GÖRÜNTÜ SİSTEMLERİ (Ders Notları)

T.C. FIRAT ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ ELEKTRONİK VE BİLGİSAYAR EĞİTİMİ BÖLÜMÜ GÖRÜNTÜ SİSTEMLERİ (Ders Notları) Dr. İbrahim TÜRKOĞLU ELAZIĞ - 2002 Fırat Üniversitesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü 1

İÇİNDEKİLER 1. Görüntü Sistemi 2. Kamera Sistemleri 3. Tarama ve Senkronizasyon 4. Televizyon Alıcıları 5. Siyah Beyaz Televizyon Sistemleri 6. Renkli Televizyon Sistemleri 7. PAL TV Alıcısı 8. Renkli TV Uzaktan Kumanda Ünitesi 9. TV Vericileri ve Linkler 10. Televizyon Tamiri Ve Sistemli Arıza Arama 11. Televizyon Antenleri ve Ortak Anten Sistemleri Fırat Üniversitesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü 1

1. GÖRÜNTÜ SİSTEMİ 1.1. Işık Işık hakkında çeşitli teoriler vardır. Işığın hem madde (kütle), hem de enerji (dalga) olduğu ispatlanmıştır. Işık, ışık tarafından yayılan küçük dalgacıklardır. Bu dalgacıklar radyasyon enerjisi şeklindedir. Elektromagnetik dalga gibi saniyede 3 x 10 8 metre hızla hareket eder. Etrafa düz çizgiler halinde yayılır. Bir cisme çarptığı zaman büyük bir kısmı, o cismin siyah, az ise cisim beyaz görünür Işık ışınların yüzeylerden yansıyan dalga uzaklıkları onların karakterlerini (yani renklerini) belirtir. Her rengin bir dalga boyu (uzunluğu) vardır. Genel olarak gözlerimizle gördüğümüz beyaz ışığın dalga boyu 400 ile 76O milimikron; mikronun binde biri kadardır. Örneğin; 0,4 mikron = 400 nanometre (nm) = 400 mili mikron (mµ) = 4 *10-7 metre dir. Şekil-1.1.'de görüldüğü gibi güneşten gelen beyaz ışık, kendi renklerine ayrıştırılırsa, bir renk bandından (spekturumundan) meydana geldiği görülür. Cam prizmadan ekran üzerine düşen renk spektrumu görünen renkleri oluşturur. Bu renkler dalga boylarının küçük değerinden büyük değerine göre sıra ile yedi rengi meydana getirir. Şekil - 1.1. Renk Spektrumu. Renklerin dalga boyları gibi parlaklıkları da değişiktir. Renk spekterumunda yeşil renk en fazla parlaklığı olan renktir. Yeşil rengin parlaklığı 1 olarak kabul edilirse beyaz ışığın parlaklığı 2 dir. İnsan gözünün frekans eğrisi verilmiştir. Renkleri televizyonda, esas renkleri oluşturan mavi, yeşil ve kırmızı renklerin en parlak göründüğü dalga boylarının yerleri (mili mikron) olarak apsis üzerinde oklarla gösterilmiştir. Grafikte ordinat her rengin parlaklık derecesini gösterir. Parlaklık, gözün, retine tabakasına gelen ışığın dalga boyuna bağlıdır. Cisimden yansıyarak gelen ışığın rengine göre gözden parlaklık derecesi ortaya çıkar. Dr. İbrahim Türkoğlu 2

1.2. İnsan Gözü İnsan gözü bir fotoğraf makinesine benzer. Herhangi bir cisimden yansıyarak gelen ışık, gözün saydam tabakasından geçerek göz merceğinde odaklanır. Gözün iç arka tarafında yer alan ağ tabakası üzerine gelen ışık şekillenir. Işığın parlaklık derecesine ve dalga boyuna göre, sinirler yardımıyla beyni uyarır. Bununun sonucu ışığın rengi ve parlaklığı sezilir. Şekil - 1.2. Şekil - 1.2. Gözün yapısı ve ölçü alanı. İnsan gözünün ağ tabakasında baston ve kama şeklinde görme odacıkları vardır. Bir gözde 100 milyona yakın bastoncuk, 10 milyona yakın kama odacıkları vardır. Bastoncuklar insan gözünde aydınlık ve karanlık olarak görme olanağı sağlar. İnsan gözü bir resmi, L / H = 4/3 ölçü aralarında rahatlıkla görür. Televizyon alıcısı tüplerinin yüzleri bu ölçüde üretilir. Bu ölçülerde bir resim gözden 4 H veya 8 H uzaklıkta rahatlıkla seyredilir. Bu bakımdan televizyon alıcı tüpünün ekranı üzerinde bulunan bir resmi iyi görebilmek için (Yani satırları gözükmeyen, bir resmi görebilmek, için) televizyon alıcısının ekranından, ekranın köşegen uzunluğunun 7 katı kadar uzaklıktan televizyon alıcısına bakmak gerekir. 1.3. Resim Gönderme Televizyonda bir resmin bir yerden başka bir tarafa gönderilmesi ve resmin elemanlarına ayrılması genellikle bir birine paralel satırlar halinde olur. Televizyonun esası fotoelektrik olayına dayanır. Bir resim (veya manzara) bir yerden başka bir yere gönderilirken önce resim mekanik veya elektronik tarayıcılar yardımıyla resim elamanlarına ayrılır. Sonra ayrılan elemanlar açıklık ve koyuluk derececesine göre akım darbelerine çevrilir. Mum ışığının arka tarafında bulunan fotosel levhasında meydana gelen resim çıkış geriliminin değeri şekil 1.3.'de gösterilmiştir. 1. satırda yalnız, 3 numaradan resim akımı elde edilir. 2. satırda yalnız 8numaradan resim elde edilir: Mum ışığı en. fazla 3. satırı etkiler. 3. satırda 12.13 ve 14 Fırat Üniversitesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü 3

numaradan. üçüncü derecede 12 numaradan resim çıkış gerilimi elde edilir. Satırlarda elde edilen, çıkış geriliminin şekli ve derecesi Şekil -2.3.'de gösterilmiştir. Yukarda açıklandığı gibi, resim beyazlık ve siyahlık derecelerine göre akım darbelerine çevrilir. Taşıyıcı dalgalarla uzaklara gönderilir. Televizyon alıcısında akım darbeleri çeşitli koyulukta ışık değişimlerine çevrilir. Sonra alıcının resim tüpünde bulunan florans yüzeyde mozayik şeklinde aynı resim oluşturulur. Resmin elemanlarına ayrılması. Genellikle birbirine paralel satırlar halinde olur. Bunu daha detaylı olarak tarama konusunda inceleyeceğiz. Şekil - 1.3. Fotosel hücrelerde resim çıkış geriliminin elde edilişi. Televizyon, vericilerinde resmin elemanlarına ayrılıp taranması ve yayın yapması mekanik veya elektronik sistemlerle yapılır. Mekanik sistem, en basit ve en eski bir sistemdir. 1885 yılında P. Nipkow ismine bir fizik bilgini tarafından keşfedilmiş ve televizyon yayınları yapılmıştır. Bilginin ismine izafeten kullanılan yuvarlak dıştan içe doğru spiral şeklinde delikleri bulunan, dönen bir disk yardımıyla, uzaklara gönderilecek resim, resim elemanlarına ayrılır. Ayrılan resim elemanları fotosel lambalar yardımıyla elektrik akımına çevrilir. Bunun yerine elektronik sistem kullanılır. Elektronik sistemde, resimlerin taranması satır satır yapılır. Kamera lambalarına gelen ışık, lambanın spotu tarafından taranarak elektrik akımına çevrilir. Sonra telsiz televizyonları veya kapalı devre televizyonları yardımlarıyla uzaklara gönderilir. Alıcıları yardımıyla tekrar resme çevrilir. Dr. İbrahim Türkoğlu 4

1.4. Telsiz Televizyon Televizyon sisteminin en çok kullanılan şekli telsiz olup, bunun verici ve alıcı katlarının blok diyagramları, Şekil -1.4. de gösterilmiştir. Şekil - 1.4. Telsiz televizyon verici ve alıcı sistemlerin blok diyagramı. Kamera önünde bulunan bir resim koyuluk ve açıklık derecesine göre akım darbelerine çevrilir. Alıcıda bu olay ters olarak meydana gelir. Vericide ayrıca sesleri uzaklara gönderen frekans modülasyonlu (FM) bir verici vardır. Resim verici genlik modülasyonlu (AM) dır. Gönderme ve alma sırasında tam bir uygunluk aranır. Bu uygunluğun özellikle resim verici ve alıcısında olması gereklidir. Resmin gönderilmesi ve alınması sırasında tam bir uygunluk sağlamak amacıyla satır sonlarına ve her resmin değişmesi sırasında uyuşma sinyali (Senkron İmpuls diye adlandırılan sinyaller) eklenir Vericide bu sinyali senkronize generatörü üretir. Alıcıda ise uygunluğu tarama devresi ile gösterilen blok sağlar. 1.5.Televizyonun Tarihçesi Televizyon, hareketli resimlerin görüntülerini uzak mesafelere ileten bir araçtır. TELE uzak, VİZYON görüntü anlamındadır. Televizyon uzaktan görme ve ya görüntüsünün taşınması anlamına gelir. Televizyon tek bir kişinin buluşu değildir. Radyonun bulunuşu ile, sesin uzak yerlere taşınabilmesi, görüntünün de taşınabileceği fikrini vermiştir. Bu alandaki ilk çalışmalar 1870 yıllarına kadar uzanır. 1884 yılında Paul NİPKOW kendi adıyla anılan NİPKOW çarkını gerçekleştirdi. Bu üzerinde, düzgün delikler bulunan dönen bir çark idi. Resim üzerindeki noktaların elde edilmesini sağlayan mekanik bir tarama sistemi idi. 1930 yıllarına kadar üzerinde çalışılmışsa da yinede kaliteli bir resim elde edilememiştir. Fırat Üniversitesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü 5

Renkli televizyon ilk kez 1953 yılında Amerika da ortaya çıkmış ve bazı değişikliklerle ilk sistemini günümüze kadar taşımıştır. Bu sistem, Milli Televizyon Sistemi Komitesi (National Television System Commitee) tarafından onaylanmış ve bu yüzden de komitenin baş harflerinden oluşan NTSC ismini almıştır. Günümüzde Amerika, Japonya, Kanada ve Mexico bu sistemi kabul eden belli başlı ülkelerdir. Elektron lambalarının bulunuşunu takip eden yıllarda foto elektrik düzenler ve katot ışınlı lambalar yapılmıştır. Böylece elektronik tarama sistemlerine geçilerek, görüntünün elektrik işaretine çevrilmesi, şiddetlendirilmesi, tekrar görüntüye çevrilebilmesi sağlanabilmiştir. Bir resmin taşınması; resim üzerinde bulunan her noktanın, sıra ile tek tek, ışık şiddetine göre elektriğe çevrilmesiyle mümkün olur. Bu maksatla televizyonda iki tip taramaya gerek duyulur. Bunlardan biri satır (hat, yatay), diğeri resim (düşey) taramalardır. Görüntünün elektriğe çevrilmesi, kamera lambaları ile sağlanır. Bir resim elektriğe çevrilirken, satır satır taranır. Satır üzerinde sıra ile noktalar ışık şiddeti ile orantılı olarak elektrik işaretine çevrilir. Tarama sırasında en önemli problem verici ve alıcıda bu işlemin birlikte yapılmasıdır. Taramada birlik sağlayan sisteme, Senkronizasyon sistemi denir. Senkronizasyon devrelerinin gelişmesi uzun yıllarda olmuştur. Televizyon ancak bu sistemin düzenlenebilmesi için gerçekleştirilmiştir. Bu gün televizyon alıcı ve vericilerinin çok karışık devrelerden oluşmasının bir nedeni de, senkronizasyonla ilgili devrelerin çokluğundan kaynaklanmasıdır. Televizyonda kaliteli bir esim, resmin en ufak detaylarına kadar tespit edilip iletilmesi ile mümkün olur. Bu çok geniş frekans bandına gerek duyulur. CCIR (Avrupa) televizyon sisteminde; her kanal için 7 MHz lik bir frekans bandı ayrılmıştır. Bu kadar geniş bir band ancak VHF ve UHF bantlarında ayrılabildiğinden, yayın için bu bantlar seçilmiştir. Televizyonda görüntü; katot ışınlı bir lamba olan resim tüplerinde elde edilir. Siyah-beyaz tüplerde resim, siyah-beyaz ve grinin değişik tonları olarak elde edilir. Renkli televizyonda ise tabii renklere en yakın durum kırmızı yeşil ve mavi üç ana renk kullanılarak elde edilir. Siyahbeyaz televizyonda bir tane elektron hüzmesi yeterli olduğu halde, renkli televizyon tüplerinde üç renk için üç elektron hüzmesi gerekmektedir. Renkli tüplerde üç hüzme üç ayrı elektron tabancası ile elde edilir. 1.6.Televizyon Sistemleri Televizyon sistemlerini başlıca iki grupta toplayabiliriz. Bunlar; 1. Kapalı devre televizyon sistemi 2. Televizyon yayın sistemleri 1.6.1. Kapalı devre televizyon sistemi Kapalı devre televizyonda; alıcı ile kamera arasındaki bağlantı kablolarla yapılır. Bunlar sabit tesisler olup alıcı ile verici arasındaki uzaklık genellikle 400 m yi geçmez. Bunlar özel televizyon sistemleridir. Kapalı devre televizyon yayıncılığı problemlerine yerel girişimciler tarafından getirilen bir başka çözümdür. Bazen röle tv olarak adlandırılmakla yayıcılık şirketlerine ait kuvvetlendirici ya da röle vericileri ile karıştırılmamalıdır. Topluma ait anten tv Dr. İbrahim Türkoğlu 6

yayın sinyallerinin yeterince kuvvetli olduğu bir tepe ya da yüksek bina gibi yüksek bir noktaya kurulur. Daha sonra, programlar, para karşılığı abonelere kablolar aracılığıyla bir dağıtım merkezinden verilir. Başlangıçta, iki veya üç kanal vardı ve her kanal bir çift kablo ile abonelere dağıtılıyordu. Abone tercih ettiği kanalı televizyon setinin üstüne veya yakınına yerleştirilen bir anahtarla seçerdi. Kapalı tv nin blok şeması şekil-1.5 de gösterilmiştir. Bazı büyük mağazalarda, mağaza içinde birçok yerlere küçük kameralar yerleştirilir. Bir izleme odasındaki monitörlerden müşteriler izlenir. Trafik teşkilatları oto yollarını gözlerken, yine kapalı devre televizyon devreleri kullanılır. Böylece kazaların izlenmesi, sürücülerin uyarılması, can kurtaran ve tamir araçlarının hızla olay yerine gönderilmesi sağlanır. Bazı uzun araç ve kamyonların arkalarına yerleştirilen kameralarla, arkadaki yolu, sürücünün açıkça görmesi sağlanır. Fabrika da işçilerin çalışması izlenebilir. Hastanelerde, ameliyatların yakından izlenebilmesinde, hatta bazen hastanedeki bir hastanın hastalığının, kilometrelerce uzaklıktaki uzmanlar tarafından teşhisi sağlanabilir. Bazı şirketler, diğer merkezlerdeki şubelerle bağlantılarını kapalı devre tv ile sağlarlar. Bir konferans için başka kentlerdeki iş yerleri ile bağlantı kurabilirler. Bazı telefonlarda konuşanların birbirlerini görmeleri bu sistemle sağlanır. Okullarda ve üniversitelerde eğitim maksadı ile yaygın olarak kullanılır. Her ne kadar pahalı olurlarsa da sağladıkları fayda ve zaman tasarrufu ile yine de tercih edilirler. Şekil 1.5. Kapalı devre tv nin blok diyagramı. Kapalı devre televizyon sisteminde, vericideki kamera; duran resmi veya hareketli resmi alır. Resim taranarak, resim elemanları elde edilir. Her eleman ışık şiddeti ile orantılı olarak bir elektrik sinyaline dönüştürülür. Senkronize palsları ilave edilerek, alıcı ile vericinin birlikte tarama yapması sağlanır. Sinyal güç amplifikatör katları ile yeterince yükseltilerek, koaksiyel kablolarla alıcıya taşınır. Alıcıda; ses ve resim sinyalleri tekrar yükseltilir. Dedekte edilen resim sinyali monitöre uygulanarak görüntü elde edilir. Güç amplifikatörü tarafından yükseltilen ses sinyali, hoparlöre uygulanarak sese çevrilir. 1.6.2. Televizyon yayın sistemi Normal televizyon sisteminde resim ve ses sinyallerinin; vericiden alıcıya taşınması, elektromanyetik dalgalarla olur. Radyo yayınında bir tek taşıyıcı kullanıldığı halde, tv yayınında ses ve resim taşıyıcıları ayrı ayrıdır ve farklı frekanslarda çalışırlar. Tv yayınlarında; resim sinyallerinin taşınması geniş bir frekans bandı gerektirir. Bu nedenle tv yayınlarında VHF ve Fırat Üniversitesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü 7

UHF bantları kullanılır. Vericinin gönderdiği bileşik video (resim) sinyalinde; resim, boşluk palsları ve senkron palsları bulunur. Alıcı antenleri ile alınan bu sinyaller, önce yeterince yükseltilerek ilgili devrelerden seçilerek geçerler. 1.6.2.1. Kablolu televizyonun geliştirilmesi Bir çok ülkede ki büyük şehirlerde, televizyon yayıncılığı problemleri büyük boyutlarda idi. Öyle ki CATV sistemlerinin abone sayılarında hızlı bir yükselme oldu. Özellikle, bir çok gökdelen binasının varolduğu ABD de durum böyle idi. Bir çok yayımcılık program kanalı vardı. Aynı zamanda, yöresel ilgiler, klasik müzik ve eğitim gibi belirli kesimler için özel olarak hazırlanmış programları yayınlayan ses ve televizyon kanallarına duyulan ihtiyaç artıyordu. Ana televizyon merkezi, yerel yayım kanallarını bir ana anten üzerinden alabilir, bu kanallar ve diğer özel olarak hazırlanmış radyo ve televizyon programlarını yayımlayabilir. Bütün bu programlar, büyük geniş bantlı koaksiyel kablolarla çeşitli dağıtım merkezlerine bağlanırlar. Buradan daha küçük bant genişlikli küçük koaksiyel kablolarla abonelere bağlanır. Günümüzde teknolojik gelişmeler, sistemin etkileşimli olmasına yol açmıştır. Bu sistemde aboneler herhangi bir anda dağıtım merkezine bir bilgi göndererek mevcut kanallar arasından sınırlı sayıda kanalı seçebilir. Ayrıca, sınırlı çekiciliğe sahip özel programlar için karıştırma özelliği eklenebilir. Böylece, yalnızca belirli paralı-kanallar, televizyon setiyle ilgili karıştırmayı önleyicinin çalışmasını alabilir. Bir çift telden ya da koaksiyel kablodan daha geniş bant genişliğine ve düşük zayıflatmaya sahip fiber optik kablolar, kablo televizyon sistemlerinin daha geniş alanlara yayılmalarını sağlayacaktır. Dr. İbrahim Türkoğlu 8

Fırat Üniversitesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü 9

Şekil 1.6. Yıldız bağlantılı kablolu tv. Kablolu televizyon, her ülkede farklı bir gelişme göstermiştir. Özellikle, 2000 yılında tv izleyici nüfusunun yalnızca yarısının kablolu TV ye sahip olacağının tahmin edildiği İngiltere de, bu gelişme yavaş olmuştur. 1.6.2.2. Uydu aracılığı ile doğrudan yayımcılık (BDS) Uydu çanak antenleri, oldukça geniş ışınları dünya yüzeyindeki geniş alanlara iletir. Böylece sinyal, herhangi bir noktada zayıf bir sinyal özelliği gösterecek şekilde genişçe yayılır. Bu da yer istasyonunda büyük bir alıcı çanak anteni ve düşük sıcaklıklarda çalışan, pahalı ve düşük gürültülü alıcı gerektirir. Örneğin tipik bir yer istasyonu çanağı en azında 11 metre çapa sahiptir. Günümüzde teknoloji, uydu vericisinin gücünün artması sağlanmıştır. Çanak antenler dar-ışın iletimlerini yaratabilir. Böylece dünya yüzeyindeki daha küçük coğrafi bölgeler üzerinde daha yüksek seviyede sinyaller oluşur. Bu da belirli bölgedeki bireysel evlere yaklaşık 30-90 cm çapındaki küçük antenlerle televizyon sinyallerinin yayılmasını sağlar. Değişik ülkelere hizmet etmek için belirli noktalara uyduların yerleştirildiği dairevi ekvatoral ve yere göre sabit yörüngelerin planlanması sağlanmıştır. Bazı uydular yalnızca belli bir ülkeye yayın yapmak için kullanılırken, bazı uydularda birbirlerinin programlarını değiştirmek için amacıyla birkaç ülke tarafından kullanılmaktadır. Dr. İbrahim Türkoğlu 10

2. KAMERA SİSTEMLERİ Kamera lambalarının çalışması şekil 2.1 de gösterilmiştir. Bu prensip siyah-beyaz ve renkli kameralarda kırmızı, mavi ve yeşil renkler için uygulanabilir. Görüntüden gelen ışık ışınları mercekle odaklanarak foto elektrik hayali bir plaka üzerinde elde edilir. Resmin incelenmesi için ayrıca, optik hayali de görülür. Hayalin elde edildiği plaka üzerindeki farklı ışık noktaları, fotoelektrik prensipleri ile, elektriksel titreşimlere çevrilir. Bir elektron hüzmesi, hayal plakasını arkadan, hat hat ve alan alan tarar. Gelen resim alanı tarafından taranan plakanın arka yüzünden kamera sinyali elde edilir. Elde edilen bu sinyale sonradan senkron ve boşluk palsları ilave edilerek, birleşik video sinyali elde edilir. Verici tarafından alıcılara gönderilen Y.F. sinyali; birleşik video sinyali ile modüle edilir. Kamera lambalarının bazıları, ikonoskop, hayal ortikonu, vidikon plambikon, yarı geçirgen hayal sensörü ve renkli kamera lambasıdır. Şekil 2.1. Bir kamera lambasının çalışma prensibi. Hayal kamerasının fotoelektrik madde olması, ışık şiddetindeki değişme ile orantılı, elektriksel sinyal elde edilmesini sağlar. Işık şiddeti ile orantılı olarak foto emisyondan çıkan elektronlar artar. Devre direncinin değişmesi ışığın miktarına bağlıdır. Işık artarsa devre direnci düşer. Vidikon ve plambikon da ise kamera sinyali, foto iletkenlik ile elde edilir. Bir yarı iletkenin birleşme bölgesine düşen ışık, uçlarda bir potansiyel fark oluşturur. Hayalin oluştuğu plakadaki görüntünün, sinyal değişmesine çevrilebilmesi için, tarama sisteminin ilave edilmesi gerekir. Satır satır ve yukarıdan aşağıya doğru yapılan tarama ile resim; elemanlarına ayrılır. Girişteki hayal plakası fotoelektrik ise de, resim elemanları yapı bakımından yalıtılmıştır. 2.1. Foto Emisyon Bazı metaller yüzeylerine düşen ışık ışınları ile elektron emisyonu yapabilirler. Bu yolla çıkan elektronlara foto elektronlar denir. Elektron çıkaran yüzeye ise foto katot denir. Işığa hassas elementlerden bazıları şunlardır; sezyum, gümüş, sodyum, potasyum, lityum ve bir grup alkali metallerdir. Genellikle sezyum oksit kullanılır. Çünkü ışık ile yüksek foto emisyon duyarlığa sahiptir. Foto elektrik olayı şekil-2.2 de gösterilmiştir. Foto elektrik etkinin açıklanmasında, ışık enerjisinin en küçük parçasına FOTON denir. Foto katot yüzeyine çarpan fotonların verdiği enerji ile foto elektronlar yeterince enerji kazanarak yüzeyi terk ederler. Çıkan elektronların miktarı ışığın şiddetine bağlıdır. Foto elektronların hızı ise, ışığın dalga boyuna bağlıdır. Dalga boyu ışığın rengini tayin eder. Bu Fırat Üniversitesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü 11

faktör kamera lambalarının; ışık spektrumundaki renklere karşı farklı duyarlıkta olmasına neden olur. Şekil-2.2. Bir kamera lambasında foto emisyonla elektron hayalinin elde edilmesi. 2.2. Foto iletkenlik Foto elektrik etki; ışık şiddetindeki değişme ile bir direncin değerinin değişmesidir. Işık arttığında direnç düşer. Genellikle selenyum, tellür, kurşun gibi yarı iletken metalleri ile oksitleri; foto iletkenlik özelliği gösterirler. 2.3. Elektron Tarama Hüzmesi Kamera lambalarında tarama, bir elektron tabancası tarafından üretilen, ince ve yoğun elektron hüzmesiyle olur. Elektron hüzmesi target veya hayal plakasanı tarar. Resim lambalarında ise elektron tabancası ile fosforlu ekran taranır. Elektron tabancaları havası boşaltılmış cam zarf içinde bulunurlar. Filaman ısındıkça katot elektron yayar, bu elektronlar kontrol gri tarafından kontrol edilirler. Hızlandırıcı gri ile hızlandırılıp, odaklama bobinleri ile hayal plakası üzerine odaklanırlar. Saptırma bobinleri ile saptırılarak, tarama yapılır. Şekil 2.3. Bir kamera lambasındaki hayal plağının foto iletkenliği. Kontrol grinin yapısı silindir bir boruya benzer. Çıkış ucunda dar bir delik vardır. Bu delikten geçen elektronların miktarı, kontrol geriye uygulanan negatif polarmaya ve uygulanan Dr. İbrahim Türkoğlu 12

kontrol sinyaline bağlıdır. Hızlandırıcı grinin yapısı yine bir silindir boruya benzer. Uygulanan pozitif gerilim ile içinden geçen elektronların hızlanmaları sağlanır. Bu tip lambalarda iki odaklama anodu farklı gerilimdedir. Saptırma bobinleri ise yatay ve düşey olmak üzere ikişer çifttir. Düşey saptırıcılar yatay konumda, yatay saptırıcılar düşey konumda bulunur. Kamera lambalarında odaklama ve saptırma: manyetiktir. Resim lambalarında ise statik odaklama ve manyetik saptırma kullanılır. 2.4. Kamera Tüpleri Televizyonun ilk çıktığı zamanlardan itibaren kamera tüpleri olarak "Orthicon" tüpleri kullanılmaktaydı. Ancak günümüzde daha modern tüpler olan "Vidicon" tüpleri kullanılmaktadır. Bir orthicon tüpünün basitleştirilmiş şeması, şekil-2.4. de gösterilmiştir. Burada görüntülenmek istenen sahnenin imajı, bir fotokatod üzerine uygun optik düzenler ile düşürülür. Bu imajın ışık durumuna göre foto Katod'tan elektronlar üretilir. Üretilen elektron miktarı, sahnenin çeşitli bölümlerinin parlaklığı ile orantılı olup çok aydınlık bir nokta, fazla, elektron üretilmesine sebep olur. Foto katot tarafından ışık ile orantılı olarak üretilen elektronlar, hemen arkasındaki bir "hedef" tarafından çekilirler. Dolayısıyla bu hedef üzerinde, sahnenin ışık durumu ile orantılı bir elektron dağılımı oluşur. Bu dağılım, normaldir ve sahne değiştikçe değişir. Kamera tüpünün diğer ucunda bulunan bir elektron tabancası do elektron ışınları üretmektedir ve bu ışınlar, tarama kısmında anlatıldığı gibi yatay ve düşey olarak saptırılmaktadır. Bu suretle üretilen elektron ışınının, hedefi yatay ve düşey olarak taraması sağlanır. Hedef üzerine düşen elektron ışını, hedefin o noktasının elektron miktarına göre bazen geri yansır, bazen de hedef tarafından yutulurlar. Bu işlemin genel neticesi olarak yansıyan elektron ışınları hedef üzerindeki elektron dağılımının, dolayısı ile de ekran üzerindeki görüntünün bilgilerini taşır. Örnek olarak ekran üzerindeki görüntünün parlak bir noktası, arkasındaki hedef üzerinde karşı geldiği noktada yoğun bir elektron kümesi oluşturur. Bu nokta elektron ışını tarafından tarandığı anda, yansıyan elektron ışınının yoğunluğunda da büyük değişiklik olur. Yansıyan ışınlar, tüpün arkasında bulunan bir görüntü yükselteci tarafından yükseltilerek taranan bilgilerin hassasiyetleri arttırılmış olur. Şekil 2.4- Bir Orthicon kamera tüpünün başlıca elemanları. Fırat Üniversitesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü 13

2.4.1. Vidicon tüpü Bir Vidicon tüpünün başlıca elemanları, Şekil 2.5 de gösterilmiştir. Bu kamera tüpü kapalı devre televizyon ve transistörlü portatif televizyon kameralarında kullanılır. Bunların uzunlukları 15 cm dir. Foto gerilim ışık alan yüzeylerde gerilimin doğması olayları 2-3 cm kadardır. Bu tüp foto gerilim ve foto direnç olayına göre çalışır. Foto direnç ise üzerine ışık düşen maddelerin şekil 2.6 da görüldüğü gibi elektrik dirençlerinin değiştirilmesi olayıdır. Işık şiddeti arttıkça foto direnç değeri düşer, azaldıkça artar. Şekil 2.5. Bir Vidikon kamera tüpünün başlıca elemanları. Vidikon tüpünün çıkış gerilimi şekil 2.7 de gösterilmiştir. Resim görüntüsü tüpün önündeki yüzey plaka üzerinde odaklaştırılır. Cam yüzey, plakanın içine bakan yüzeyi, foto iletken olan ince ve şeffaf bir madde ile kaplanmıştır. Buna foto katot maddesi de denir. Foto katot maddesi elektron tabancasından gelen elektron hüzmesi ile taranır. Bu çeşit tüplerin üç ana parçası, elektron tabancası, tarama sistemi ve Orthicon tüpünde olduğu gibi görüntünün aktarıldığı hedeftir. Şekil 2.6. Bir Vidikon kamera tüpünün iç yapısı. Dr. İbrahim Türkoğlu 14

Şekil 2.7. Vidikon tüpünün çıkış gerilimi. Elektron tabancasında katotta üretilen elektron ışını, satir ve alan saptırma bobinleri ile de tarama işlevini görmeye zorlanır. Şekilde gösterilen ışın ayar bobini, tüpün mekanik yapısından ileri gelecek küçük hataları gidermek amacı ile kullanılır. Hedef olarak kullanılan foto iletken maddenin düşük ışık seviyelerinde direnci çok yüksek olup, üzerine ışık düşmesi halinde direnci azalmaktadır. Hedef alanı, elektron ışını ile soldan sağa ve yukardan aşağı taranması nedeniyle, çok sayıda küçük direnç elemanlarından oluşmuş gibi varsayılabilir. Bu küçük direnç elemanlarına ilaveten, yine çok küçük şönt kondansatörler eşdeğer devreyi meydana getirirler (Şekil 2.8). Direnç elemanları foto-iletkenleri, kondansatör elemanları ise foto-iletken elemanların kendileri ile arkalarındaki şeffaf iletken tarafından oluşturulan kapasitansı temsil etmektedir. Bu direnç-kondansatör sisteminin birer uçlan hedef elektroduna bağlı olup diğer uçları ise elektron ışını çarpıncaya kadar açık devredir. Elektron ışını isminden de anlaşılacağı gibi elektronlar taşımaktadır, yani bir elektrik iletkenidir. Şekil 2.8 den de görüleceği gibi eşdeğer elektrik devresinde elektrik yolu, bir yük direnci üzerinden tamamlanmaktadır. Elektron ışını saptırıcılar vasıtası ile tarandığında, bu ışın sıra ile RC devrelerinin uçlarına bağlanmış gibi olmaktadır. Her kondansatör elemanına bir direnç bağlı olduğundan dolayı, elektron ışınının her geçişinde dolan bu kondansatörler, ışının bir sonraki gelişine kadar bağlı bulunduğu direnç üzerinden boşalır. Işının bir sonraki gelişinde ise kaybettiği yükü tekrar alabilmek için yeniden şarj olur ve bu esnada devreden bir akım gelmesine yol açar. Fırat Üniversitesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü 15

Şimdi bir an için kameranın karanlıkta çalıştığını varsayalım. Daha önce de bahsettiğimiz gibi karanlıkta eşdeğer devredeki dirençler, hemen hemen açık devredir. Bu durumda elektron ısınının aynı RC elemanından birbirini takip eden geçişleri arcısında kondansatör boşalamayacağı için toplam devreden de bir akım geçmeyecektir. Bu işlemin tam tersi olarak, kameranın aydınlık bir sahne üzerinde çalıştığını varsayarsak, üzerine ışık düşen RC elemanlarında R direncinin değeri düşük olacak, elektron ışınının bu elemanlardan her geçişinde de toplam devreden önemli miktarda akım akacaktır. Böylece bir görüntünün elektrik sinyallerine dönüşmesi, yük direnci üzerinden akan değişik genliklerdeki akımların oluşturduğu gerilim şeklinde olacaktır. Şekil 2.8. Vidikon kamera tüpünün eşdeğer elektrik devresi. 2.4.2. İkonoskop kamera tüpü Şekil-2-9 da ikonoskop kamera tüpünün yapısı ve sinyal devresi verilmiştir. Hayal plakasının tarama yüzüne, birbirinden yalıtılmış mozaik kürecikler dizilmiştir. Kürecikler ışığa hassas olup, üzerine ışık düştüğünde elektron çıkarırlar. Plakanın arka yüzeyi sinyal plakası olup çıkış sinyali buradan alınır. Lambanın iç yüzeyi iletkendir ve kollektör tabakası ile örtülmüştür. Kollektör; foto elektronlarla sekonder elektronları çeker. Kürecikler sezyum oksit taneleri olup, büyüklükleri 1 mikron (1/1000mm) dir. Mozaik yüzey elektron hüzmesi ile taranır. Tarama elektron statik ve manyetik olabilir. Çekimi yapılan sahneden gelen ışık ışınları, mozaik yüzeye düşürülür. Sinyal plakasından, görüntüden gelen ışıklarla orantılı çıkış sinyali alınır. Dr. İbrahim Türkoğlu 16

Şekil-2.9 a) İkonoskop tüpün yapısı b) Sinyal devresi 2.4.3. Süperikonoskop kamera tüpü Bu tüpte elemanlarına ayrılacak resim, bir mercek yardımıyla P 1foto katot maddesi üzerine düşürülür. Buradan çıkarılan primer (birincil) elektronlar L saptırıcı bobin yardımıyla mozaik foto katot elemanı üzerine düşürülür. Çıkan sekonder (ikincil) elektron K kollektörü yardımıyla tüpün içinden alınır. Emisyon yapan mozaik foto katot maddesi elektron kaybettiği için pozitif olarak dolar. Elektron tabancası ile taranan resim dolu mozaik fotokatot maddelerini boşaltır. Bu dolma ve boşaltmalar kollektörle resim ekranın metal levhası arasında çıkış resim sinyali olarak alınır. 2.4.4. Ortikon kamera tüpü Bunlar; Bu kamera tüpü şekil 2.10 da gösterilmiştir. Bu kamera tüpüne hayal ortikonu da denir. Hayal ortikonun kısımlarını üç parçaya ayırabiliriz. Bunlar; 1- Hayal kısmı 2- Tarama kısmı 3- Elektron çoğaltıcıdır. Görüntüden gelen ışık, kamera mercekleri ile odaklanarak, hayal kısmındaki foto katot üzerine düşürülür. Hayal kısmında; foto elektrik hayal, target plakası üzerinde uygun elektriksel şarz hayali oluşturur. Target plakasının bir yüzü foto elektronları alırken, diğer yüzü tarama kısmı yardımı ile elektron hüzmesiyle taramaktadır. Bu olay sonunda giren hayal ile orantılı bir sinyal akımı, dönen elektron hüzmesi ile, elektron çoğaltıcıya taşınır. Bu sinyal akımı elektron çoğaltıcılar ile yükseltilir. Kamera çıkış sinyali olarak alınır. Şekil-2.10. Bir ortikon tüpünün yapısı. Fırat Üniversitesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü 17

2.4.5. Plumbikon kamera tüpü Plumbikon kamera tüpünün yapılışı ve çalışması vidikon tüpüne benzer. Vidikon tüpünden daha küçüktür. Uzunluğu 18-20 cm dir bu tüp diğer kamera tüplerine göre çok küçüktür. Fakat kalitesi diğerlerinden çok iyidir. Özellikle insan gözünün spektrum duyarlığına uygunluğu en büyük avantajdır. Işık duyarlık maddesi olarak kurşun-monoksit (PbO) kullanılır. (Şekil-2.11.) Şekil-2.11. Plumbikon kamera tüpü. Dr. İbrahim Türkoğlu 18

3. TARAMA VE SENKRONİZASYON 3.1. Hareketli Resimlerin Prensipleri Bir sinema projektörü ile hareketli resimlerin konusunda bilgi sahibi olabiliriz. Birbirinden çok farklı hareketsiz resimler çok hızlı olarak bir ekranda sırasıyla insan gözüne sunulur. Eğer göze birbiri ardına sunulan hareketsiz resimlerin sayısı saniyede 16 dan fazla olursa hissedilir bir titreme olmadan hareketli manzara görüntüsü elde edilir. Bu yüzden bir televizyon sistemi, televizyon alıcısından insan gözüne saniyede 16 ya da daha fazla sayıda resim sunacak şekilde tasarlanmalıdır. 3.2. Katod Işın Tüpünün Prensipleri Bir elektronik görüntü sinyalinin ışık enerjisine geri dönüştürülmesi katod ışın tüpü ile gerçekleştirilir. Video kuv. Sync ayırıcı Şekil-3.1. Televizyon alıcıları için katod ışın tüpü prensipleri Tüp, arka tarafı silindir ve ön tarafa doğru dikdörtgen biçiminde genişletilerek ekranı oluşturan içi boşaltılmış cam bir çerçevedir. Silindirik tüpün sonuna bir katod yerleştirilmiştir. Bu katod elektron yaymak için ısıtılır. Elektron tabancası, yayılan elektronları ince bir ışın demetine odaklamakta kullanılır. Bu ışın demeti bir anot düzeneğine uygulanan pozitif gerilimin etkisi ile tüp boyunca ateşlenir. Elektron ışını, tüpün boynunun dışına kelepçelenmiş saptırma bobinlerinden geçen akım tarafından üretilen manyetik alanlar ile yatay ve dikey yönlerde hareket ettirilebilir. Dikdörtgen ekranın iç yüzeyi, ışık yayan bir madde ile kaplanmıştır. Eğer tüp boyunca ateşlenen elektron ışını, ekran kaplamasına yeterli bir hızla çarparsa elektron ışının, enerjisi yüzey kaplamasından bir ışık yayılmasına sebep olur ve tüp ekranına önden bakıldığında küçük bir ışık noktası görülür. Fırat Üniversitesi, Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümü 19