NGHỆ THUẬT
LÀM ĐẸP VÀ SỨC KHỎE
THỦ CÔNG
VĂN HÓA VÀ LỊCH SỬ
GIẢI TRÍ
MÔI TRƯỜNG
THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG
KỸ THUẬT NGƯỢC
KHOA HỌC
THỂ THAO
CÔNG NGHỆ
THIẾT BỊ ĐEO
The Cathode-Ray Tube
Penny

Tạo bởi

Penny

27. tháng Tám 2026DK
42
0
0
0
0

The Cathode-Ray Tube

Every instrument before 1897 turned an electrical quantity into the position of a mechanical pointer, and a pointer has mass. That mass means inertia, and inertia means a meter cannot follow anything that changes quickly — a moving-coil movement is hopeless above a few tens of hertz. Ferdinand Braun’s tube replaced the pointer with a beam of electrons, which has almost no mass at all and can therefore be deflected as fast as you can change the voltage doing the deflecting. Suddenly a waveform could be SEEN rather than inferred, and every argument about what a circuit was really doing became settleable by looking. The same tube, given a way to build up a picture line by line, became television. This blueprint is gated because a cathode-ray tube combines high vacuum in a glass envelope with several kilovolts, and both deserve respect.
Nâng cao
7 hours

Hướng dẫn

1

Read the two hazards, which are unrelated to each other

A CRT is dangerous in two independent ways and neither protects you from the other.

  1. Implosion. The envelope holds a hard vacuum against full atmospheric pressure. A break does not throw glass outward, it collapses inward and then sprays fragments in every direction. Wear a face shield whenever a tube is exposed, handle it by the body and never by the neck, and never scratch or knock the glass.
  2. High voltage. The anode runs at several kilovolts, and the tube’s own internal capacitance stores that charge for a long time after power is removed. Always short the anode connection to chassis with an insulated lead before touching anything.
  3. Work with one hand behind your back, and never alone.

The stored-charge hazard is the one that catches people, because the set is switched off and everything looks safe. The aquadag coating on the tube and its earthed counterpart form a capacitor of a few nanofarads at several kilovolts, which is a genuinely dangerous amount of energy.

If you cannot meet these conditions, follow this blueprint on paper or with a salvaged working tube in its original chassis. Every principle below can be demonstrated on an intact commercial tube without ever opening the envelope.

Vật liệu cho bước này:

Ống tia âm cực (tháo từ đồ cũ, nhỏ)Ống tia âm cực (tháo từ đồ cũ, nhỏ)1 cái
Dây phóng điện cao thếDây phóng điện cao thế1 cái

Công cụ cần thiết:

Tấm che mặtTấm che mặt
Kính bảo hộ trong suốtKính bảo hộ trong suốt
Que dò dao động ký cao ápQue dò dao động ký cao áp
Đồng hồ vạn năng số cấp phòng thí nghiệmĐồng hồ vạn năng số cấp phòng thí nghiệm
2

Make a beam and prove it is made of particles

Establish what the beam actually is before steering it.

  1. Using a demonstration discharge tube, apply high voltage between cathode and anode and observe the glow.
  2. Place an object in the beam path and look for its shadow on the far wall.
  3. Bring a magnet near the tube and watch the beam bend.
  4. Note which way it bends relative to the field.

The sharp shadow proves the rays travel in straight lines; the magnetic deflection proves they are charged and moving; and the direction of the bend shows the charge is NEGATIVE. These three observations are exactly how the electron was identified, and you can reproduce all of them in an afternoon.

Historically this settled a genuine argument. Some physicists held that cathode rays were waves in the aether; the magnetic deflection is very hard to explain that way. J. J. Thomson went further in 1897 and measured the charge-to-mass ratio by balancing electric against magnetic deflection, finding a particle about two thousand times lighter than a hydrogen atom — the first subatomic particle anyone had found.

Vật liệu cho bước này:

Ống tia âm cực (tháo từ đồ cũ, nhỏ)Ống tia âm cực (tháo từ đồ cũ, nhỏ)1 cái
Bộ nam châm neodymiBộ nam châm neodymi1 bộ

Công cụ cần thiết:

Nguồn điện bàn điều chỉnh đượcNguồn điện bàn điều chỉnh được
Que dò dao động ký cao ápQue dò dao động ký cao áp
Đồng hồ vạn năng số cấp phòng thí nghiệmĐồng hồ vạn năng số cấp phòng thí nghiệm
Tấm che mặtTấm che mặt
Kính bảo hộ trong suốtKính bảo hộ trong suốt
3

Focus the beam with an electrostatic lens

A beam that spreads is useless. Focusing it uses optics made of voltage.

  1. Identify the electrode structure in the tube neck: cathode, control grid, and two or more anodes at different potentials.
  2. Vary the first anode voltage and watch the spot size on the screen.
  3. Find the setting that gives the smallest, sharpest spot.
  4. Now vary the control grid voltage and watch the BRIGHTNESS instead.

The region between two electrodes at different potentials bends electron paths exactly as a glass lens bends light, and the focal length depends on the voltage ratio. Adjusting focus is therefore an electrical operation with no moving parts — which is why the focus control on an oscilloscope is just a potentiometer.

Note the clean separation of duties: the grid controls how MANY electrons pass, the anodes control where they CONVERGE. Brightness and focus are independent, which is what makes the tube usable.

Reverse-engineering note: television tubes generally use magnetic focus and deflection coils around the neck rather than internal plates, because magnetic deflection achieves much wider angles — necessary for a short tube with a big screen. Oscilloscopes use electrostatic plates because they respond far faster. Same tube, opposite choice, and the reason is entirely about what each instrument needs.

Vật liệu cho bước này:

Ống tia âm cực (tháo từ đồ cũ, nhỏ)Ống tia âm cực (tháo từ đồ cũ, nhỏ)1 cái
Bộ điện trởBộ điện trở1 bộ
Chiết ápChiết áp2 cái

Công cụ cần thiết:

Nguồn điện bàn điều chỉnh đượcNguồn điện bàn điều chỉnh được
Que dò dao động ký cao ápQue dò dao động ký cao áp
Đồng hồ vạn năng số cấp phòng thí nghiệmĐồng hồ vạn năng số cấp phòng thí nghiệm
Máy hiện sóngMáy hiện sóng
Tấm che mặtTấm che mặt
Kính bảo hộ trong suốtKính bảo hộ trong suốt
4

Deflect it in two axes and draw a Lissajous figure

Two pairs of plates at right angles turn a spot into a display.

  1. Apply a slowly varying voltage to the horizontal plates and observe the spot sweep across.
  2. Apply a signal to the vertical plates and observe it move up and down.
  3. Now drive both from separate signal generators and vary their frequency ratio.
  4. Photograph the patterns at ratios of 1:1, 1:2 and 2:3.

Simple frequency ratios produce closed, stable figures; anything else produces a pattern that drifts and never closes. These are Lissajous figures, and before frequency counters existed they were the most precise way to compare two frequencies — you adjusted one until the figure stood still, and then you knew the ratio exactly.

This is a nice example of a measurement technique that vanished not because it was bad but because something cheaper arrived. A digital counter is more convenient; a Lissajous figure shows you phase as well as frequency, at a glance, with no numbers at all. Both are still true.

Vật liệu cho bước này:

Bộ điện trởBộ điện trở1 bộ
Bộ tụ điệnBộ tụ điện1 bộ
Bo mạch lỗ / bo mạch thửBo mạch lỗ / bo mạch thử1 cái
Dây hàn 63/37 lõi nhựa thôngDây hàn 63/37 lõi nhựa thông1 reel

Công cụ cần thiết:

Máy phát tín hiệuMáy phát tín hiệu
Máy phát hàmMáy phát hàm
Nguồn điện bàn điều chỉnh đượcNguồn điện bàn điều chỉnh được
Máy hiện sóngMáy hiện sóng
Que dò dao động ký cao ápQue dò dao động ký cao áp
Đồng hồ vạn năng số cấp phòng thí nghiệmĐồng hồ vạn năng số cấp phòng thí nghiệm
Tấm che mặtTấm che mặt
Kính bảo hộ trong suốtKính bảo hộ trong suốt
5

Add a timebase and make it an oscilloscope

One specific horizontal waveform turns the tube into the most useful instrument in electronics.

  1. Build a sawtooth generator: a capacitor charged through a constant current and discharged abruptly.
  2. Drive the horizontal plates with it, so the spot sweeps steadily left to right and then flies back.
  3. Apply the signal under test to the vertical plates.
  4. Adjust the sawtooth frequency until the display stands still.

When the sweep period is an exact multiple of the signal period the trace repeats identically and appears frozen; otherwise it crawls across the screen. That is the whole idea — the horizontal axis has become TIME, and a voltage that varies too fast to imagine is now a stationary shape you can measure with a ruler.

Making the display stand still by hand is tiresome, and the fix is triggering: instead of running the sweep continuously, start it at the moment the input crosses a chosen level. Every sweep then begins at the same point on the waveform and the picture is stable regardless of frequency.

The flyback must be fast and blanked — the beam is switched off during the return, or you would see a bright line running backwards across every trace. That blanking pulse is why the control grid has its own connection, and it is the same mechanism television later used between lines and between frames.

Vật liệu cho bước này:

Bộ tụ điệnBộ tụ điện1 bộ
Bộ điện trởBộ điện trở1 bộ
Bộ transistor các loạiBộ transistor các loại1 bộ

Công cụ cần thiết:

Máy hiện sóngMáy hiện sóng
Máy phát tín hiệuMáy phát tín hiệu
Nguồn điện bàn điều chỉnh đượcNguồn điện bàn điều chỉnh được
Đồng hồ vạn năng số cấp phòng thí nghiệmĐồng hồ vạn năng số cấp phòng thí nghiệm
Trạm hàn thiếcTrạm hàn thiếc
Que dò dao động ký cao ápQue dò dao động ký cao áp
Tấm che mặtTấm che mặt
Kính bảo hộ trong suốtKính bảo hộ trong suốt

Vật liệu

9

Công cụ yêu cầu

9

Blueprint liên quan

Các blueprint này chia sẻ kiến thức — kỹ thuật, vật liệu hoặc nguyên tắc

CC0 Phạm vi công cộng

Bản thiết kế này được phát hành theo CC0. Bạn tự do sao chép, sửa đổi, phân phối và sử dụng cho bất kỳ mục đích nào mà không cần xin phép.

Hỗ trợ nhà sáng tạo bằng cách mua sản phẩm qua bản thiết kế, nơi họ nhận Hoa hồng nhà sáng tạo do nhà bán hàng đặt, hoặc tạo phiên bản mới và kết nối trong bản thiết kế riêng để chia sẻ doanh thu.

Thảo luận

(0)

Đăng nhập để tham gia thảo luận

Đang tải bình luận...