Горизонты техники для детей, 1969 №6

Телевизор — весь как на ладони

Как-то мой знакомый школьник Ромек спросил: «Дядя Стефан, скажи, есть ли на свете чудеса?»

Я немного задумался, а потом серьезно сказал: «Есть!» И вставил штепсельную вилку телевизора в розетку.

«Посмотри, Ромек. То, что ты сей час видишь, видят одновременно миллионы людей. Разве это не чудеса? — спросил теперь уже я.

«Я тебя серьезно спрашиваю, а ты шутишь, — обиделся Ромек. — Это не чудеса, а обычный приём радиоволн, несущих изображение».

Точно я уже не помню, что Ромек еще говорил, но смысл слов был такой. Вот это да! Я уже немолодой человек, а до сих пор восхищаюсь этим чудесным изобретением, а мои юные друзья считают это обычным делом. И не случайно сейчас, когда я собрался написать всё о телевидении, я решил посвятить этому всего лишь один-два рассказа: раз дело простое, значит и писать о нем нечего. Однако оказалось, что не тут-то было: телевизор — устройство очень сложное, а рассказ о нем будет всё-же долгим. Даже я немного опасаюсь, что когда наша встреча на страницах журнала подойдет к концу, вы успеете забыть всё, что было в начале разговора. Поэтому напомню коротко вам о том, что говорилось в предыдущем номере.

Итак, мы с вами выяснили, что передача телевизионного изображения начинается с его анализа, то есть разложения на мелкие кусочки, как это делается, например, с фотографией, печатаемой в газете. Заметьте, фото в газете состоят из точек различной степени почернения.

В телевизионной анализирующей лампе-кинескопе каждое такое пятно — это электрический ток большей или меньшей силы в зависимости от того, более или менее оно яркое. Электрические сигналы превращаются затем в другие сигналы, которые можно передавать посредством электромагнитных волн.

Такие волны принимаются антенной на крыше дома или в комнате и подводятся ею к приёмнику, который представляет собой очень сложное устройство, состоящее из множества частей. Основная часть — электронно-лучевая трубка с передней стенкой в виде экрана. Экран покрыт веществом, которое начинает светиться в результате падения на него электронов, «выбрасываемых из катода, который вместе с другими электродами расположен в горловине кинескопа. Если пучком электронов не управлять, он будет падать точно в середину экрана, высвечивая там яркое пятно. Нам же этого недостаточно. Нам нужно, чтобы световой «карандаш» чертил узоры по всему экрану. Что делать?

Рассмотрим этот вопрос подробнее.

В 1859 году немецкий физик Пликкер открыл явление, заключающееся в таинственном излучении металлического электрода, помещенного в трубку, из которой выкачан воздух. Новые лучи были названы катодными или электронными лучами. Они представляют собой струю электронов.

Все это стало известно гораздо позже, благодаря работам англичанина Томсона, который за свои открытия был удостоен да 1906 году Нобелевской премии.

Особенность катодных лучей заключалась в том, что они отклонялись и изменяли траекторию своего полета в поле магнита. Наш телевизионный «карандаш» состоит именно из таких лучей электронов, то есть и сам есть электронный луч. Значит, чтобы «карандаш» рисовал по экрану, надо его пропустить между концами магнита.

Задача, кажется, простая. На ведь надо отклонить электронный луч, причем не в произвольную сторону, а так, чтобы луч бегал по всему экрану, прочерчивая строчки одну за другой.

Давайте займемся не всеми линиями сразу, а только одной, скажем, той, которая пробегает через середину экрана от одного конца к другому. Нам надо, чтобы световое пятно, то есть место, в котором пучок электронов ударяет в экран, покрытый люминесцентным веществом (люминофором), начало свой путь с одной стороны экрана и равномерно переместилось в другую сторону. Движение этого пучка в действительности очень быстрое. Если бы вы хотели это сделать вручную, держа в руке подковообразный магнит, между наконечниками которого пробегают электроны, вряд ли бы это удалось. А что, если вместо постоянного магнита установить электромагнит? Пучок электронов будет отклоняться тем больше, чем сильнее магнитное поле, то есть чем сильнее ток в обмотке электромагнита. Когда ток течет в обратную сторону, электродный пучок отклоняется ноже в обратную сторону, возвращается в исходную точку.

Не все, наверное, себе представляют, как это происходит. Давайте для облегчения придумаем такую игру: подставьте стакан под края, из которой тонкой струйкой течет вода. Стакан медленно наполнится, быстро выльем воду и опять подставим стакан. Точно так же течет ток электромагнита, отклоняющего луч электронов. Сначала он растет медленно, а постепенно увеличивающееся магнитное поле перемещает струю электронов от одной стенки экрана к другой. Правда, нарисовать одну линию — это еще мало. Надо вернуть струю электронов в исходное место и снова прочертить линию. Время возвращения очень короткое по сравнению с временем их отклонения. Поэтому ток должен быстро уменьшиться. Это можно сравнить с выливанием воды из стакана и новым наполнением. Итак, мы уже знаем, как чертится линия на экране во время работы телевизора. Все это, конечно, осуществляется не размашистой рукой, а специальным устройством, состоящим из электронной лампы и «умных» маленьких деталей. Устройство называется системой разверти строк.

Экран телевизора сплошь покрыт такими, как мы только что рассмотрели, линиями. Нам же надо, чтобы струя электронов (электронный пучок), нарисовав одну линию, например, самую верхнюю, начал чертить следующую, ниже, под ней, а потом еще ниже, все двадцать пять линий, из которых состоит картинка на экране. Потом электронный «карандаш» должен мгновенно перейти в верхний левый угол экрана и его полностью заполнить линиями. Как это делается? Точно так же, как с проведением луча поперек экрана: надо поставить еще один электромагнит и пропускать через него ток, отклоняющий электронный пучок сверху, вниз.

Интересно, сколько времени дается электронному «карандашу» для нанесения одной линии? Давайте подсчитаем. Чтобы обмануть глаз и создать впечатление плавного движения нужно в одну секунду сменить двадцать пять раз изображение. Значит, для нанесения линий электронному «карандашу» дается 1/25 секунды. В это время он чертит шестьсот двадцать пять линий. Нетрудно подсчитать, что одну линию он чертит за время в 625 раз меньшее, то есть за 1/15625 секунды.

Итак, в телевизоре есть электронная пушка с системой электродов, дающих узкий пучок электронов — и электронный «карандаш». Есть системы, отклоняющие пучок по горизонтали и по вертикали экрана. Если в нужном месте струя электронов будет уменьшена, а в другом усилена, получим изображение, состоящее из более темных и ярких мест. Такие темные и светлые участки появляются там, где прикажут электрические сигналы, поступающие от антенны. Они приходят слабыми и не могут сразу выполнять роль милиционера, задерживающего или пропускающего электроны. Поэтому сначала они усиливаются в усилителе. Казалось бы, что этого достаточно, чтобы смотреть телевизионную передачу. аточно. Но оказывается, что нет. Не дост.

Вы не понимаете, что здесь написано? Вам кажется, что в журнале опечатка? Нет. Если перенести шесть первых букв с точкой с качала! строки на ее конец, получится вполне логичное и связанное с предыдущим текстом предложение. Не достаточно.

Заметьте, мы не добавили и не пропустили в этой строке ни единой буквы. Только начали читать с того места, с которого нужно, поправляя опечатку, из-за которой простая мысль стала бессмысленным набором звуков. Точно то же может произойти с изображением на экране. Если электронный «карандаш» начнет чертить линии как попало, то яркие и темные места на этих линиях не уложатся правильно и не составят соответствующую картинку. Телевизору нужен сигнал, который бы ставил «карандаш» всегда в одну и ту же начальную, исходную, точку.

Телевизор получает такой сигнал вместе со всеми другими сигналами от передатчика. В приемнике его нужно «процедить» и направить в надлежащее место. Такие сигналы называем импульсами синхронизации.

Кроме сигнала, заставляющего рисовать линии всегда от одной и той же точки, есть еще сигнал, дающий приказ карандашу начинать работу с верхней линии. Устройство, которое как бы процеживает импульсы синхронизации, называется схемой «синхронизации».

В телевизоре есть еще две очень важные части. Одна выделяет из телевизионного сигнала звуковое сопровождение — это своего рода радиоприёмник. Вторая питает током от сети все устройство.

Вот и весь телевизор — как на ладони.

Не заколдованное зеркало, не чудесный сундук, а ящик с множеством проволочек и лампочек, приносящий в дом столько удовольствия. Разве это не чудо?

Стефан Вайнфельд