producto de errores en el contenido de la memoria del receptor. En Internet en algunos casos se puede tener acceso al contenido de estos programas que pueden ser introducidos a nuevas memorias con ayuda de programadores destinados al efecto. En la práctica, ante cualquier cambio de pieza que no se corresponda con la original pues el técnico tiene la posibilidad de a través del modo de servicio hacer la corrección adecuada ix para que el receptor se observe y escuche correctamente. Un aspecto de carácter técnico que diferencia un tipo de receptor de otro es el procedimiento de exploración o barrido de la imagen, en el receptor del tipo TRC es necesario el uso de dos componentes para lograr esto: el TFB o transformador de flyback y el yugo de deflexión o yoke. El primero necesario para generar un alto voltaje capaz de iluminar la pantalla y el segundo para lograr el barrido horizontal y vertical del haz electrónico, al que se aplican unas señales que deben ser generadas por circuitos horizontal y vertical. La tecnología aplicada al diseño de receptores de televisión se ha visto en la última década afectada por la aplicación de las técnicas de procesamiento digital de las señales, que ha convertido un receptor analógico convencional en una computadora de propósito muy específico con una variedad altísima de valores añadidos. En nuestro país se comercializa este tipo de receptor sin tener en cuenta los que traen del extranjero por otras vías .La modificación tecnológica del receptor obliga a un análisis más profundo para comprender su operación, en donde el software que involucra puede provocar innumerables fallas en la mayoría de los casos más complejas que los que se presentan en los receptores convencionales que no son apreciadas por los técnicos de bajo nivel de preparación. Esta situación nos compromete a desarrollar un material con el apoyo de instituciones que se dedican a este servicio que contribuya a la comprensión de la tecnología aplicada en los receptores actuales, incluyendo aquellos totalmente digitales, de suma importancia para los técnicos que laboran en esta rama y al mismo tiempo disponer de un material que apoye su estudio en la asignatura Fundamentos de TV. Los materiales publicados en la bibliografía convencional carecen de matices prácticos, capaces de ofrecer una visión al técnico de la especialidad de la correcta operación de estos receptores, sus componentes más utilizadas y la forma de abordar una situación compleja de reparación. En este sentido no existen antecedentes sobre el enfoque que se pretende hacer en el trabajo que en cierto modo reviste una alta componente didáctica. Para lograr los resultados que se pretenden nos hemos planteado los siguientes objetivos: Objetivo general Desarrollar un material donde se brinde a los técnicos de alto nivel las herramientas necesarias para la comprensión del tratamiento de la señal de TV en estos receptores x tomando como referencia el procesamiento que se realiza en un receptor analógico convencional Objetivos Específicos � A partir de un esquema en bloque comparar las estructura entre el receptor analógico convencional y los actuales indicando donde radican las diferencias y forma de analizar las diferencias variantes que utiliza el fabricante � Hacer un análisis profundo del procesamiento en los receptores actuales para la presentación de la información visual en las pantallas de diferentes tipos :LCD ,LED y Plasma � Recopilar los diferentes formas de software utilizado en los receptores modernos y las posibles fallas que provoca un defecto en la programación, así como la solución al mismo � Confeccionar un material por capítulos que describa en forma didáctica el cumplimiento de los objetivos planteados El trabajo quedara conformado de la siguiente forma: � Introducción � Capítulo I: Estructura y descripción de la operación de un receptor pantalla LCD, LED o Plasma a partir de su diagrama en bloques � Capítulo II: Descripción del funcionamiento de las partes de un receptor moderno � Capítulo III: Firmware, modos de servicio y fallas en receptores modernos � Conclusiones � Recomendaciones � Bibliografía 11 CAPITULO 1 - Estructura y Descripción de la operación de un receptor de pantalla plana LCD, LED O PLASMA a partir de un diagrama de bloques 1.1 Estructura y funcionamiento de un Receptor LCD Antes de iniciar el estudio del diagrama en bloques que conforman los receptores de TV modernos, resulta de vital importancia por un problema lógico de antecedentes hacer una breve comparación entre su análogo más antiguo, donde no existe procesamiento digital de la imagen, así de esta forma comprobaremos los aspectos en los que existe una analogía entre ambos que nos ayude a una mejor comprensión. En la figura 1.1.1 se presenta un esquema en bloques de un receptor analógico que posee el mayor grado de integración, se corresponde con el modelo ATEC-HAIER de21”. Fig. 1.1: Receptor TV analógico La operación de cada bloque es muy conocida y solo vale la pena comentar que en un solo bloque denominado Super-Tuner se agrupan los circuitos discretos del sintonizador, microprocesador, croma y memoria utilizados de manera independiente sobre el PCB en otros modelos de receptores. Veamos cómo se realiza el procedimiento de encendido a partir de este moderno esquema en un receptor de este tipo. Para que el receptor encienda a partir de la condición de espera o Standby es imprescindible que se active la fuente de alto voltaje que radica en el circuito de deflexión horizontal. Esto se puede realizar de varias maneras: 12 1. El oscilador horizontal es activado estando el voltaje que se aplica al transformador de flybackactivado. 2. El voltaje aplicado al transformador de flyback es activado después que el oscilador esta activo en el estado de Standby. 3. Ambos oscilador horizontal y voltaje aplicado en el transformador de flyback son activados de manera simultánea. Como se nota, el encendido de un receptor analógico está condicionado a la activación del circuito de flyback encargado de suministrar el alto voltaje al TRC, la forma de hacerlo está en dependencia de la marca y modelo. En la siguiente figura se presenta un esquema en bloques general de un receptor de TV moderno. [2] Fig.1.1. Receptor TV LCD HP L/R LED IR CONTROL VIDEO/AUDIO 8v/18v 5v/7v 12v/24v Decodificador video ESCALADOR LVDS PANEL LCD INVERTER Micro CODIFICADOR CONVERT A/D DESENTRELAZADOR SECCION ANALOGICA FUENTE RF S -VIDEO CVBS Panel LCD Micro Lvds Escalador C/A 3.3v/5v Inverter Procesador /audio ALIMENTACION PC HDTV RF 13 1.2 Fuente de suministro La fuente de suministro está conformada por un bloque independiente dentro del receptor y al igual que en los receptores del tipo TRC tiene como función generar los voltajes necesarios para la correcta operación del receptor. Un detalle interesante es que la fuente de suministro en estos receptores generan todos los voltajes necesarios incluyendo el de los circuitos inversores cuya función es proveer la iluminación de la pantalla. Es ya un criterio extensamente utilizado la generación de un voltaje de 3.3 volt para energizar los micros y algunos circuito adicionales, a diferencia de los 5 volt que se encuentran generalmente en los receptores del tipo TRC. Todas las fuentes utilizadas en los receptores modernos son del tipo conmutada y en algunos aspectos cambian la filosofía de diseño con respecto a su versión en los receptores del tipo TRC. Ante todo se nota que las estructuras de las fuentes actuales, incluyendo las de los TRC dividen el esquemático en dos partes, una denominada HOT (caliente) donde de alguna manera está presente el voltaje de alimentación de línea AC, por tanto se recomienda tener cuidado y la parte COLD (fría) donde se puede trabajar con más seguridad en el proceso de medición. A la parte caliente llega el voltaje AC de la línea que en este caso por ser una fuente auto volt puede ser lo mismo 110V AC que 220V AC, la primera conexión a línea son los llamados filtros de línea que en estos receptores suelen ser dos en cascada a diferencia de los receptores del tipo TRC que solo tienen uno. Estos filtros son enrollados sobre un núcleo de ferrita en combinación con un capacitor que tienen como función evitar que cualquier variación que se produzca en la línea afecte la operación del receptor, sobretodo la imagen. Cuando se conecta o desconecta cualquier elemento eléctrico, es normal que se produzcan picos de tensión que se transmiten a través de la red eléctrica, o a través del aire, en forma de campos electromagnéticos y en ocasiones el ruido producido distorsiona la imagen. Este tipo de filtro llamado EMC (compatibilidad electromagnética) con la estructura explicada siempre será encontrado a la entrada de la línea AC justamente después del fusible. Su estructura básica se ilustra en la siguiente figura. [3] 14 Fig. 1.3. Filtros de línea Para conseguir las diferentes tensiones los fabricantes suelen recurrir a dos fuentes distintas o incluso a veces hasta tres en varios modelos, en televisores pequeños la fuente suele ser muy sencilla pero en televisores de más de 21´´ muchos traen una fuente muy sofisticada la cual está conformada por tres Sub-fuentes: [4] � Sub-fuente de Standby � Sub-fuente PFC � Sub-fuente 24V Fuente Standby: Sirve para iniciar la operación del equipo, alimenta al circuito de control (MainBoard) se utiliza para conseguir los 5V y los 3V3 para la alimentación del microprocesador y de la eeprom, esta funciona de modo continuo, es decir, esta fuente funciona siempre, tanto cuando el TV está funcionando como cuando está en Standby. Esto se hace para que el micro esté siempre alimentado y con el mando a distancia podamos sacar el TV de Standby. La única manera de parar esta fuente es desconectándola de la red general o pulsando el interruptor general si existiese. Esta fuente suele ser de bajo consumo ya que la corriente consumida por el micro es despreciable. Fuente PFC: Sirve para reforzar a las fuentes de Standby é Inverter en el modo de potencia. Esta fuente solo se activa cuando sacamos el TV de Standby. Esto se consigue mediante la línea POWER ON, también se puede encontrar como P_ON, SUPLY_ON ó PS_ON, y suele venir rotulado en la placa de circuito impreso. Normalmente cuando el TV está en Standby la línea POWER ON suele estar a nivel bajo y cuando encendemos la TV se pone a nivel alto, sobre 3V. Una vez que activamos esta línea se activa el 15 optoacoplador de esta fuente a través de un transistor o varios y la fuente empieza a funcionar. Fuente Inverter o 24V: La más potente, produce los 24V para el inversor, sus componentes generan más calor ya que es la que tiene que ofrecer mayor potencia, esto es así porqué inverter junto con las lámparas CCFL consume del orden de 4 a 6 Amperios dependiendo del tamaño de la pantalla y del número de lámparas que incorpore. Esta fuente no funciona cuando está el TV en Standby y solamente se activa cuando el POWER_ON se pone a nivel. Esto sería un ejemplo con tres fuentes incorporadas en el módulo POWER SUPPLY. En el caso de utilizar solamente dos fuentes, cosa por la que optan algunos fabricantes, la fuente de 12V se elimina y es la fuente de Standby o de 3V3 la que incorpora una salida más para obtener los 12V. Fig. 1.4. Fuente LCD conformada por tres sub-fuentes En general desde el punto de vista circuital la estructura de la fuente conmutada en un receptor moderno es idéntica a la de uno del tipo TRC, con la diferencia que en nuestro caso también se incluye la alimentación de los circuitos inversores usados para iluminar la pantalla. Un detalle muy importante lo constituye la diversificación de componentes del tipo SMD que nos encontramos en las fuentes, que no dependen solo del fabricante sino también del modelo lo que hace muy difícil su reparación. Para finalizar la 16 experiencia práctica ha demostrado que alrededor del 85% de las fallas de estos receptores radica en el bloque de la fuente de suministro. 1.3 Sección analógica El procedimiento que se realiza en la que hemos denominado sección analógica es similar al que se ejecuta en un receptor del tipo TRC. Las señales de entrada que arriban a esta sección son muy conocidas, tal como se indican: RF TV, video o audio externo, circuito de recepción de remoto y los controles de acceso por parte del usuario, podrían existir otras pero estas son las más comunes. Esta sección se encuentra en lo que los técnicos denominan la tarjeta principal (Mainboard) y es generalmente a excepción del sintonizador que es un elemento perfectamente identificable, parte del circuito integrado principal del receptor. Aquí la señal de RF se procesa de la misma manera a la que hace un receptor del tipo TRC, un procedimiento de recuperación de la señal de video en banda base y el audio. La señal de video se puede procesar en varios formatos, video compuesto, S-video o CVBS. El audio generalmente en formato estéreo. En esta unidad se encuentra el circuito que gobierna las señales de mando que el usuario desea realizar, ya sea usando el control remoto o de manera manual a través del teclado y de la misma manera que en un receptor del tipo TRC dispone de un microprocesador interno y una memoria. [2]1.4 Sección digital Esta es la parte del receptor moderno que hace la diferencia con respecto a uno del tipo TRC, a partir de este punto se realiza un procesamiento totalmente digital de la señal de video y consta de los siguientes procesos: � Codificador � Desentrelazador � Escalador � LVDS Vale aclarar que en muchos TV LCD todos los bloques de esta sección vienen incorporados en una plaqueta llamada “scaler” [2], en cambio en otros TV estos son procesados por un solo integrado ó “Chip” que se encarga de todo el proceso digital de la señal. 17 1.4.1 Codificador El primero paso lo constituye el codificador. Aquí tomando como referencia los conceptos básicos de digitalización de la señal de video y las normas establecidas se realiza un procedimiento de muestreo del tipo 4:2:2, tomando como frecuencia para la señal de luminancia de 13.5 MHz y 6.75 MHz para las señales de crominancia. [5] 1.4.2 Desentrelazado El formato entrelazado es empleado en los actuales sistemas de televisión TRC permitiendo la reducción del ancho de banda de la señal a transmitir, pero en la tecnología LCD este proceso ya no efectivo por las diferentes desventajas que presenta en el proceso de información visual, por lo tanto estos dispositivos realizan un barrido progresivo mediante un proceso bastante complejo en el cual toman la señal entrelazada y la transforman en progresiva lo que comúnmente se conoce como Desentrelazado. El dispositivo encargado de realizar esta función está equipado con un software capaz de realizar complejos algoritmos matemáticos, uno de los software empleados es Motion Adaptive [2], esta técnica está basada en un proceso de interpolación, que no es más que muestrear la información de un campo 262.5 líneas de video digital guardarlos en una memoria de forma entrelazada para después leerlo en forma progresiva obteniendo las 525 líneas (NTCS) de un cuadro completo. De hecho tiene una gran ventaja ya que en cada cuadro genera grandes cantidades de bits y al usar este método se puede lograr la misma imagen con una menor cantidad de información, logrando que reduzca el ancho de banda de la señal transmitida sin afectar la calidad de las imágenes. Dentro de la interpolación los métodos más comunes que existen son: [6],[7] � Interpolación temporal � Interpolación espacial Estos métodos se basan en técnicas de redundancia, estadísticas y probabilidades mientras se realiza la secuencia de repetición de campos de la imagen, siendo capaz de codificar las semejanzas y diferencias para poder usarlas en el resto del flujo de video. Los dos tipos dependen en gran medida del grado de movimiento de la imagen el cual es imprescindible pues esto disminuye errores y optimiza todo el proceso. Por ejemplo, si tenemos una imagen aérea de un partido de fútbol las imágenes que no generan movimiento (campo de fútbol), en este caso la interpolación temporal detectará todas 18 imágenes estáticas, en estas imágenes generalmente hay una gran cantidad de píxeles con igual color e intensidad lo que permite completar la imagen a partir del campo anterior. En cambio la interpolación espacial realiza un proceso diferente, identifica toda imagen en movimiento (jugadores), pero a diferencia de la temporal no puede tomar la información de las líneas del primer campo ya que no son fiables y para hacer el proceso tiene que tomar la información del campo actual. En muchos métodos de interpolación la resolución es un precio a pagar muy alto pero estos softwares no solo realizan la interpolación sino incrementan la resolución de imágenes en todas las áreas que sean posibles como se muestra en la figura.1.5 Fig.1.5. Píxeles que participan en el proceso de aumento de la Resolución Este proceso cuenta con dos fases, durante la primera se interpolan los píxeles de las nuevas columnas y filas, que se muestran con los símbolos ‘c’ y ‘f’ respectivamente. Por ejemplo, para interpolar el píxel ‘f’ sombreado en gris se utilizan los pixeles originales {A, B, C, D, E, F} y {A, B, D, E, G, H} para el píxel ‘c’ en negro. Los píxeles mostrados con el símbolo ‘fc’ son interpolados en una segunda fase utilizando como entrada los cuatro píxeles originales y los cuatro píxeles interpolados en la fase previa más cercanos. El resultado final se obtiene como el valor medio de los resultados obtenidos al aplicar el algoritmo en los 3+3 píxeles de las líneas superior e inferior, y los 3+3 píxeles de las columnas más próximas. 19 Aunque la interpolación temporal se describa generalmente para imágenes estáticas también se puede analizar en imágenes en movimiento. Cuando se genera una imagen de video esto se decodificara en varios campos consecutivos como muestra la figura.1.6 Fig.1.6. Secuencia de campos de la señal de video a 60mhz (NTCS) Si se analiza el trayecto de la imagen del campo 3 hasta el campo 6 como puede observarse muchos de los píxeles que componen el perfil del coche han cambiado notablemente de posición espacial a lo largo de esta ventana temporal de cuatro campos. Esto conduciría a pensar que en esta secuencia no existe repetición alguna de campos. Pero tal y como ilustra la figura esta conclusión es totalmente errónea ya que los campos 4 y 5 son iguales. El interpolador temporal evalúa la similitud entre dos de los tres campos que componen la ventana temporal y se determina si se debe utilizar el píxel del campo anterior, el píxel del campo posterior, o si debe realizar una interpolación entre ambos valores. 1.4.3 Escalador Este circuito realiza un cálculo requerido para adecuar las muestras de la señal al tipo de pantalla que posee el TV, generalmente la pantalla posee más píxeles que los necesarios porque la mayoría de los casos es adecuada para señal HD y tal vez le estamos haciendo trabajar con señal de video compuesto . Para resumir la función de este bloque supongamos un ejemplo de carácter práctico y a la vez didáctico, donde tengamos una pantalla de 1600x1200 pixeles y una entrada con un nivel de resolución de 800x600 pixeles, esto para que la cuenta sea sencilla. Esta señal de entrada digitalizada es guardada en una memoria, lógicamente este contenido está por debajo del que se requiere por los pixeles que conforman la pantalla, que hace 20 entonces el escalador?, realiza un trabajo de compatibilización consistente en repetir el valor de la muestra tomada en un valor determinado de la memoria dos veces, es decir, es como si la longitud del píxel se duplicara en longitud, esto lo hace en una fila, repite de nuevo la información en la fila que le sigue, de tal manera que ahora es la altura del píxel la que se duplica. De esta manera se adapta la información de una señal digitalizada de 800x600 pixeles a una de 1600x1200 pixeles.[2] Si ocurre lo contrario, es decir, si la pantalla es de 400x300 pixeles y la entrada con una resolución de 1600x1200 pixeles entonces ocurrirá lo contrario, es decir, tendrá que realizarse una técnica de compresión de información, en este caso se toman las muestras de los dos primeros pixeles de la primera línea y los dos primeros pixeles de la segunda línea, se realiza un procedimiento donde se promedia el valor y se reduce en un cuarto que es el aplicado al primer píxel de la pantalla de menor resolución. Fig.1.7. Imagen Escalador Pero que sucede cuando el factor no es un numero entero, es decir 720X576 en una pantalla 1024X768. El CI deberá hacer una serie de operaciones para acomodar la señal a la pantalla tomando la decisión de la cantidad de píxeles que va a encender por dato de entrada. . Fig. 1.8 Escalado en pantallaLCD 21 En la imagen de la izquierda se muestra la letra "m" a una resolución de 1600 x 1200. Al disminuir la resolución hasta 1024x768 (imágenes centrales con distintos tipos de escalado) el tamaño de los píxeles aumenta en un factor de 1.28. En la imagen de la derecha el factor de escalado es de 2 para una resolución de 800x600.[8] Por lo general la situación de máxima resolución se da cuando el tamaño de los píxeles es el más pequeño posible. Este tamaño mínimo está determinado por las características físicas de la pantalla. En las pantallas con estructura matricial (TFT y PDP) la resolución máxima es la que corresponde al número de píxeles físicos de la pantalla (es decir, al número de celdas que forman la estructura matricial de la pantalla). En este caso, cuando se desea trabajar a una resolución inferior, el tamaño del píxel debe aumentarse ya que la imagen que se muestra debe escalarse a la nueva resolución de la pantalla. En este bloque, en función del procedimiento que se realice se ajustan los valores de las frecuencias de barrido horizontal y vertical. 1.4.4 LVDS Se denomina así al arreglo salido de la abreviatura LOW VOLTAGE DIFFERENTIAL SIGNAL, una técnica o protocolo que consigue la manera de comunicar datos usando voltajes muy pequeños pero con una gran capacidad para procesar y enviar un alto volumen de información.[1] Una de las ventajas de este protocolo es que permite una alta velocidad de transferencia de datos, alrededor de los 80 MHz, lo que lo hace conveniente para manejar el flujo de información de las señales de color, sincronismo y reloj. Consta de dos partes básicas: un transmisor y un receptor. El transmisor forma parte de la tarjeta principal, mientras que el receptor se ubica en el panel o pantalla. Una estructura simple que ayuda a su comprensión se presenta en la siguiente figura.1.8 Fig.1.8 Partes básicas de un LVDS 22 Una forma más detallada se muestra, en donde se nota que el valor del voltaje de alimentación es del orden de los 3.3V a 5V, típico en estos receptores. Fig.1.9 Transmisión de pares cruzados en un LVDS En este caso se indica que hay cuatro elementos, en este caso MOSFET operando en una estructura tipo puente, donde la conducción se realiza por los pares que se encuentran cruzados, de esta manera la corriente en un momento fluye en un sentido y en otro en el contrario, esto evita que cualquier interferencia externa influya sobre la calidad de la imagen. Una vieja concepción que los circuitos electrónicos explota la configuración diferencial típica. En la siguiente figura se presenta la conducción del par formado por T1 y T4.[1] Fig.1.10 Transmisión de pares cruzados en un LVDS Ahora bien, como es que esta tecnología logra la transferencia de información entre la tarjeta principal y las señales de color R, G y B, las de sincronismo y control, más el reloj de bits, recuerde por solo poner un ejemplo sencillo que si la pantalla tuviese un 23 arreglo de 640 filas y de 2160 columnas, excitar cada píxel de manera independiente resultaría una tarea imposible por la gran cantidad de cableado que se hubiese requerido. Mediante un arreglo adecuado se puede transmitir una gran cantidad de información con un número relativamente pequeño de pares de cables, en la siguiente figura se presenta una forma de como se logra en los receptores modernos. Fig.1.11. Transmisión LVDS filas y columnas Como se observa un transmisor puede de forma simultánea excitar a más de un receptor, si ahora este concepto lo trasladamos a una estructura conformada por columna y filas quedaría como se indica en la figura. Fig.1.12 Diagrama de la transmisión de datos hacia una pantalla LCD Como se nota en la figura estamos en presencia de un arreglo completo de una pantalla del tipo LCD estándar. En la siguiente figura se presenta el momento en que se realiza una acción de transmisión y recepción. 24 Fig.1.13. Transmisión de datos hacia los circuitos excitadores de fila y columna de la pantalla La línea verde indica cuales han sido las filas y columnas seleccionadas, este proceso se realiza luego a una alta velocidad de transmisión tal y como se había explicado anteriormente. Aquí surge una interrogante, cual fila y columna es la que ha sido objeto de selección. Ahora solo falta seleccionar al píxel que le corresponde la información enviada. Para ello junto con la información se envía un código de posición. Primero se envían los datos de posición, es decir que píxel será activado y que integrado de columna maneja ese pixel y con el grado de intensidad determinado. Luego se excita el integrado de fila para que finalmente se produzca el encendido. Es importante aclarar que los IC de fila solo necesitan saber que fila es la que se activa, mientras que los de columna activan el píxel seleccionado y atendiendo a la altura del pulso la intensidad del píxel. En la figura 1.14 le mostramos una conexión con cables trenzados y cintas flex, los cuales manejan un flujo de 8 bit para cada color RGB. Fig.1.14: Cinta Flex y Pares de Cables Trenzados 25 1.5 Sistema de Control La etapa de Control del Sistema es el “cerebro” del TV, debido a que controla todas las funciones del equipo, los dispositivos encargados de este proceso son microprocesadores que se encargan del control del sintonizador (TUNER), el control de la etapa de Procesado de Audio , el encendido y apagado de secciones, el paso o bloqueo de señales, el control de la fuente luminosa de la pantalla de TFT-LCD (luminosidad del backlight), la activación de la alimentación de la pantalla TFT-LCD mediante una serie de señales de control generadas a partir de las órdenes proporcionadas por el usuario desde el teclado o el mando a distancia. Esta etapa también se encarga de otras funciones como la adquisición y decodificación del teletexto, la temporización, la memorización de preferencias personales, la memorización de los datos relacionados con el canal (frecuencia), la gestión de los menús de usuario y de servicio, generalmente es un circuito de alta escala de integración.[9] 1.6 Inversor (Inverter) Cualquier receptor moderno requiere de una luz independiente para que la imagen ser pueda ser vista por el ojo. Actualmente existen en el mercado dos maneras posibles de producir esa luz, una es con lámparas de cátodo frio (CCFL) y la otra con diodos emisores de luz. Es lo que se conoce técnicamente como luz trasera o backlight. En el caso de la luz producida por lámparas de cátodo frio (CCFL) es necesario un voltaje alto de corriente alterna producido a partir de un voltaje de corriente directa, la fuente que realiza ese trabajo se le denomina inversor. La frecuencia del voltaje de alimentación aplicada a las luces del backlight lo suficientemente alta para evitar cualquier interferencia externa. Básicamente las componentes que conforman un inversor son: transformador, MOSFET y circuito integrado o de control. En cualquier texto de Electrónica Industrial es muy común encontrarse esquemas de circuitos inversores, con la diferencia que los casos que se discuten se utilizan en la generación de voltajes AC de baja frecuencia (60 Hz). Un circuito típico construido sobre la base de transistores del tipo BTJ se presenta a continuación. En los terminales de salida 5-6 y 1-2 están presentes los voltajes de alta frecuencia que son aplicados a las lámparas. Es importante aclarar que conjuntamente con el inversor existen unos circuitos adicionales que tienen como objetivo controlar el voltaje de 26 suministro del inversor y la corriente que circula por las lámparas, ambos circuitos reciben el nombre de OVP y OCP.Para su operación se toman muestras de la corriente de salida que circula por las lámparas con un circuito adicional. Un ejemplo sencillo es el que se ilustra a continuación en la figura. Fig.1.15. Inversor conformado por Transistores BJT En el caso de las lámparas CCFL su resistencia disminuye a medida que se calientan, lo que hace que la corriente a través de las mismas aumente provocando un embalamiento que de no ser controlado llega a destruir las lámparas. El circuito que se ilustra toma a través de un resistor de bajo valor una muestra de la corriente que circula por la lámpara y de esa manera usando un circuito de control se puede manejar el de suministro del inversor y de esa manera la corriente través de la lámpara. Un ejemplo es el circuito que se muestra: Fig 1.16. Inversor conformado por Transistores Mosfet 27 En la práctica existe un alto grado de integración aplicado al diseño y construcción de los inversores utilizados en los receptores modernos, dando lugar a diferentes topologías que son ampliamente utilizadas, una de ellas es la familia del tipo OZ. En la siguiente figura se presenta un ejemplo de aplicación. Donde una descripción de sus terminales:[10] ENA: Se encuentra (pin 10) esta es la entrada de la señal ON/OFF es decir este se habilita con un voltaje de 2-5V y deshabilita con voltajes menores de 1V VIN (pin2): Cuando el micro de la orden de arranque se le suministran 12-24V en dependencia del tamaño del panel. DIM (pin 4): La señal PWM DIM es la señal de brillo, en realidad por esta no le podemos regular las lámparas, es el micro de la placa principal quien se encarga de esta función. Para tener una idea más clara de lo que estamos tratando pondremos un ejemplo. Si usted está frente a su TV viendo cualquier material televisivo notara que cada imagen tiene diferentes niveles de brillo y en ese momento es donde entra la función del micro que es capaz de calcular la intensidad que necesitan de las lámpara mediante un voltaje aplicado, en dependencia de lo que entregue dará más brillo o menos brillo a los tubos, en este CI en particular tiene un rango de 0.2-1.6V (1.2V min de brillo, 1.6V máximo brillo),si conectamos esto a un osciloscopio veremos un pulso que varía su amplitud según la imagen que se está observando Una de las funciones más importantes de este circuito son sus protecciones, por ejemplo los tubos como ya conocemos no encienden rápido sino que necesitan arranque suave a lo que se le puede llamar un tiempo de encendido. Cuando los tubos comienzan su periodo de encendido el voltaje de los transformadores es censado por VSEN (pin6),el TIMER(pin 3) por su parte es como un temporizador de protección que detecta cualquier anomalía que pueda suceder, si en el momento de arranque estas no logran encender el voltaje en el TIMER tomara un voltaje máximo (3V) lo cual hará que el CI se apague, .Cuando sucede una elevación de voltaje ó corriente también serán controlados por OVP y OCP (pin 5) los cuales activaran la función del TIMER haciendo que este deshabilite el CI. En general todo el control de CI es tomado a la salida de lámparas ya que en estas salidas los voltajes son pequeños y fáciles de manejar además son una muestra fiel de todo el proceso, estos voltajes y corrientes por diferentes circuitos rectificadores para convertirlos en DC uno para controles de corriente y otro para controles de voltaje por si alguna lámpara llega abrirse o desconectarse. 28 1.7 Panel LCD El panel puede ser del tipo LCD, LED o Plasma, los dos primeros son los más empleados y en los que concentraremos nuestra discusión Las pantallas LCD son provenientes de dos campos, la electrónica TFT y la química y cristalería LCD, estas pantallas actualmente son muy difundidos en el mercado ya que permiten la información de datos con gran calidad, logrando la introducción de esta tecnología en todo tipo de equipo debido a sus características y bajo consumo dándole un impulso a las tecnologías de la información y la comunicaciones [11] Las moléculas de cristal líquido no emiten luz., para que el píxel se active es necesario una fuente de luz, que se sitúa en la parte posterior del LCD. En la actualidad los LCD se diferencian en varios tipos de iluminación como la: reflectiva, y la transmitida La iluminación reflectiva no se utiliza en los receptores modernos, básicamente este método utiliza una fuente de luz externa para trabajar y consiste en la colocación de una superficie reflectante de esta manera la luz que nos permite ver el panel es producto de la reflexión de la luz ambiente en el fondo del LCD. Un ejemplo de esto es el reloj donde los números aparecen en los electrodos que generan una corriente, la cual hace que las moléculas de cristal líquido se alineen y no dejen pasar la luz. La ventaja es que no necesita una fuente de voltaje y por tanto no influye en el consumo del aparato. Como desventaja, depende fuertemente de la luz ambiental y del ángulo de incidencia de la misma. La iluminación transmitida o backligth es la usada en pantallas de TV, monitores, ordenadores portátiles etc. su característica es la utilización de tubos fluorescente (CCFL) ó LEDs en la parte trasera del panel, esta es la encargada de distribuir uniformemente la luz para asegurar la iluminación en cualquier punto de la pantalla y proporciona un buen contraste y definición en la misma 1.7.1 Matriz Pasiva y Matriz Activa Las pantallas de LCD se pueden subdividir en dos grupos, dependiendo de cómo se direccionan los píxeles individualmente de esto se deriva dos tipos de direccionamiento: � Direccionamiento por matriz pasiva � Direccionamiento por matriz activa 29 Pasiva: Consiste en una serie de filas de electrodos situados por encima y debajo de la capa LCD. Esta se excita aplicando una tensión en la intersección de los electrodos específicos verticales de la señal y los electrodos específicos de exploración o escaneo horizontal Tiene la desventaja que al incrementarse la cantidad de filas y columnas, se crea un efecto campo, activando parcialmente los píxeles circundantes a uno activo, creando un efecto de imagen fantasma Activa: Está compuesto por transistores llamados en inglés thin film transistores (TFT). Son pequeños transistores y condensadores que trabajan en forma de matriz en un sustrato de vidrio. En esta matriz los TFT se pueden activar individualmente, provocando el efecto Freedericksz [12] en cada píxel sin afectar a los demás píxeles. Este tipo de matrices no sufren las limitaciones de las pasivas (efecto fantasma), pero requieren una retroiluminación mayor ya que el TFT no es muy transparente. Fig.1.17. Pixeles con sus TFT agregados 1.7.2 Funcionamiento Es importante el tratamiento o proceso de excitación a que son sometidos los receptores de pantalla plana cualquiera que fuese su principio constructivo: LCD ó LED. Como ya se ha explicado anteriormente la estructura de una pantalla plana se asemeja a una del tipo matricial donde tendremos filas y columnas, donde los pixeles de la filas son excitados con una tensión positiva y los pixeles de la columnas con una tensión negativa, cada pixel está compuesto por tres subpíxeles llamados dots uno para cada color. Lógicamente la cantidad de conexiones a la pantalla estará determinada por el número de píxeles de la matriz, donde habrá tantas conexiones como filas y columnas tenga la pantalla. En cierta medida esto nos ayuda a comprender la razón del cable de multiconexiones (LVDS) que se conecta a la pantalla desde la tarjeta principal. 30 Si observamos en la figura.1.17que en el circuito completo de cada celda con el transistor agregado sólo existen dos terminales, el X y el Y. No hay modo que se encienda una celda anexa si su terminal Y está a potencial de masa o si su terminal X no tiene tensión aplicada. Si un transistor está abierto ese píxel no puede opacarse ni mucho ni poco, sencillamente queda deshabilitado. Así se crea una jerarquía de píxeles llamada subpíxeles o "dots" de modo que cada tres subpíxeles contiguos se crea un verdadero píxel de color. Ahora que hay absoluta independencia entre un píxel y el píxel adjunto no hay peligro de que se produzcan mezclas de colores.,[2] Otro tema importante que debemos tener en cuenta en el proceso de exploración es el fenómeno de persistencia que realiza este tipo de pantalla ya que esta carece de fósforo y en las pantallas TRC se logra este proceso por bandas de 3 tipos de diferentes de fosforo que brillan con colores diferentes entre sí (RGB) éstos tras su excitación empieza a decaer su fotoluminiscencia, disminuyendo progresivamente la luz emitida. En la nueva tecnología para que pueda mantenerse el voltaje sobre el píxel, hasta la siguiente imagen, cada píxel tiene asociado un condensador de almacenamiento De esta forma, aunque el píxel no esté seleccionado, se mantiene el voltaje hasta la siguiente imagen, resultando un contraste superior respecto al obtenido con el direccionamiento pasivo de la matriz. En la figura mostramos cuando se produce el encendido de un píxel dada la intercepción de la activación de la fila (Xl) y la columna (Y2), sin embargo la activación o desactivación del TFT no cambia el brillo sino que la tensión de la columna Y2 al desactivarse va disminuyendo paulatinamente hasta llegar a su estado de transparencia como muestra la siguiente figura[2] Fig.1.17 Persistencia de un píxel en pantalla LCD Dentro de las técnicas de iluminación podemos encontrar básicamente dos tipos: � Iluminación Lateral 31 � Iluminación Trasera La iluminación lateral se utiliza en paneles pequeños: DVD, Monitores de PC. etc. esto se utiliza por un problema de espacio ya que las pantallas pequeñas son prácticamente planas (10mm de espesor aproximadamente) y por esto no se permite la iluminación trasera. La posición de los tubos se encuentra por todo el borde de la pantalla y con ayuda de un difusor y el reflector logra guiar los rayos para la iluminación posterior del panel. En la iluminación trasera los tubos se encuentran detrás de la pantalla ya que permiten mayor espacio para su utilización, la posición de los tubos siempre es horizontal para una mejor manipulación, en la siguiente figura se muestra un TV con tubos CCFL Fig.1.18 Foto de un TV LCD con tubos CCFL Como ya habíamos comentado algunos TV no traen tubos CCFL sino diodos LED queremos tener claro la diferencia con respecto a este tema pues en algunos casos nos equivocamos y decimos que un LCD con tiras de LED es igual a un TV de pantalla LED, esto debe quedar bien definido pues no es lo mismo. En la siguiente figura le mostramos un TV LCD con tiras de LED y en otra un TV con pantalla LED para que vean la diferencia y se den cuenta que son conceptos diferentes Fig.1.19 Foto de un TV LCD con tiras de LED 32 Fig.1.20 Foto de un TV con pantalla LED Como ven estos dos tipos de dar iluminación son diferentes .El TV de pantalla LED no necesita iluminación posterior (backlight), además la composición y la separación de los leds es diferentes al igual que la brillantez que tienen, la razón por la cual pasa esto es debido a que están cubiertos por difusores, esto proporciona una luz uniforme al momento de llenar la pantalla. La tecnología LED es la que se está imponiendo actualmente en el mercado, una de las dificultades que limitan su aplicación es el alto conexionado que se complica en la medida que las dimensiones de la pantalla sean mayor. [1] 33 CAPITULO 2 - Descripción del funcionamiento de las partes de un receptor moderno El esquema básico en bloques que será objeto de discusión se presenta en la figura 1. Las unidades básicas que lo componen son: fuente de suministro, estructura del panel LCD, unidad digital central CBA y panel de funciones. Fig.1. Esquema en bloque del televisor LCD Philips 2.1 Fuente de suministro Como ya fue descrito en el capítulo anterior la estructura de la fuente de suministro de los receptores modernos, que ocupa generalmente una de las dos placas de circuito impreso que lo conforman posee funciones similares a la de los receptores del tipo TRC con la diferencia que en esta se incluye el circuito encargado de generar el alto voltaje. Para describir la operación lo más exacta posible vamos a tomar como referencia la fuente del receptor marca Philips [13], modelo 32PFL45007. El esquemático se presenta en la fig. 2.1a y 2.1b. Fig.2.1a Sección Primaria de la Fuente (HOT) Ante todo se nota que las estructuras de las fuentes actuales, incluyendo las de los TRC, como ya se explico dividen el esquemático en dos partes, una denominada HOT (caliente) donde de alguna m por tanto se recomienda tener cuidado y la parte COLD (fría) donde se puede trabajar con más seguridad en el proceso de medición. Fig.2.1a Sección Primaria de la Fuente (HOT) Ante todo se nota que las estructuras de las fuentes actuales, incluyendo las de los TRC, como ya se explico dividen el esquemático en dos partes, una denominada HOT (caliente) donde de alguna manera está presente el voltaje de alimentación de línea AC, por tanto se recomienda tener cuidado y la parte COLD (fría) donde se puede trabajar con más seguridad en el proceso de medición. 34 Ante todo se nota que las estructuras de las fuentes actuales, incluyendo las de los TRC, como ya se explico dividen el esquemático en dos partes, una denominada HOT anera está presente el voltaje de alimentación de línea AC, por tanto se recomienda tener cuidado y la parte COLD (fría) donde se puede trabajar 35 A la parte caliente llega el voltaje AC de la línea que en este caso por ser una fuente auto volt puede ser lo mismo 110V AC que 220V AC, la primera conexión a línea son los llamados filtros de línea. Estos filtros son enrollados sobre un núcleo de ferrita en combinación con un capacitor que tienen como función de reducir el ruido electromagnético. Las fuentes conmutadas producen bastante ruido eléctrico debido a los picos de tensión que genera la conmutación del transistor, por esa razón se utilizan estos dispositivos dándole la ventaja de contrarrestar estos problemas de ruido en la red. A continuación el puente rectificador acostumbrado diodos que permiten durante cada semiciclo el aprovechamiento total de la corriente antes de pasar al transformador. El voltaje rectificado es aplicado al transformador de impulsos, al devanado primario de conmutación (terminales 6 y 4) cuya salida se conecta al MOSFET de potencia Q601. La conmutación de Q601 es controlada por el MOSFET Q501 y el transistor Q602 que se alimentan a través de los terminales 1 y 2 del transformador y el suministro principal mediante los resistores R614, R603 y R604. La función de controlar el voltaje a la salida se realiza mediante el optoacoplador TLP78F, un método usual en las fuentes conmutadas, cuando el voltaje de salida aumenta, aumenta el voltaje que pasa por el emisor de luzgenerando una tensión en la pin 3 del optoacoplador el cual a su vez polarizaría el transistor Q602 y provocaría una menor conducción en el transistor Q601 que finalmente influye sobre la frecuencia de conmutación aplicada del transformador T601,en cambio si ocurre una disminución de voltaje ocurriría lo contrario ya que el voltaje que sale por el pin 3 del opto acoplador provocaría que Q601 aumente la conducción para que el transformador incremente el pulso. Este proceso en general mantiene constantemente un control a la salida. En resumen en el circuito HOT se genera una oscilación que aplicada al primario del transformador induce en el secundario un voltaje que después de rectificado es controlado su valor a través de la referencia que se establece con los voltajes aplicados al diodo del optoacoplador. Las restantes componentes, especialmente los diodos zener y normales tienen como función garantizar la protección de los principales elementos del circuito HOT ante cualquier falla. En estado de STAND BY son generados en el circuito secundario o COLD los voltajes necesarios para la operación del sistema de espera, tal como el receptor de remoto y el circuito microprocesador primario. En la mayoría de los casos existen voltajes de operación que se encuentran por debajo del requerido para una operación correcta que solo se alcanzan cuando se inicia el encendido del receptor Fig.2.1b Sección Secundar b Sección Secundaria de la Fuente (COLD) 36 37 Note que en el esquema que se presenta existen dos conectores donde salen y entran señales de operación y control. En el procedimiento de encendido, el microprocesador después de recibir la señal del remoto aplica un voltaje al terminal de P-ON-H2 pin 7 del conector CN631. Este voltaje se aplica a la base del transistor de arranque Q653 que a través de Q652 cambia el voltaje en el diodo del optoacoplador que a su vez incide sobre la frecuencia de oscilación del circuito primario y por tanto del voltaje a la salida que adquiere entonces sus valores nominales de operación. La fuente devuelve la petición de encendido a través de la señal de RESET aplicada al terminal 8 del conector CN631 (figura2.1b). Cuando la base de Q650 queda polarizada este mantiene el Reset del micro en 0V hasta tanto el circuito conformado por R651, D656, D657, D652 logren imponer un voltaje menor en la base del Q650 para poder restablecer los 3.3V en el pin del Reset. Un análisis sencillo de la fuente bajo estudio nos permite detectar la presencia de un circuito integrado IC1001 que es en este caso el encargado de excitar a los drivers de los LCD que componen la pantalla. Estas salidas están siendo muestreadas por el CI en los pines 2, 3, 4,5.En caso de ocurrir algún problema este se activa inmediatamente para que el pin 16 deje de suministrar el pulso a la base de Q1001.Por otra en pin (10) toma muestras constantemente de los 39V del convertidor DC-DC que está conformado por D1001, C1001, C1010 en caso de cualquier problema de voltaje activaría el pin 16 dejando de suministrar el pulso. En estas condiciones la pantalla se enciende, similar al esquema del tipo TRC cuando el voltaje del TFB se aplica a la pantalla. En el caso que se discute la pantalla está conformada por una estructura de LCD y utiliza lámparas del tipo CCFL ubicadas en la parte posterior. Al circuito encargado de esta función recibe el nombre de inversor o inverter entre los técnicos que mantienen el nombre en inglés. 2.2 Unidad central digital (CBA) Esta unidad central digital en muchos textos recibe el nombre de tarjeta principal o tarjeta madre y en esa estructura PCB residen las funciones principales del receptor. Debido a la altísima complejidad circuital de la placa se dividirán en secciones los circuitos integrados que la componen para hacer más sencilla la explicación. 38 2.2.1 Sintonizador Tomando como referencia la fig.2.1, se puede notar que a esa placa accede la señal de RF, en ella se encuentra el sintonizador situado en la parte central izquierda de la CBA, cuya función al igual que en los receptores del tipo TRC es la de procesar la señal proveniente de la planta y generar la señal de FI, en este caso el filtro SAW se encuentra en el interior del sintonizador a diferencia de los receptores del tipo TRC que en la mayoría de los casos lo tienen externamente. La unidad sintonizadora la realiza el TU3901 y notamos que posee terminales semejantes a su variante analógica, una diferencia es que se alimenta con un solo voltaje, bajo, de 3,3 volt. Posee también entrada de AGC y opera sobre el bus de comunicación I2C, con las señales conocidas SDL y SCA que salen del IC3005. Las dos salidas similares a las de un filtro SAW son aplicadas al integrado IC3005. En el interior del integrado se realiza el procedimiento de demodulación de la señal. Entre otras funciones en esta sección se observa como esta unidad procesa las señales externas del tipo RGB, con las señales de sincronismo vertical y horizontal respectivamente. Los IC3013 y 3014 son estados aisladores para evitar el efecto de carga del integrado IC3005 a las señales de sincronismo. Un detalle importante y note que las señales del tipo R, G y B pueden ser identificadas por el resistor de 75Ω situado entre los terminales de entrada y tierra con el objetivo de respetar el nivel de impedancia del video estándar. Los voltajes de alimentación de la sección son del orden de los 5.6V y 3.3V.Al mismo tiempo se procesan las señales del tipo Y, Pb y Pr. Esta sección sirve también de enlace entre otras señales que arriban a la placa principal. 2.2.2 Circuito de Audio A diferencia de los receptores del tipo TRC, en los modernos el audio recibe un procesamiento digital que los hace más eficiente y por supuesto con un nivel de tratamiento de señal que mejora en alto grado la calidad del audio que se reproduce. En el ejemplo que nos ocupa esta función la realiza el circuito integrado IC3801 R2A15122RP, la señal de audio arriba desde el procesador IC3005. Esta señal puede ser del programa de televisión que se está sintonizando o señales de audio externas L y R. En cualquiera de los casos las señales de audio salen por los terminales A7, B7 del integrado IC3005. 39 En el integrado IC3801 las señales entran por los terminales 19 y 32, se realiza primeramente una amplificación y después una digitalización de la señal usando la técnica de PWM, el resultado es amplificado en potencia antes de ser aplicado a la red de filtros, esta red se encarga de recuperar la señal de baja frecuencia correspondiente a la señal de audio. Este filtro, de estructura compleja está conformado por una serie de inductores, resistores y capacitores que conectan la salida a los terminales 1y 4 del conector CN3801. El esquema es el que se ilustra en la siguiente figura 2.4. Un punto importante a manera de aclaración es que los inductores de la red son fáciles de identificar por el gran tamaño que tienen, superando en la mayoría de los casos el propio integrado de audio. Además de la señal demodulada a esta sección pueden arribar las señales externas de audio, algo común cuando se desea utilizar el receptor como amplificador. Aunque el tratamiento de la señal de audio en el ejemplo que nos ocupa es el más sencillo de todos, actualmente una gran mayoría de receptores de este tipo utiliza técnicas de procesamiento de audio más complejas y brindan la posibilidad de 5.1 y técnicas de soundrround 2.2.3 Entrada HDMI El receptor posee tres entradas del tipo HDMI (fig.2.5), el integrado encargado de su procesamiento inicial es el IC3018 y el IC301, una memoria del tipo EEPROM. Las 8 salidas del IC3018 se aplican al IC3005 donde internamente se recuperan las señalesde audio y video. La salida de audio es una opción que se puede visualizar en la fig. 2.2.3.1, donde se aprecian las tres opciones, la del programa, la de HDMI y la externa. Es importante notar que las señales de control del bus I2C que controlan las entradas HDMI son generadas por la EEPROM utilizada para este fin. 2.2.4 Regulación de voltaje para el integrado IC3005 El integrado IC3005 en la fig. 2.6 es alimentado por varios voltajes secundarios que se generan a partir de los provenientes de la tarjeta de la fuente de suministro, esto es algo bastante usual en las tarjetas principales de los receptores de pantalla plana. En el caso que nos ocupa esta función recae en los integrados IC3001, IC3008 del tipo MP2305SDS y los IC 3004, IC3007del tipo BD00ICOWEF. Los voltajes que se generan son de 1.2V, 1.8V y 3.3V. 40 2.3 Unidad de control remoto (Function CBA) Esta unidad es la encargada de controlar la actividad del teclado, el circuito que realiza esta función se presenta en la fig. 2.7. Básicamente esta unidad está conformada por dos integrados, el sensor de infrarrojos, RS4051 y el integrado de control de teclado, IC4001, CYBC20336. Por el conector CN4001 arriban todas las señales que intervienen en el control, al integrado principal puede llegar por teclado o por remoto las instrucciones y la respuesta se dará a través de las señales SDA y SCL. El principio de operación es similar a la de un receptor de TV normal, con la diferencia de que en este caso un integrado específico realiza las funciones que en los receptores normales recae sobre el microprocesador. Solo falta la explicación de cómo llega el video a la pantalla usando la nueva tecnología. Ante todo está claro el encendido de la pantalla, los excitadores de los LEDS, que en este caso son tres lámparas, están controlados por las señales que se generan en la fuente de suministro, un terminal común y tres correspondientes a cada lámpara. Del capítulo anterior conocido que las señales de video RGB se aplican a cada elemento LCD controlado por un TFT. Pero para tener una idea de cómo se realiza esto en el receptor nos referiremos a la figura 2.8 donde se presenta una estructura en bloques general que nos brinda una idea del procedimiento. Casi todos los procedimientos de las señales explicadas se presentan en este diagrama en bloques. Las trayectorias del video están significadas por saetas negras y el audio por saetas blancas. Dentro del circuito integrado principal IC3005 se encuentran los procedimientos de desentrelazado, escalado y LVDS (Low Voltage Differential Signal) que constituye el último paso antes duplicar la señal de video RGB al display. Es importante aclarar un detalle que se maneja desde el punto de vista técnico y también comercial, realmente el receptor LVDS radica en la pantalla del receptor o cercano a ella. A esta etapa se le conoce comúnmente como T-CON y en ella se recibe la información que la sección de transmisión del circuito LVDS realiza. Su nivel de complejidad por si solo podría ser objeto de un trabajo posterior si es que se desea abordar su operación e influencia en la operación del receptor así como las fallas que su mal funcionamiento puede provocar. 41 Fig. 2.3 Tarjeta Principal (Sección Sintonizador) Fig.2.4.Tarjeta Principal (Sección Audio) 42 43 Fig.2.5 Tarjeta Principal (Entrada HDMI) 44 Fig. 2.6. Tarjeta Principal (Regulación SecciónIC3005) 45 Fig. 2.7. Unidad de control remoto (Function CBA) 46 fig.2.8. Diagrama en bloque de un receptor LCD philips 47 CAPITULO 3 Firmware, modos de servicio y fallas en receptores modernos Actualmente es muy común en los receptores del tipo TRC la presencia de una unidad de memoria del tipo RAM, cuyo contenido es controlar las acciones que desarrolla el microprocesador cuando el usuario activa a través del control remoto una determinada función, que puede ser: cambio de canales, aumento o reducción del volumen de sonido, encendido del receptor o cualquier otra que desee realizar. Todo receptor tiene una memoria RAM del tipo 24CXX, el último número determina la capacidad de la memoria y un contenido de datos que es específico de cada receptor y modelo. Los técnicos actualmente conforman una base de datos que puede ser hallada en Internet o en caso de que no se encuentre tomarla de un receptor que esté funcionando perfectamente. Este contenido a través de un programador de uso específico puede ser grabado en la memoria RAM y está colocada en el receptor. El PONYPROG [14] es un ejemplo de software muy usado para realizar esta actividad. Innumerables son las fallas que provoca una alteración del contenido de la memoria, afecta el encendido del receptor, cambio de canales, control del volumen, etc. Un detalle importante la relación del técnico con el receptor ante este fallo es grabar de nuevo la memoria con el contenido correcto y colocarla en el receptor. Otro mecanismo en principio diferente al mencionado anteriormente, usado para la corrección de defectos de imagen ante cualquier cambio de componente, es el modo de servicio, que es una opción que dan los fabricantes para que el técnico realice correcciones en la imagen, entiéndase ancho, altura, linealidad, niveles de color, etc. Para ello el fabricante da una secuencia de pasos que se ejecutan generalmente con ayuda del control remoto y al final se presenta en la pantalla un conjunto de ítems o características que pueden ser objeto de ajuste por parte del técnico a su conveniencia. Veamos cómo este concepto cambió y se le da otro enfoque a pesar de que conceptualmente sea lo mismo. En los receptores modernos es muy común encontrarnos con una palabra usada desde hace años en el campo de la computación: FIRMWARE [15]. Con el advenimiento de los DVD ya los técnicos se habían familiarizado con ella y conocían que a través de este software se le podía alterar la presentación de la imagen inicial de los DVD y algunas otras funciones elementales. El firmware [14], cuyo nombre hace referencia a la programación en firme, forma parte del 48 hardware ya que se encuentra integrado a la electrónica, pero también está considerado como parte del software al estar desarrollado bajo algún lenguaje de programación. Podría decirse que el firmware funciona como el nexo entre las instrucciones que llegan al dispositivo desde el exterior y sus diversas partes electrónicas. 1. En concreto podemos establecer que el firmware de cualquier dispositivo tecnológico lo que hace es cumplir básicamente tres funciones: 2. Otorgar al sistema en cuestión las rutinas fundamentales de funcionamiento y respuesta con respecto a las peticiones usuales que recibe y debe satisfacer al usuario. 3. Establecer una sencilla y cómoda interfaz para que de esta manera se puedaacometer rápida y fácilmente la configuración del sistema mediante el uso de una serie determinada de parámetros. 4. Controlar y gestionar tanto lo que es el arranque del sistema del dispositivo como la correspondiente iniciación. Al igual que en los receptores del tipo TRC los técnicos deben poseer una base de datos de los receptores modernos que les permita actualizar el contenido de la memoria del tipo flash que estos poseen, este contenido es el que recibe el nombre de FIRMWARE. El procedimiento de actualización es ahora diferente y sigue otros pasos, veamos su realización con un ejemplo, tomando como referencia el receptor Philips 32ptl4507. La actualización del FIRMWARE de un receptor moderno requiere de: � Dispositivo de almacenamiento o memoria FLASH del tipo USB. � Control remoto 3.1 Procedimiento de actualización del FIRMWARE Ante todo es necesario tener almacenado en la memoria flash el contenido el ítem del firmware que se desea actualizar en el receptor bajo prueba, en el caso que nos ocupa el nombre del fichero es TVNB012_00_UF_XX91_AA.ecc. Aquí se dan dos opciones, la actualización respecto a las funciones que ejecuta el usuario (User Upgrade) y las que de fábrica se realizan en el receptor (Factory Upgrade). Ambas actualizaciones están contenidas en el mismo fichero, si desea solo actualizar las funciones del usuario debe eliminar el fichero “FACT” antes de comenzar. 49 Pasos a ejecutar: 1) Encienda el receptor y oprima en el control remoto el ítem MENU. 2) Seleccione el ítem opciones (FEATURES). 3) Dentro de features seleccione la opción “Software upgrade”. 4) Seleccione Actualización (Upgrade) para mostrar la actualización en la pantalla. 5) Oprima el botón de OK para mostrar en la pantalla del “Software”. 6) Selección con el control el acceso al puerto USB. 7) Inserte la memoria en el puerto y seleccione el ítem chequeo y oprima OK. 8) Seleccione la actualización (Upgrade) para dar inicio al software upgrade. 9) Dara comienzo a la actualización y en la pantalla aparecerá una información que está en dependencia del modelo de receptor. Fig.3.1 Primara imagen del TV Si no aparece esta pantalla se debe recomenzar desde el primer paso. La información indicada por *1 puede aparecer de diversas formas, entre ellas la que se muestra en la siguiente figura. Fig. 3.2 Segunda imagen del TV 10) Cuando el procedimiento de descarga termina aparece en la pantalla la siguiente información. 50 Fig.3.3 Ultima imagen del TV El último paso es seguir las instrucciones de la pantalla, se retira la memoria y se apaga el receptor, después se enciende de nuevo para comprobar la efectividad en la actualización del firmware. Es clara la diferencia entre la actualización del contenido de memoria en un receptor moderno y uno del TRC, solo basta disponer del firmware en una memoria del tipo USB, no se requiere de ningún programador adicional. Un detalle importante, siempre que se actualice el firmware de un receptor se recomienda retirar la memoria y descargar su contenido en un grabador, el EZ2010 es un modelo muy utilizado por los técnicos. De esta forma ante cualquier eventualidad se protegen los principales parámetros contenidos en la memoria. 3.2 Modo servicio Estos equipos al igual que los TV a TRC no pueden repararse solo con la observación de la pantalla y muchos técnicos le ha dado más de un dolor de cabeza tratar de ajustar en modo de servicio los televisores. Muchas veces al televisor se le repara o sustituye algún componente pero al ponerlo a funcionar enciende pero con defectos, los cuales se pude ajustar con el modo servicio, esto puede parecer una complicación para el técnico, sin embargo no es así, con la información necesaria para ingresar al modo servicie usted puede interrogar al televisor y puede modificar parámetros que el usuario no tiene acceso como ajustes verticales u horizontales, audio, ajustes del color etc. En caso de presentarse algún problema el propio TV mediante el modo de servicio [8] le puede comunicar al técnico en que zona está el error lo que le proporcionar al técnico agilizar su trabajo. Esta información se le brinda mediante códigos que son guardados en una memoria no volátil ó BUFFER, esta puede estar incluida dentro del micro ó puede estar afuera. Si este código de error indica 0-0-0-0-0-0-0 quiere decir que hubo error, en cambio si aparece 6-0-0-0-0-0-0 el técnico reconocerá que ha ocurrido un error de tipo 51 6.Los fabricantes describen estos códigos de error en tablas donde especifican las posible fallas del televisor Para acceder al modo servicio en el televisor PHILIPS 32PFL4507 1. Encienda TV 2. Presione [MENU] button to display Setup menu 3. Selecione “Features 4. Selecione “Software Upgrade”. 5. Seleccione “Current Software Info”. 6. Presione [0], [6], [2], [5], [9], [6] and [INFO] Fig.3.4 Modo servicio 3.3 Fallas más Frecuentes en los TV LCD Vamos a ver algunas de los fallos más frecuentes en televisores LCD, los cuales serán de gran utilidad y nos darán un inicio sobre la ubicación del componente o sección del televisor LCD averiada que estemos reparando en el momento. 3.3.1 El Inversor Debido a que este circuito debe generar un alto voltaje de más de 1000 v.ac en su salida o salidas cuando se trata de iluminar varias lámparas CCFL, los síntomas que se presentan cuando esta sección falla son las siguientes. 1-El televisor enciende y unos pocos segundos después la imagen al parecer desaparece. Decimos al parecer, pues como ya se ha mencionado antes las pantallas LCD no tienen luz propia, y el hecho de que no se vea la imagen no significa necesariamente que esta no este. Causas: Este síntoma se presenta cuando en el inversor o en las lámparas CCFL se ha presentado algún problema, entonces el sistema de protección daños mayores en el circuito o en las lámparas CCFL. Componentes Implicados balastos (Transformadores), los Mosfets de potencia, el circuito integrado oscilador, condensadores electrolíticos, condensadores cerámicos de potencia. 2-El televisor no enciende: Si el inversor presenta un corto circuito bastante notorio, el sistema de protección se activa y puede enviar un estado alto o bajo hacia un pin de control del microprocesador, con lo cual este no habilita el encendido y puede enviar alguna señalización a través de un Led, generando un código visual que representa anomalías en determinada sección del televisor LCD, este sistema se conoce popularmente como códigos de error. 3.3.2 Lámparas CCFL Estas lámparas tienen un promedio de vida de unas 60.000 horas de uso, pero pocas d ellas superan esa barrera de tiempo, la menos de ese periodo, su brillo se va desvaneciendo con el uso del televisor, el problema es que a veces se debilitan unas más que otras y como la mayoría de los circuitos inversores cuentan con un detector de consumo de corriente, con el cual se detecta si una lámpara esta en circuito abierto o con baja iluminación, de ser así entonces la protección del inversor se activara apagando el inversor o todo el televisor. Fig.3.5 3.3.3 Diagnostico del Inverso y las Lámparas CCFL Cuando se sospecha que este conjunto de componentes ha fallado, una de las m maneras de diagnosticar el problema es tener otro inversor y al menos una lámpara CCFL, se puede utilizar los de otro televisor o monitor LCD, y otra alternativa bastante aceptable es la de utilizar el inversor y lámpara de un escáner
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