Cuaderno del Técnico Reparador
Curso de Reproductores de CD Lección 4 MEDICION DE LA EMISION LASER Ing. Alberto H. Picerno Ing. en Electrónica UTN - Miembro del Cuerpo docente de APAE E-mail:
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4 . 1 I N T R O D U CC CC I ON ON
Cuando se repara un reproductor de CD, el primer fotómetro que se utiliza para obtener una indicación cualitativa es el propio ojo. Recién cuando éste nos indica que el láser esta encendido, se pasa a efectuar la medición cuantitativa o semi cuantitativa ya que por lo general no tenemos acceso a patrones primarios de inten-
sidad luminosa con las cuales contrastar nuestro fotómetro una vez construido. Sin embargo en este capitulo veremos cómo se puede operar por comparación midiendo varios equipos que funcionen correctamente. En la figura 4.1.1 se observa la lente del pick-up con los puntitos rojos que indican el encendido del láser. El fotómetro que vamos a construir depende del elemento sensor que pueda conseguirse en nuestra zona de residencia o de lo que tengamos disponible en nuestro taller. Cuando se trata de comprar algo, trataremos por todos los medios que esos componentes sean del mínimo valor posible. posible. 4 . 2 S E N S OR OR E S DE LUZ
El efecto fotoeléctrico se manifiesta en todos los semiconductores de estado sólido. Cualquier diodo o cualquier transistor es sensible a la luz; por eso salvo en los específicamente diseñados como sensores de luz, todos los demás tiene un encapsulado de plástico negro (o metálico) para evitar que la iluminación inciSaber Electrónica Nº 151
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dente cambie la polarización de esos componentes. Cuando la fuente es alternada (tubos fluorescentes) el efecto es peor porque introducen zumbido de 100 a 120Hz (un tubo se enciende dos veces por ciclo). Cuando se trata de construir un componente específicamente sensible a la luz se utilizan encapsulados transparentes. En algunos casos se aprovecha el encapsulado para crear lentes de plástico que concentren la luz sobre el elemento sensi ble. En cuanto a qué tipo de componente se construye con particular sensibilidad a la luz, podemos decir que prácticamente todos. Así tenemos fotodiodos, fototransisto-
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res, CI sensores de luz (combinados con amplificadores operacionales generan los receptores infrarrojos de los TVs y videograbadores), fototiristores, fototriacs, fotorresistores, etc. Los más adecuados a nuestro uso son los fotodiodos y los fototransistores y por lo general son los más fáciles de conseguir en los negocios del ramo o de encontrar en algún equipo viejo de nuestro taller. Hace cinco años diseñé el primer fotómetro para mi primer li bro sobre CD. Como este libro se vendería en toda la Argentina y América Latina, estaba obligado a realizar un diseño con un sensor que se pudiera comprar en todos lados. Por lo tanto utilicé un sensor casero basado en un transistor de potencia con encapsulado metálico, al que le arranque el techito del encapsulado. Analicemos cómo funciona un fotodiodo. La luz modifica tanto la corriente en directa como en inversa; todos los sistemas fotométricos se basan en circuitos en inversa ya que la corriente de saturación inversa de un diodo varia linealmente con la luz incidente. Ver figura 4.2.1. Como vemos, a plena oscuridad la tensión inversa necesaria para que los portadores minoritarios salten la barrera de potencial es relativamente grande. Si la juntura es expuesta a la luz, los portadores minoritarios absorben energía y pueden saltar la barrera de potencial con más facilidad. Simplemente con un medidor de corriente en serie con el diodo se puede
Curso de Reproductores de CD construir un fotómetro. Sólo que esas corriente son muy pequeñas y requieren una amplificación previa. Un fototransistor combina las características de la juntura inversa sensi ble a la luz, con la característica de amplificación de corriente o beta que éste posee intrínsecamente. Por ejemplo si el transistor tiene un beta de 200 y el fotodiodo genera 2,5µA al ser iluminado circulará una corriente de colector de 2,5 x 200 = 500µA. Ver figura 4.2.2. Los diferentes fotosensores se individualizan también por su respuesta espectral. Los más comunes sólo responden al espectro infrarrojo cercano (donde emiten los láser CD). Otros más sofisticados captan energía en todo el espectro visible, aunque con preponderancia del rojo. Ver figura 4.2.3. En nuestro caso cualquiera de las dos respuestas espectrales es útil, ya que am bas cubren la emisión infrarroja de 530 micrones propia de un diodo láser para CD. Si usted desea construir un fotómetro que le sirva para reparar DVD, deberá utilizar un sensor que cubra el rojo y por lo tanto necesita utilizar uno de espectro completo. Es muy probable que en su taller tenga
un equipo en desuso que contenga el sensor que usted está buscando. Por ejemplo, en un videograbador VHS seguramente va a encontrar dos que le pueden servir colocados en el chasis del mecanismo del casete (uno a cada lado) y que se encargan de reconocer el final y el principio de la cinta. Siempre se utiliza para esta función sensores del tipo transistor infrarrojo. Ver figura 4.2.4. ¿Cu án tos p ick -u p ópt icos en m a la s con - diciones debe atesorar en su ta ller? Probablemente muchos y si usted toda vía no se dedica a reparar seguramente puede recurrir a un amigo que le regale uno. El CI transparente que tiene cualquier pick-up contiene 4 ó 6 fotodiodos que pueden usarse en paralelo dando una buena superficie de captación del haz infrarrojo del láser. Ver figura 4.2.5. Si usted repara videojuegos seguramente debe tener alguna pistola láser en desuso. Lo de “láser” pertenece al reino de la fantasía ya que en su interior se puede encontrar un fototransistor de espectro completo y una lente de plástico. El fototransistor es perfectamente apto para nuestro uso en CD y en DVD. Si usted posee un optoacoplador lo puede partir y obtendrá Saber Electrónica Nº 151
Cuaderno del Técnico Reparador ma se mueve en un movimiento ascendente y descendente de unos 2 ciclos por segundo. El microprocesador sólo ordena 3 oscilaciones de la lente y luego como no encuentra un disco que refleje el rayo láser de vuelta hacia la lente, suspende el movimiento y apaga el láser; es decir que usted tiene unos dos segundos para observar el encendido; luego debe invocar otro pedido de búsqueda por ejemplo seleccionando “radio” y nuevamente “CD”. De cualquier modo, el observar los puntitos no significa mucho; sólo que el láser encendió, pero puede estar emitiendo por debajo o por arriba de la intensidad normal. El único modo de saberlo es utilizando un fotómetro. 4 . 4 F O T O M E T R O C ON F O T O D I O D O S
un fototransistor y un led, ambos infrarrojos. El fototransistor puede servir perfectamente para nuestros fines. Ver figura 4.2.6. 4 . 3 O B S E R VA C I O N A O J O D E S N U D O
La emisión del láser puede ser observada a simple vista si se mira la lente del pick-up desde arriba a una distancia de 30 cm. El lector no debe temer por la integridad física de su ojo ya que la lente tiene una distancia focal en el aire de 5 mm; eso significa que observando desde 30 cm (300 mm), el diámetro del cono de luz es muy grande y por lo tanto el láser no acarrea ningún peligro. Ver figura 4.3.1. La única precaución es no utilizar lupas u otros instrumentos ópticos para observar la lente. ¿Qu ése ob ser va en la len te? Se observan uno o más puntitos rojos rubí sobre su superficie mientras la mis-
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La baja corriente que genera un fotodiodo no puede ser leída directamente con un instrumento digital o de aguja. En efecto, según las mediciones realizadas por el autor, un fotodiodo promedio iluminado por un láser en buenas condiciones genera corrientes de unos 2,5µA cuando se lo alimenta con 9V conectado en inversa. Es evidente que el circuito necesita amplificación posteriormente al censado. Ver figura 4.4.1. En condiciones de oscuridad, el amplificador operacional repite en su salida la tensión de 4,5V del divisor R1, R2. En esas condiciones el ajuste de cero se debe llevar a 5,1V aproximadamente para compensar la barrera de D1. Simplemente lle ve el potenciómetro R6 al tope superior. El miliamperímetro va a indicar un valor positivo; ajuste R6 para que la indicación se reduzca hasta llegar a cero pero tenga la precaución de no pasarse porque entonces el medidor quedará con una zona muerta al principio de la escala. Ahora coloque el sensor sobre el pickup de un equipo que funcione correctamente a unos 3 cm de altura bien centrado sobre la lente. Esta no es una tarea sencilla y requerirá alguna
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práctica porque el pick-up se mueve hacia el centro al encender la sección CD pero observe que un instante después vuelve a una posición fija en donde enciende el láser y mueve la lente. En ese punto es donde debe realizar la medición. El miliamperímetro debe indicar apro ximadamente la mitad de la escala. El resistor R3 es el elemento de ajuste del sis-
tema y compensa la diferencia entre un fotodiodo y otro. No dude en reducir el valor de R3 si la aguja se pasa del centro o aumentarlo si indica menos. La disposición utilizada para el operacional puede resultar extraña pero es sumamente utilizada como circuito de entrada de prácticamente todos los reproductores de CD, tal como lo analizaremos en la próxima entrega. ✪
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TEORIA DE OPERACION DE LAS FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADA LAS FUENTES CONMUTADAS DE TELEVISORES COMERCIALES (FUENTES EN TELEVISORES SONY) Seleccionado por Horacio D. Vallejo Extraído del texto: “Fuentes de Alimentación Conmutadas en Televisores Modernos” del Prof. José Luis Orozco Cuautle del Centro Japonés de Información Electrónica
EXI STEN UN A GRAN VARI EDAD D E FUENTES DE ALI M ENTACI ON CONM UTAD AS QUE SON U TI LI ZAD AS EN TELEVI SORES SONY, PERO H AY PARTI CULARMENTE UN CH ASI S M UY CONOCI DO EN EL M EDI O TECNI CO, EN EL QUE SE H AN I NCLUI DO D ESDE H ACE VARI OS AÑOS ESTOS CI RCUI TOS; NOS REFERI M OS AL CH ASI S D ENOM I NAD O BA3.
Este tipo de chasis se ha empleado indistintamente en televisores de 14 y 20 pulgadas, en los cuales no hay cambios significativos en su estructura general. Y en el caso específico de la fuente de alimentación, sólo se observa una variación en el consumo de corriente. Para analizar el funcionamiento de la fuente en este tipo de televisores, utilizaremos como base el modelo KV-21RS50 (figura 1)
que más adelante describiremos). Dicho sistema de filtraje tiene como función principal eliminar las interferencias de RF que provengan de la línea de CA o, bien, las señales de oscilación de la propia fuene de alimentación (figura 3). Por debajo de la toma de corriente, se localizan las bobinas de desmagnetización, las cuales son activadas por el rele vador marcado como RY601 (figura 4) y por el transistor Q601. Cuando es conectado y encendido el televisor por primera vez, por la terminal 34
DIAGRAMA EN BLOQUES
En la figura 2 se muestra el diagrama en bloques de la fuente de referencia. En el lado inferior izquierdo se indica la conexión a la línea de voltaje de CA, que ingresa al circuito y atraviesa el fusible F601 hasta llegar a un sistema de filtraje (compuesto por el choke de filtro T602 y otros componentes
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Fuente de Alimentación Conmutada
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del microcontrolador (O-DGC) sale una señal que sirve para activar al interruptor del relevador y hacer que la corriente alterna empiece a fluir a través de las bobinas de desmagnetización; con ello, los campos magnéticos remanentes de las re jillas en el cinescopio se eliminan. El sistema de filtraje T602 entrega un volt aj e de CA que es diri gi do ha cia el
puente rectificador D601; en dicho puente se origina una 3 rectificación de onda completa y se entrega un voltaje de CD hacia el circuito convertidor, conocido con el nombre de "sistema de oscilación o con vertidor". Este sistema de oscilación está formado básicamente por los transistores Q603 y Q602 (figura 5); ambos dispositivos inician una oscilación, que posteriormente es enviada a las terminales 11 y 9 del transformador T603 PIT (Po wer Input T ransfor mer = transformador de entrada de alimentación). Cuando este transformador recibe la oscilación, se genera una inducción hacia los bobinados secundarios. Del primer bobinado (terminales 6) sale una corriente alterna que, al ser rectificada por los diodos D607-D610, genera un voltaje de 115V+, utilizados para polarizar las diferentes etapas del televisor. El segundo bobinado, localizado entre las terminales 1, 2 y 3, envía hacia el sistema de rectificación un voltaje de corriente alterna. Integrado por los diodos D605 y D606, este sistema entrega un voltaje de 12V que es aplicado al circuito integrado IC693. En este circuito se generan tanto el pulso de Reset como la tensión de 5V; éste se aplica en las secciones del televisor
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Fuente de Alimentación Conmutada que requieren una alimentación inmediata en el momento que el usuario activa la función de encendido, por medio del panel de control o del control remoto. Por otro lado, los 12V generados por los diodos D605 y D606 también se dirigen hacia un sistema de regulación de 9V (Q606). El voltaje que de ahí se obtiene, ingresa al regulador Q607 y se transforma en un voltaje de 5 volt. Ambos voltajes (9 y 5 volt) serán utilizados para polarizar al circuito de audio y al circuito de jungla. Sin profundizar aún en el tema, diremos que en esta fuente de alimentación tam bién se incluye un circuito integrado marcado como IC601, el cual se conecta en la terminal 8 del transformador T604 PRT (transformador de regulación de la alimentación). Y es precisamente gracias a este circuito que se lleva a cabo el proceso de regulación. A N A L I S I S D E L C I RCU I T O
Utilizando el diagrama del circuito de la figura 6, estudiaremos más detalladamente el funcionamiento de cada dispositivo incluido en la fuente que nos ocupa y también los flujos de corriente eléctrica que se generan a través del sistema. Los 125Vca que ingresan al circuito cruzan el fusible F601, encargado de proteger la propia fuente de alimentación; posteriormente, el voltaje llega hasta las bobinas T602 que, conjuntamente con los capacitores C601, C638, C636 y C605, filtran el voltaje y permiten sólo que fluya la tensión de CA de 50Hz, ya que si llegara a entrar alguna interferencia al circuito de R.F., el funcionamiento de la fuente se vería afectado. Este filtro también evita que salga de la fuente parte de la frecuencia de oscilación, pues si hay algún equipo conectado en la misma línea de corriente, su funcionamiento podría alterarse. Finalmente, el voltaje de CA llega al puente rectificador D601. LAS BOBINAS DE DESMAGNETIZACION
En el diagrama de la figura 6 se muestra la ubicación de las bobinas de desmagnetización que se encuentran conectadas en las terminales 1 y 2 del conector CN602. En la terminal 2 se encuentra el
termistor THP601, que cuenta con un coeficiente positivo; es decir, cuando se calienta su valor óhmico sube. A su vez, en la terminal 1 se encuentra conectado un interruptor formado por el relevador RY601; cuando este relevador se cierra, el voltaje de CA es aplicado en las bobinas desmagnetizadoras, iniciándose el proceso de desmagnetización. Por otra parte, en el momento que el usuario presiona el botón de encendido, la orden ingresa por el terminal 15 del microcontrolador (figura 2) y por la terminal 34 (marcada como ODGC o salida de desmagnetización) sale un nivel alto, que provoca una corriente eléctrica que fluye a través del transistor Q601, tanto de emisor-base como de emisor-colector. Es entonces cuando el relevador se activa y se lleva a cabo el proceso de desmagnetización. El tiempo que tarda en aparecer la imagen es de aproximadamente 5 segundos, el lapso que emplea el cinescopio para calentarse y dar inicio a la desmagnetización; aunque la corriente que fluye a través de las bobinas empieza a bajar lentamente, debido a que el emisor se va calentando poco a poco. Este comportamiento es necesario en la medida en que, si se cortara abruptamente la corriente que fluye a través de las bobinas, el cinescopio (TRC o tubo de rayos catódicos) podría quedar magnetizado y provocaría manchas sobre la pantalla. Finalmente la corriente es suspendida totalmente cuando el relevador deja de operar y se abre el circuito. Observe que en la parte inferior del puente D601 (figura 6), se ubica una resistencia marcada como R603, cuyo valor es de 1 ohm a 10 watt. Aquí queremos hacer un paréntisis para enfatizar que, si esta resistencia se llegara a dañar, ni siquiera intente aplicar un puente. ¡N U N C A ! Recuerde que, a pesar de que maneja un valor muy bajo, su función es evitar que el fusible F601 se dañe. Veamos cómo funciona. Antes de que el equipo sea conectado por primera vez, el capacitor C609 ubicado en la salida del puente rectificador y que se emplea en tareas de filtrado, se encuentra descargado. Cuando la corriente empieza a fluir a través del C609, si no estuviera presente la resistencia R603, se provocaría un daño en el fusible F601. Esta es la razón por la que no se debe "puentear" este dispositivo. Saber Electrónica Nº 151
Cuaderno del Técnico Reparador Aprovechamos también la oportunidad para recordarle que ningún elemento en las fuentes de alimentación debe ser sustituido por otro de distinto valor. Siempre que vaya a hacer una reparación en estos circuitos, utilice dispositivos del mismo valor. E igualmente, los transistores de ben ser originales. Antes de llegar al transistor -convertidor Q603, el voltaje de CD atraviesa un fusible integrado por las resistencias R624 y R606. Recuerde que los transistores Q602 y Q603 se encargarán de 7 convertir la CD en una señal oscilante de tipo de onda cuadrada que, como ya mencionamos, sirve para inducir a los secundarios del transformador T603. Una característica que debemos resaltar es que los transistores Q602 y Q603 presentan un montaje similar: ambos cuentan con resistencias, capacitores y diodos del mismo valor. Esto les permite conformarse como un circuito oscilador al funcionar alternativamente. Naturalmente, como estos transistores disipan una gran potencia durante su Saber Electrónica Nº 151
funcionamiento, se encuentran montados sobre un disipador de calor (figura 7). Otro dispositivo que integra esta fuente de alimentación es el varistor marcado como VDR601, que se caracteriza porque únicamente conduce cuando se le aplica en alguno de sus extremos un valor de voltaje elevado, de lo contrario no funcionaría. En la próxima entrega continuaremos con la explicación del funcionamiento de este tipo de fuentes conmutadas. ✪