IT9020594A1 - Circuito di compensazione della componente orizzontale del campo magnetico terrestre per cinescopio a colori di monitor ad alta risoluzione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione industriale dal titolo:

"Circuito di compensazione della componente orizzontale del campo magnetico terrestre per cinescopio a colori di monitor ad alta risoluzione".

La presente invenzione riguarda un circuito di compensazione della componente orizzontale del campo magnetico terrestre per cinescopio a colori di monitor ad alta risoluzione.

Come è noto, i cinescopi a colori formano l'immagine sullo schermo mediante eccitazione elettronica dei fosfori depositati sulla faccia interna del vetro del cinescopio.

Tali fosfori sono depositati a triplette di tre diversi colori (rosso, verde e blu).

Essi vengono eccitati separatamente da tre diversi cannoni e, mediante un opportuno dosaggio di tali eccitazioni, è possibile riprodurre tutti i colori dello spettro.

Per permettere a ciascun raggio elettronico di colpire i propri fosfori di competenza il cinescopio è munito di una maschera forata.

Ciascuno dei fori della maschera, posizionato di fronte a ciascuna tripletta di fosfori, assolve il compito di guidare il raggio elettronico sui fosfori giusti.

L'eccedenza di elettroni che non passano attraverso i fori viene assorbita dalla maschera, che è fatta di materiale metallico (normalmente acciaio a basso tenore di carbonio).

Per una corretta formazione dell'immagine sullo schermo è necessario naturalmente che il cannone di ciascun colore colpisca esattamente e solo i fosfori che è preposto a colpire e questo avviene normalmente se gli elettronidel raggio non vengono deviati lungo la loro traiettoria dal catodo al fosforo.

Una delle possibili cause di deviazione è costituita dalla presenza di un qualsiasi campo magnetico, di posizione ed intensità tale da poter influenzare il moto degli elettroni. Tale influenza è regolata dalla legge di Lorenz.

In particolare il campo magnetico terrestre, presente in ogni parte delglobo ed ineliminabile, presenta un'intensità tale da poter deviare la traiettoria degli elettroni in misura significativa.

In ciascun punto della terra tale campo presenta una componente verticale, perpendicoLare al suolo terrestre, massima ai due poli e nulla all'equatore, e una componente orizzontale parallela al suolo terrestre, nulla ai due poli e massima all'equatore. Quest'ultima è a sua volta scomponibile in due componenti perpendicolari tra loro.

Se si prende come riferimento il centro del cinescopio, esso sarà quindi soggetto a tre componenti di campo magnetico, una componente orizzontale Bx (campo magnetico laterale) perpendicolare all'asse del cinescopio, una componente orizzontale Bz (campo magnetico assiale) coincidente con l'asse del cinescopio e una componente verticale By (campo magnetico verticale).

La componente Bx sarà massima quando il cinescopio sarà affacciato verso est od ovest e nulla verso nord o sud.

La componente Bz sarà massima quando il cinescopio sarà affacciato verso nord o sud e nulla verso est o ovest.

La componente By, nulla solo all'equatore, sarà diretta verso ilbasso nell'emisfero settentrionale e verso l'alto nell'emisfero meridionale e la sua intensità, dipendente dalla latitudine del luogo ove è posto il cinescopio, crescerà spostandosi dall'equatore ad uno dei due poli.

Il cinescopio viene assiemato al proprio giogo di deflessione e messo a punto in determinate condizioni di campo magnetico esterno.

Se tuttavia queste condizioni vengono a cambiare, per esempio nel caso in cui il luogo di utilizzo ha una latitudine diversa dal luogo di costruzione, o se semplicemente il cinescopio viene ruotato su se stesso, la traiettoria degli elettroni subirà una deviazione.

Un primo effetto di tale alterazione viene indicato come ei— rore di convergenza. Esso si manifesta quando per un errore di traiettoria prima dell'attraversamento della maschera gli elettroni vanno a colpire dei fori e quindi delle triplette errate.

Il fosforo colpito può essere del colore corretto, ma la sua posizione tale da non concorrere più a formare il colore di sintesidesiderato.

Se ad esempio in una certa zona ilverde non è perfettamente convergente, un punto che dovrebbe essere bianco verrà visualizzato come due puntini separati, uno di colore viola, composto da rosso e blu che sono convergenti, e l'altro verde.

La distanza tra questi due punti dà la misura di questo errore.

Un secondo effetto di tale alterazione viene indicato come errore di atterraggio. Esso si manifesta quando gli elettroni attraversano la maschera con un angolo diverso da quello previsto ed il raggio che attraversa i fori della maschera non è centrato rispetto ai fosfori che deve colpire.

Se questa non centratura del raggio rispetto al fosforo è inferiore o uguale a un certo margine di guardia stabilito, non si ha nessun effetto visivo sull'immagine in quanto il fosforo viene correttamente illuminato lo stesso.

In caso contrario possono verificarsi due casi.

Se la centratura è tale che il raggio colpisce anche il fosforo adiacente, vengono accesi due fosfori di due colori diversi e l'immagine rimane macchiata di un altro colore, dando luogo a un errore di purezza.

Viceversa, nel caso in cui la non centratura è tale che il raggio, pur non andando a colpire fosfori adiacenti, colpisce solo parzialmente il fosforo giusto, nella zona interessata si ha una riduzione della quantità di luce emessa e viene cosi compromessa L'uniformità di brillanza dell'immagine.

Ciò considerato, mentre è sostanzialmente possibile trascurare gli effetti della variazione di latitudine sulla componente verticale By del campo magnetico, dato che tale variazione si produce soltanto al momento dell'installazione del cinescopio ed è evidentemente compensata direttamente dal tecnico installatore. Lo stesso non si può dire per la componente orizzontale, che varierà ogni volta che L'utilizzatore deciderà di modificare l'orientamento del cinescopio.

Secondo la tecnica nota, per limitare l'influenza del campo magnetico terrestre il cinescopio è dotato di uno schermo interno connesso con la maschera forata, normalmente realizzato nello stesso materiale.

A causa della sua bassa permeabilità magnetica, allo schermo è associato un sistema di smagnetizzazione il quale fa uso di una o due bobine poste sul fianco del cinescopio, in cui viene fatta scorrere una corrente alternata di ampiezza tale da mandare in saturazione magnetica il materiale dello schermo in entrambi i sensi.

Tale campo magnetico viene poi gradualmente portato a zero. In questo modo il materiale viene fatto lavorare in una zona interna al ciclo di isteresi, con una permeabilità molto più aLta e quindi con un potere schermante molto più efficace.

E' ovvio che tale schermo lavora sulle componenti Bx e By delcampo, mentre L'unica schermatura verso la componente Bz è quella offerta dalla maschera forata, che è molto meno efficace dello schermo stesso a causa del suo ridotto spessore e dei fori in essa praticati.

Inoltre l'efficacia di questo schermo interno, una volta eseguita la smagnetizzazione, rimane inalterata solo in assenza di variazione del campo magnetico esterno. Se dopo aver smagnetizzato lo schermo, il cinescopio viene ruotato. Lo schermo cesserà di agire come tale ed in alcuni casi potrà addirittura peggiorare l'effetto delle mutate condizioni esterne di campo.

E' necessaria quindi in tal caso un'altra smagnetizzazione che riadegui lo schermo interno alle nuove condizioni magnetiche esterne.

Negli apparecchi televisivi tale sistema di smagnetizzazione è attivato automaticamente solo all'atto dell'accensione dell'apparecchio e non è previsto alcun comando esterno di riattivazione in quanto, una volta installato, l'apparecchio non viene solitamente più spostato.

Soltanto nei cinescopi per monitors grafici, soprattutto in quelli con dimensioni superiori ai 16 pollici, che sono destinati ad un uso diverso, oltre alla smagnetizzazione automatica all'accensione viene anche prevista la possibilità che l'operatore stesso, mediante un apposito comando esterno, possa smagnetizzare l'apparecchio ogni volta che lo ritenga necessario.

Inoltre, se la componente magnetica Bz del campo magnetico in cui deve lavorare il cinescopio è diversa da quella per cui è stato tarato il cinescopio in fabbrica, si avrà un degrado delle prestazioni anche dopo aver smagnetizzato l'apparecchio.

La causa di ciò è da trovarsi, come detto prima, nella scarsa efficacia della maschera a schermare la componente Bz del campo esterno.

Si ricorda per inciso che i costruttori di cinescopi garantiscono le prestazioni di convergenza e uniformità di brillanza solo per un particolare valore di campo magnetico.

Scopo delta presente invenzione è quello di mantenere inalterate le prestazioni del cinescopio qualsiasi sia l'orientamento dello stesso, ripristinando automaticamente le condizioni di campo magnetico orizzontale per le quali era stato tarato in fabbrica.

In accordo con l'invenzione tale scopo è raggiunto attraverso un circuito di compensazione della componente orizzontale del campo magnetico terrestre per cinescopio a colori, caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore di rilevamento di campo magnetico orizzontale e primi e secondi mezzi circuitali pilotati da detto sensore in modo da creare rispettive componenti assiale e laterale di compensazione del campo magnetico orizzontale, che sono di pari direzione e intensità, ma di verso opposto a quelle del campo magnetico rilevato.

In particolare, detti primi mezzi circuitali comprendono una coppia di bobine di compensazione collegate elettricamente in serie e disposte concentricamente all'asse del cinescopio alle due estremità dello stesso per produrre la suddetta componente assiale di compensazione del campo magnetico rilevato.

Detti secondi mezzi circuitali comprendono a loro volta una coppia di bobine di smagnetizzazione associate ad uno schermo magnetico interno del cinescopio per produrre la suddetta componente laterale di compensazione del campo magnetico rilevato.

In tal modo ogni variazione di campo magnetico orizzontale sarà immediatamente compensata e il sensore rileverà costantemente valori di campo magnetico orizzontale nulli, quale che sia l'orientamento angolare del cinescopio.

Le caratteristiche della presente invenzione saranno rese maggiormente evidenti da una sua forma di realizzazione pratica illustrata a titolo di esempio, non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

La figura 1 illustra il circuito secondo la presente invenzione;

le figura 2, 3, 4 illustrano rispettivamente le caratteristiche di magnetizzazione del sensore di campo magnetico, la forma d'onda delta corrente di pilotaggio di una bobina di inversione compresa nel sensore suddetto e quella della tensione prelevata all'uscita delsensore;

la figura 5 iLlustra un esempio di realizzazione costruttiva di un cinescopio con un circuito di compensazione secondo l'invenzione.

Con riferimento alla figura 1, il circuito comprende un sensore 6 di campo magnetico orizzontale, un blocco di trattamento di segnale 7 ed un amplificatore 16 la cui uscita comanda una coppia di bobine di compensazione 15, disposte in serie tra di loro, atte a produrre una componente di campo magnetico assiale contrapposta a quella rilevata dal sensore 6. L'uscita dell'amplificatore 16 attiva inoltre una coppia di bobine di smagnetizzazione 17, poste in parallelo tra loro, atte a produrre, in combinazione con uno schermo interno da descrivere successivamente, una componente di campo magnetico laterale contrapposta alla componente laterale del campo esterno. Tra l'uscita dell'amplificatore 16 e la coppia di bobine di smagnetizzazione 17 è interposto un blocco rivelatore 18 di variazione di campo magnetico, un blocco di controllo 19 e un circuito di smagnetizzazione 20.

In particolare, il sensore 6 comprende un ponte di quattro resistenze 1, 2, 3, 4 e una bobina di inversione 5. Il blocco di trattamento di segnale 7 comprende un preamplificatore 8, ai cui ingressi sono presenti condensatori di accoppiamento 23, 24, ed un blocco di commutazione segnali9, i cui ingressi sono rappresentati dall'uscita del preamplificatore 8 e da un segnale di riferimento Vref e le cui uscite sono collegate rispettivamente agli ingressi non invertente 13 e invertente 14 di un amplificatore differenziale 12. Il blocco di trattamento di segnale 7 comprende inoltre un blocco di controllo 10 costituito essenzialmente da un generatore di impulsi pilotato dal segnale di sincronismo verticale dell'apparecchio per mandare impulsi alternativamente positivi e negativi alla bobina di inversione 5 attraverso un circuito di pilotaggio 11 e comandare contemporaneamente la chiusura e apertura alternata di due coppie di interruttori 45, 47, e 44, 46 di selezione dei segnali trasmessi agli ingressi non invertente 13 e invertente 14 dell'amplificatore differenziale 12.

Il blocco rivelatore di variazione di campo magnetico 18 comprende un derivatore rettificatore 28 a onda intera che riceve in ingresso il segnale di uscita dell'amplificatone 16, ossia un segnale di tensione proporzionale alla variazione di campo magnetico orizzontale, e produce una uscita che viene confrontata con una tensione di riferimento Vrif attraverso un comparatore 29 per produrre in definitiva un impulso di comando per il blocco di controllo 19. Quest'ultimo a sua volta si compone di un flip flop 30 di comando del circuito di smagnetizzazione 20 e di due temporizzatori 31, 32, il primo dei quali ha la funzione di determinare iltempo di attivazione del circuito di smagnetizzazione 20, mentre il secondo ha iL compito di disattivare l'uscita del flip flop 30 per il tempo necessario alla ricarica del circuito di smagnetizzazione 20, consentendo peraltro all'impulso di comando del circuito 20 di venire memorizzato in esso. Il circuito di smagnetizzazione 20 comprende un comparatore 48 che riceve l'impulso di comando del bLocco di controllo 19 e uno stadio di potenza 49 che alimenta le due bobine di smagnetizzazione 17, nonché un circuito di retroazione che comprende un condensatore di accordo 50 e una coppia di diodi paralleli a conduzione inversa 51, 52, ai cui capi si stabilisce il segnale di retroazione per il comparatore 48. Il comparatore 48 riceve l'alimentazione da un condensatore 53 che si scarica progressivamente ed è periodicamente ricaricato da un generatore di corrente 55.

Con riferimento alla figura 5, il circuito di compensazione di fig. 1 può essere immaginato applicato a un cinescopio 60 provvisto di schermo 63 è contenuto all'interno diun involucro 61. Esso presenta al suo interno una maschera forata 62 per dirigere i raggi elettronici verso i fosfori colorati presenti sullo schermo 63 e uno schermo magnetico interno 64. E' inoltre presente un sensore magnetico 6, una coppia di bobine di compensazione 15, disposte concentricamente alle due estremità del cinescopio 60, atte a produrre un campo magnetico assiale e una coppia di bobine di smagnetizzazione 17 associate alto schermo magnetico interno 64 per produrre un campo magnetico laterale, cosi come illustrato in fig.1.

Il circuito di compensazione di fig. 1 funziona nel modo seguente.

Come illustrato in figura 2 il circuito a ponte 1-4 presenta una coppia di caratteristiche H-Vo (campo magnetico sentito in tensione prodotta), che in sè sono fonte di indeterminazione in merito al segno della variazione rilevata del campo magnetico orizzontale (Ho oppure -Ho).

Perovviare a questo inconveniente, come illustrato in fig.

3, una successione di impulsi alternativamente positivi e negativi viene inviata dalblocco di controllo 10 attraverso il circuito di pilotaggio 11 alla bobina di inversione 5. Tali impulsi hanno il compito di forzare il ponte di resistenze 1, 2, 3, 4 a lavorare alternativamente sull' una e sull'altra delle caratteristiche illustrate in figura 2. In tal modo all'uscita dal sensore 6 è presente un segnale ad onda quadra, illustrato in figura 4, il cui andamento è rappresentativo del valore e del segno del campo magnetico rilevato. L'eventuale offset di detto segnale di uscita è annullato dai condensatori 23 e 24.

Gli impulsigenerati dal blocco di controllo 10 determinano la commutazione periodica degli interruttori 44, 45, 46, 47 nel bLocco di commutazione segnali 9, che opera cosi il confronto tra il segnale ad onda quadra uscito dal sensore 6 e amplificato dal preamplificatore 8 e un segnale di riferimento Vref, applicando il segnale ad onda quadra all'ingresso non invertente 13 dell'amplificatore differenziale 12 e il segnale di riferimento all'ingresso invertente 14 dello stesso amplificatore 12 quando il segnale ad onda quadra ha segno positivo, e viceversa in caso di segno negativo. Tale operazione ha l'effetto di produrre una tensione di uscita continua e proporzionale al valore del campo magnetico misurato, che attraverso l'amplificatore 16 andrà ad alimentare le bobine di compensazione 15 per la compensazione del campo magnetico assiale.

Il segnale in uscita dall’amplificatore 16 entra inoltre nel blocco rivelatore 18 di variazione di campo magnetico, dove ogni variazione della tensione di uscita dell'amplificatore 16, attraverso ilderivatore rettificatore 28 e il comparatore 29, dove viene confrontata con una tensione di riferimento Vrif, dà origine ad un impulso di comando per ilblocco di controllo 19, dove viene memorizzato nel flip flop 30 e inviato al circuito di smagnetizzazione 20. Il temporizzatore 32 retroazione il flip flop 30 e provvede a disattivare l'uscita del flip flop 30 ogni qual volta sia necessario per permettere la ricarica del circuito di smagnetizzazione 20. E' da notare che l'impulso al flip flop 30 può anche essere comandato dall'esterno attraverso un opportuno interruttore 70.

L'impulso in uscita dal blocco di controllo 19 comanda l'oscillazione del circuito di smagnetizzazione 20, la cui durata è regolata dal tempo di scarica del condensatore 53, a sua volta caricato dal generatore di corrente 55. Il segnale di comando per il circuito di smagnetizzazione 20 entra nell'ingresso invertente del comparatore 48, che attraverso lo stadio di potenza 49 manda in risonanza il circuito costituito dalle bobine di smagnetizzazione 17 e dal condensatore 50. Il segnale di retroazione è prelevato ai capi del parallelo di diodi 51, 54 e applicato all'ingresso non invertente del comparatore 48. Al termine della scarica del condensatore 53 l'oscillazione nel circuito 20 si ferma per riprendere all'arrivo di un successivo impulso di comando dal blocco di controllo 19.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Circuito di compensazione della componente orizzontale del campo magnetico terrestre per cinescopio a colori di monitor ad alta risoluzione, caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore (6) di rilevamento di campo magnetico orizzontale e primi e secondi mezzi circuitali (15, 17) pilotati da detto sensore (6) in modo da creare rispettive componenti assiale e laterale di compensazione del campo magnetico orizzontale, che sono di pari direzione e intensità, ma di verso opposto a quelle del campo magnetico rilevato.
2. 2. Circuito secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi circuitali (15) comprendono una coppia di bobine di compensazione (15) collegate elettricamente in serie e disposte concentricamente all'asse del cinescopio (60) alle due estremità dello stesso per produrre detta componente assiale di compensazione del campo magnetico rilevato.
3. 3. Circuito secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che tra detto sensore (6) e detto blocco di trattamento del segnale (7) è interposta una coppia di condensatori atti ad eliminare un eventuale offset di detto segnale a onda quadra.
4. 4. Circuito secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi circuitali (17) comprendono una coppia di bobine di smagnetizzazione (17) collegate elettricamente in parallelo ed associate ad uno schermo magnetico interno (64) applicato al cinescopio (61) per produrre detta componente laterale di compensazione del campo magnetico rilevato.
5. 5. Circuito secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi rivelatori di segnale (18) atti a trasformare l'uscita del sensore (6) in un impulso di comando per un circuito di smagnetizzazione (20) formato da un oscillatore (48, 49, 17, 50, 51, 52) includente dette bobine di smagnetizzazione (17) ed alimentato da una sorgente di tensione continua ricaricabile (53, 55).