Измерение накала кинескопа осциллографом

О роли стабильности температуры катодов в кинескопе для его длительной и надёжной работы в течении всего срока эксплуатации здесь рассказывать нет необходимости, тем более, что время CRT-телевизоров стремительными темпами уходит в прошлое.
Но, поскольку большая часть населения ещё пользуется старыми добрыми "кинескопниками", есть необходимость в их ремонте и техническом обслуживании с той или иной степенью ответственности.

После замены некоторых элементов в CRT-телевизорах, таких как ТДКС, ОС, резонансные конденсаторы в СР, ..., может существенно измениться длительность или амплитуда импульсов обратного хода, следовательно, и действующее значение напряжения питания нити накала в кинескопе. В этом случае может возникнуть необходимость в его измерении и правильной установке подбором номинала ограничительного резистора или дросселя.

В технической документации кинескопа производители указывают среднеквадратичное значение напряжения для питания нити накала подогревателя катодов. В подавляющем большинстве случаев это 6.3V с допуском не более 5%.

Но, чем же замерить среднеквадратичное значение для нестандартной формы напряжения, если нет специального измерителя True RMS?
Существующие приборы для измерения переменного напряжения, откалиброванные синусоидальным сигналом 50гц, будут давать большую погрешность.

В данной статье предлагается измерить осциллографом длительность и размах импульсов на выводах Heater платы кинескопа телевизора и вычислить среднеквадратичное значение переменного напряжения с помощью простого онлайн-калькулятора.

Достаточно вписать значения размаха и длительности импульса, затем кликнуть мышкой в таблице.

Чтобы проинтегрировать полупериод резонансной частоты f = 1/(2T_i) импульса обратного хода, расположим уровень прямого хода на нулевой линии и рассчитаем среднее и среднеквадратичное значения одного периода стандартной формы ИОХ.

Среднее значение выразим как среднеарифметическое интегралов двух функций - полупериода π функции sin(ωt) в интервале 0 - T_i и нулевой функции в интервале T_i - Т периода Т:

Показать расчёт

Скрыть расчёт

Используя табличный интеграл ∫sin(x) = - cos (x) + C , произведём для него замену переменной.

x = ωt = 2πft

Тогда дифференциал dt заменяем исходя из производной от ωt следующим образом:
x=ωt ; dx=ωdt , отсюда dt = dx/ω. Множитель 1/ω вынесем за знак интеграла.
Учитываем, что в нашем случае ω = 2πf = 2π / 2T_i = π / T_i.

В итоге расчётов получим:

Далее рассчитываем RMS , как квадратный корень из среднего значения интегралов квадратов функций в тех же интервалах.

Воспользуемся табличным интегралом и произведём необходимые преобразования.
В итоге получим:

U_rms в нашем случае содержит среднеквадратичное значение переменной и постоянной составляющей ИОХ.
В большинстве телевизоров (кроме некоторых моделей Sony) питание накала осуществляется от вторичной обмотки ТДКС, где постоянная составляющая, равная среднему значению (U_avg) , в напряжении накала отсутствует, как показано на рисунке ниже.

Тогда RMS напряжения накала, как переменную составляющую (U~) , выразим и рассчитаем следующим образом:

Альтернативные статьи:
Закон Ома. Расчёты онлайн.
Генераторы. Дизель-генератор.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!