NO317319B1 - System og fremgangsmate for tvungen, resonant avmagnetisering - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt fargefremvisningsmonitorer og nærmere bestemt avmagnetiseringen av fargemonitorer.

Et omgivende magnetfelt kan degradere fremvisningen hos fargemonitorer (katodestrå-lerør) på grunn av at magnetfeltet endrer skjermlandingspunktet for de avsøkte elektro-niske stråler. I disse monitorer er fosforflekker med primærfarger, f.eks. rød, grønn og blå, typisk avsatt på betraktningsskjermen i et mønster av flekktriader med en fosforflekk for hver farge dannende én tredjedel av hver triade. En avsøkt elektronstråle genereres for hver farge og når flekkene eksiteres av deres respektive elektronstråler, vil disse flekker fosforescere til å frembringe et hel-farget bilde. Flekkene bæres på en fosforflekk frontplate som kan være en del av selve bilderøret eller en separat innvendig glassplate.

Én form av stråle-dirigerende anordning er en skyggemaske som er en tynn, perforert plate som er adskilt innad fra fosforflekk frontplaten. Hver åpning i skyggemasken er tilhørende en forskjellig av fosfortriadene og er plassert til å tillate hver flekk i den tri-aden å bli eksitert kun av sin respektive elektronstråle.

I henhold til Lorentz's lov vil en avbøyningskraft påføres elektronene i elektronstrålene når de passerer gjennom et omgivende magnetfelt. Denne avbøyende kraft kan bevirke elektronstrålene til å bli feilinnrettet med sine respektive fosforflekker med påfølgende fremvisningsfargedegradering, dvs. tap av fargerenhet, bilderotasjon og bildeomsetning.

Fargefremvisningsforvrenging er særlig problematisk i omgivelser som har sterke, for-anderlige magnetfelt, f.eks. marinekrigsskip og medisinsk, magnetisk resonansbildedan-ning (MRI). Selv om bevegelse av marinekrigsfartøy gjennom jordens magnetfelt er én kilde til magnetisk forvrengning, er en mer kraftig forvrengningskilde det eksterne magnetfelt som ofte med hensikt genereres for å motvirke dette naturlige felt og således skjule skipet overfor fiendtlige, magnetiske sensorer, f.eks. magnetisk aktiverte miner.

For å redusere forvrengningsvirkningene fra omgivende magnetfelt, innbefatter fargemonitorer vanligvis en metallskjerm som er plassert innenfor monitorens katodestråle-rør. Dersom de magnetiske områder for denne innvendige skjerm initielt orienteres for å bli i motsetning til det omgivende magnetfelt, blir det feltet vesentlig redusert og den innvendige skjerm er virksom til å hindre uønsket elektronstråleavbøyning. Dersom det omgivende felt så endrer seg til en ny orientering eller størrelse, vil hysteresevirknin-gene i den innvendige skjerm hindre fullstendig ny innretting av dens områder for å motvirke den nye orientering. Følgelig vil et restfelt eksistere som kan være sterkt nok til å bevirke vesentlig feilinnretting av elektronstrålene med deres respektive fosforflekker. Den handling å tillate de lokale områder for den innvendige skjerm og skyggemaske på ny å bli innrettet for å motvirke det reorienterte, omgivende magnetfelt refe-reres til som avmagnetisering. Typiske avmagnetiseringssystemer kjører vekselstrøm gjennom en avmagnetiseringsspole som er anordnet til å omgi katodestrålerøret i dets magnetfelt. Monoton redusering av den initielle høye styrke av dette vekslende felt til en liten verdi, forut for dets avslutning, øker evnen for den innvendige skjerms områder til å innrette seg på ny for motvirkning av det omgivende felt.

I et som eksempel angitt system, er avmagnetiseringspolen anordnet i serie med en ter-mistor, en vekselspenningskilde (vanligvis AC nettspenning) og en bryter. Når bryteren lukkes, sendes sinusstrøm gjennom avmagnetiseringspolen. Magnetfeltets styrke avtar på grunn av at termistorens motstand øker når den oppvarmes av seriestrømmen. Av-magnetiseringsstrømmen for termistorbaserte systemer er vanligvis langsom, f.eks. 1-3 sekunder, på grunn av at den dikteres av termistorens termiske tidskonstant. I tillegg er den tid før disse systemer kan avmagnetiseres igjen begrenset av den tid det tar for ter-mistoren å kjøles ned, f.eks. 5 -10 minutter.

Termistorbaserte avmagnetiseringssystemer krever generelt betydelig effekt, f.eks. typisk toppeffekt lik 1000 watt, og deres høye transientstrømmer kan bevirke elektromag-netiske interferens (EMI) problemer i tilhørende kretser. Generelt er ytelsesparametrene for termistorbaserte systemer dårlig definert på grunn av at de er utsatt for variasjon i nettspenning og variasjon i termistormotstand relativt omgivende temperatur.

Forbedrede avmagnetiseringsmetoder bør være hurtige, f.eks.< 500 millisekunder, hurtig gjentagbare, f.eks. < 10 sekunder og effektive. Fortrinnsvis bør de ikke kreve monitorblanking eller etterlate vesentlig restmagnetisme og de bør minimalisere EMI produksjon ved å unngå høye transientstrømmer. De bør være relativt ufølsomme for nettspenningsvariasjoner og temperaturvariasjoner, billige og kompatible med et utvalg av monitorer, f.eks. kommersiell hyllevare (COTS = commercial-off-the-shelf) monitorer.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot en hurtig, effektiv avmagnetiseringsfrem-gangsmåte samt system som hurtig kan settes i ny syklus og som er relativt ufølsomt for temperatur og tilførselsspenningsvariasjoner.

Disse mål realiseres med en erkjennelse om at koblingsretningen for en spole og en energikilde kan suksessivt reverseres for å generere suksessive strømmer gjennom spolen i suksessivt forskjellige retninger, og at energikilden kan resonansmessig motta etter hver suksessive reversering, minst en del av den strøm som genereres i spolen i den forutgå-ende kobling. Således blir suksessive, forskjellig orienterte magnetfelt generert, mens energi resonansmessig utveksles mellom spolen og energikilden.

Det erkjennes ytterligere at hver suksessiv koblingsreversering kan tidsfastlegges for suksessivt å redusere størrelsen av strøm som genereres gjennom spolen i den foregående kobling, og at denne tidsbestemmelse kan justeres for å bevirke den tidsintegrerte strøm i en spoleretning til å bli i alt vesentlig lik den tidsintegrerte strøm i den andre spoleretningen. Den suksessive reversering kan stoppes når strømstørrelsen som nås under en hvilken som helst kobling faller under en forutbestemt terskel.

I en systemutførelsesform blir koblingen mellom en energikilde (f.eks. en lagringskondensator) og en avmagnetiseringsspole suksessivt reversert ved hjelp av et koblingsnett-verk til å generere suksessive, motsatt rettede strømmer gjennom spolen og suksessive, forskjellig orienterte magnetfelt. En tilbakekoblingskrets er konfigurert til å tidssette reverseringene i henhold til en sammenligning av strømavfølingssignaler og et tidsreduserende referansesignal, f.eks. et sagtannsignal. Tilbakekoblingskretsen innbefatter sammenligningsnettverk som justerer den tidsreduserende referanse i henhold til en integrator som reagerer på strømavfølingssignalene. Energikilden lades på ny gjennom en strømstyrt bryter for å minimalisere produksjonen av nevnte EMI.

De nye trekk ved oppfinnelsen er angitt i nærmere detalj i de vedlagte patentkrav. Oppfinnelsen vil bedre forstås fra den etterfølgende beskrivelse når denne leses i sammen-heng med de vedlagte tegninger. Fig. 1 er et skjema over et tvunget, resonant avmagnetiseirngssystem i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et frontvertikalriss av en avmagnetiseringsspole i tilknytning til en fargemoni-tor.

Fig. 3 er et riss langs planet 3-3 i fig. 2.

Fig. 4 er et diagram over strømmen gjennom avmagnetiseirngsspolen i fig. 2 og 3 som reaksjon på systemet i fig. 1.

Fig. 5 er et skjema over en overstrømbeskyttelseskrets i systemet ifølge fig. 1.

Fig. 6 er et skjema over en ladningsstyrekrets i systemet ifølge fig. 1.

Et tvunget, resonant avmagnetiseirngssystem 20, i henhold til den foreliggende oppfinnelse, er vist i fig. 1. Systemet 20 innbefatter en brokrets 22, en styrekrets 24 og en strømtilbakekoblingskrets 26. Systemet 20 reverserer suksessivt koblingen i brokretsen 22 mellom en avmagnetiseringsspole 27 og en energikilde i form av ladningskondensa-tor 28 for derved å generere motsatt rettede avmagnetiseringsstrømmer gjennom spolen. For å forbedre innrettingen av skjermområdene til motvirkning av et omgivende magnetfelt, utvikles tilbakekoblingssignaler i tilbakekoblingskretsen 26 og tilføres gjennom styrekretsen 24 til brokretsen 22 for suksessivt å minske spolens toppstrømstørrelser inntil de når en forutbestemt terskel. Samtidig blir tilbakekoblingssignalene justert for å' bevirke den tidsintegrerte strøm i en retning av spolen 27 til i alt vesentlig å være lik den tidsintegrerte strøm i den andre spoleretningen.

Den nye koblingsreversering muliggjør realiseringen av et effektivt avmagnetiseringssystem fordi, bortsett fra spredningstap, den energi som lagres i spolen 27 i en senere del av en koblingsfase resonansmessig returneres til lagringskondensatoren 28 i en initiell del av en påfølgende koblingsfase. Den naturlige frekvens for denne resonansenergi gjenvinning tvinges av systemtilbakekoblingen til en frekvens som oppnår suksessivt re-duserte spolestrømmer og en tidsintegrert spolestrøm som er i alt vesentlig lik null.

Fig. 2 og 3 illustrerer en anordning av en avmagnetiseringsspole 27 med en typisk farge-monitor 30 og en ekstern metallskjerm 32 som har høy permeabilitet. Monitoren 30 innbefatter et katodestrålerør 34 som er montert innenfor et hus 35. En fosforflekk frontplate 36 innbefatter fosforflekker som vanligvis bæres i et triademønster på den indre side av flaten 38 av røret 34 (alternativt kan en separat fosforflekk frontplate mon-teres hosliggende den indre siden av rørets flate 38). En strålediirgerende anordning 40, f.eks. en perforert skyggemaske eller en aperturgrill, er adskilt innad fra fosforflekk platen 36 (for illustrerende formål vil den stråledirigerende anordning heretter blir refe-rert til som en skyggemaske).

Den eksterne skjermen 32 er dannet for generelt å omslutte røret 34 bortsett fra en åpning 42 ved en ende som frilegger rørflaten 38 for betraktning (for tydelighets skyld er skjermen ikke vist på fig. 2). Avmagnetiseringspolen 27 er anordnet til å omgi røret 34 og ligge omtrentlig i planet for overflaten 38. Den er dimensjonert til å ligge mellom rø-ret 34 og huset 35. Endene 43,44 på avmagnetiseringsspolen 27 blir suksessivt koblet innenfor avmagnetiseringssystemet 20 som angitt i brokretsen 22 i fig. 1.

Den eksterne skjermen 32 er laget av et materiale som har høy permeabilitet og lav hys-terese. Dette tillater områdene for denne skjerm lett å bli innrettet på ny for motvirkning av endrede orienteringer av et omgivende magnetfelt. Den eksterne skjenn 32 minsker virkningene av omgivende felt på monitorens interne skjerm og skyggemaske. Imidlertid vil orienteringsendringer i store omgivende felt fortsatt kreve monitoravmagnetise-ring for å hindre fremvisningsdegradering.

Systemet 20 er beskrevet ved å rette oppmerksomhet initielt mot brokretsen 22 i fig. 1. I denne krets er spolen 27 koblet over en helbro 46 som er dannet av styrbare brytere (svitsjer) 48, 49, 50 og 51. Strømavfølende motstander 52 og 54 er innført respektivt mellom bryterne 49 og 51 og jord. Toppen av broen 46 er koblet til lagringskondensatoren 28 som, i sin tur, er koblet til en ladningsstyrekrets 55. Bryterne 50 og 49 reagerer på en drivkrets 56 og bryterne 48 og 51 reagerer på en drivkrets 58.

I broutførelsen 46 er de styrbare brytere 48,49,50 og 51 N-kanal, anriknings-modus, isolert port, bipolare transistorer (IGBT = insulated gate, bipolar transistors) som hver innbefatter en enhetlig hurtig-gjenvinningsdiode. Disse transistorer kombinerer den høye impedansen i en MOSFET med det lave på-tilstands ledningstap i en bipolar transistor og er relativt rimelige. Andre passende broutførelser kan dannes med et utvalg av aktive brytere, f.eks. effekt MOSFET'er eller bipolare sjikttransistorer, som fortrinnsvis kan motstå høy spenning, f.eks. 600 volt, og som svitsjer store strømmer, f.eks. 24 am-pére, i rimelige svitsjingstider, f.eks. <900 nanosekunder.

En drivkrets for IGBT'er i broen 46 er fortrinnsvis utformet for halv-bro topologier. En eksempelvis drivkrets er HIP2500 halv-bro drivkretsen/omsetteren som omsettes av Harris Semiconductor Corporation, Melbourne, Florida, 32901. USA. Disse drivkrets-typer er utformet til å drive den høye kapasitansen i nevnte IGBT'er og effekt MOSFET'er og tilveiebringe nivåomsetningen som kreves for å være kompatibel med de øvrige (høye) og nedre (lave) brytere i en halvbro. De har typisk utgangsdirvporter 60 og 61 som reagerer respektive på logiske signaler ved høye og lave inngangsporter. I brokretsen 22 er drivportene 60 og 61 koblet til motsatte porter på de øvre brytere 48 og 50 og de nedre brytere 50 og 51.

Ved operasjon av brokretsen 22 blir lagringskondensatoTen 28 initielt ladet, forut for en avmagnetiseirngssyklus, ved hjelp av ladningsstyrekrets 55. Dette betyr at ladningsstyrekretsen 55 reagerer på et -AVMAGNETISER signal. Fullførelsen av ladningen for-midles til resten av systemet 20 ved hjelp av et logisk signal V^. Etter at kondensatoren 28 er fullstendig ladet, kan avmagnetiseringsstrømmer rettes gjennom spolen 27 ved hjelp av broen 46.

Flyten av disse strømmer gjennom spolen 27 kan demonstreres med to eksempelvise klargjøringssignaler og diagrammet 62 i fig. 4 som viser spolestrøm 63 i forhold til tid. Når et første klargjøringssignal tilføres den høye inngang på drivkrets 58 og den lave inngang på drivkrets 56, er spolen 27 koblet i serie med kondensatoren 28 gjennom bryterne 48 og 49 og den strømavfølende motstand 52. Strøm vil begynne å flyte fra kondensatoren 28 gjennom spolen 27 i henhold til V=L(dI/dt), der V er spenningen på lagringskondensatoren 28 (minus spenningsfallet over bryterne og avfølingsmotstanden) og L er induktansen for spolen 27. Dette er vist som strømfasen 64 i fig. 4. Over et kort tidsintervall vil V være i alt vesentlig konstant, slik at strømsteilheten dl/dt også vil være konstant, slik som vist på diagrammet. Fjerning av det første klargjøringssignal vil avslutte denne initielle strømfase 64 med strømmen oppvisende en størrelse 65.

Dersom et andre klargjøringssignal umiddelbart tilføres den høye inngang på drivkretsen 56 og den lave inngang på drivkretsen 58, kobles spolen 27 i serie med kondensatoren 28 gjennom bryterne 50 og 51 og den strømavfølende motstand 54. Som vist i fig. 4 avtar spolens strøm fra en øyeblikkelig størrelse 65 til null og øker så, i den motsatte spoleretning, til en størrelse 66 ved hvilket punkt det andre klargjøringssignalet fjernes. Under den første del 67 av denne påfølgende strømfase, flyter strømmen til kondensatoren 28 og energien som overføres til spolen i den foregående strømfase 64 blir resonansmessig returnert til kondensatoren 28 minus motstandstap. Under den andre del 68 av denne påfølgende strømfase, vil spolens strømstørrelse øke fra null til størrelsen 66.

Hvis én ende av ladningskondensatoren 28 er vilkårlig utformet til å være en utgangs-port 69 og spolen 27 har første og andre ender 70 og 71, slik som vist i fig. 1, kan det da sies at under det første klargjøringssignalet er spolen 27 og kondensatoren 28 koblet i serie med utgangsporten 69 og spolens første ende 70 hosliggende. Under det andre klargjøringssignalet er spolen 27 og kondensatoren 28 koblet i serie med utgangsporten 69 og spolens andre ende 71 hosliggende.

Som vist i fig. 1 glir et spenningssignal IFØLEOPP, som er proporsjonalt med strøm-størrelsen gjennom bryterne 48 og 49, utviklet over følemotstanden 52. Et spenningssignal IFØLNED, som er proporsjonalt med strømstørrelsen gjennom bryterne 50 og 51 utvikles over følemotstanden 54.

Oppmerksomheten rettes nå mot styrekretsen 24 som har et par JK vipper 76 og 78 som respektivt genererer signaler på styreledningene 70 og 72 som danner forbindelse med drivenhetene 56 og 58 for brokretsen 22. Q-porten på vippen 76 er koblet til klokkeporten på vippen 78 gjennom en forsinkelse 80. -Q-porten på vippen 78 er koblet til klokkeporten på vippen 76 gjennom en forsinkelse 82. Denne sistnevnte kobling er også gjennom en OG-port 84 som klargjøres av et AVMAGNETISER signal fra Q-porten på en vippe 88. Tilbakestill porten på vippen 76 er koblet til AVMAGNETISER signalet ved hjelp av en NOG port 90 og tilbakestillingsporten på vippen 78 er koblet til dette signal ved hjelp av en NOG port 92.

Portene 90 og 92 mottar også respektivt -OPPTILBAKESTILL og -NEDTILBAKESTILL signalene fra strømtilbakekoblingskretsen 26 på styreledningene 93 og 94. J-porten på vippen 88 mottar et klargjøringssignal Vq fra ladningsstyrekretsen 55 og klokkeporten på denne vippe mottar avmagnetiseringsinitieringssignaler gjennom en ELLER port 98. Hver av vippene 76, 78 og 88 har sine sette- og K-porter koblet til jord. I tillegg er J og -Q portene på vippene 76 og 78 sammenkoblet. En sagtanngenerator 100 mottar AVMAGNETISER signalet og, som reaksjon, sender et sagtannsignal ^ sagtann ^ strømtilbakekoblingskretsen 26. En komparator 102 leverer tilbakestillings-signal til vippen 88 når sagtannspenningen faller under en sagtannterskel Rj.

Under operasjon blir en avmagnetiseirngssyklus startet gjennom JK vippen 88. Denne vippe klargjøres av det kondensatorladede signal Wq. Etter at dette signal er sant, initieres en avmagnetiseirngssyklus ved hjelp av et hvilket som helst signal som tilføres ELLER porten 98. Eksempelvis kan disse signaler innbefatte et EFFEKT INNKOBLET signal som initieres automatisk etter innkobling av et totalt system som innbefatter avmagnetiseringssystemet 20, et AVMAGNETISER signal fra en styrepanelbryter, og et SYSTEM signal som initieres av det totale systemet.

Som reaksjon på AVMAGNETISER signalet på Q-porten hos vippen 88, vil vippen 76 bevirke signalet 73 til å gå høyt etter forsinkelsestiden i forsinkelsen 82. Dette signal vil forbli sant inntil -OPPTILBAKESTILL signalet mottas på signalledningen 93. Dette sistnevnte signal tilbakestiller vippen 76 og etter tidsforsinkelsen i forsinkelsen 80, vil vippen 78 bevirke signalledningen 74 til å gå høy. På grunn av kryss-koblingen mellom vippene 76 og 78, vil denne prosess fortsette som reaksjon på suksessive -NEDTILBAKESTILL og -OPPTILBAKESTILL signaler. Dette betyr, så snart vippen 88 har initiert en avmagnetiseringssyklus, vil vekslende -NEDTILBAKESTILL og -OPPTILBAKESTILL signaler fra strømtilbakekoblingskretsen 26 bevirke vekslende signaler på styreledningen 73 og 74 som, i sin tur, bevirker strømmer med motsatt polaritet gjennom avmagnetiseirngsspolen 27.

I styrekretsutførelsesformen 24 utlader sagtanngeneratoren 100 en kondensator gjennom en motstand for å generere et eksponentielt avtagende sagtannsignal V5ag^ann som er vist i diagrammet 62 i fig. 4. Når amplituden av Vsagtann faller under R7 (også vist i fig. 4), tilbakestiller komparatoren 102 vippen 88, hvilket avslutter avmagnetiseringssyklusen. Etter denne avslutning av avmagnetiseirngssyklusen, reagerer ladningsstyrekretsen 55 på -AVMAGNETISER signalet ved å lade på ny kondensatoren 28 som for-beredelse for den neste syklus. Selv om et eksponentielt avtagende sagtannsignal er blitt beskrevet i denne utførelsesform av styrekretsen 24, kan læren ifølge oppfinnelsen ut-øves med andre sagtannsignaler, f.eks. et lineært sagtannsignal.

De suksessive signaler på styreledningene 70 og 72 er adskilt i tid ved hjelp av tidsforsinkelsen hos forsinkelsene 90 og 92. Denne tidsforsinkelse sikrer at bryterpa-rene 48,49 og 50, 51 aldri er på samtidig. Tidsforsinkelsen er større enn avkoblings-tiden for IGBT bryterne med en sikker margin, f.eks. 10 mikrosekunder.

Oppmerksomheten skal til sist rettes mot strømtilbakekoblingskretsen 26. Denne krets innbefatter en summerer 110 som summerer strømfølesignalene IFØLEOPP og IFØLENED. Utmatningen fra denne summerer integreres ved hjelp av en integrator 112 (dannet ved hjelp av en komparator 113 og en parallell kondensator 14) til å danne et feilsignal Vfej]. V^gta^ o<g>Vfeij summeres i summerer 116 og summen tilføres som en referanse til komparatoren 118. Summereren 117 danner differansen mellom V sagtann °S Vfei|, og tilfører det resulterende signal som en referanse til komparator 120 (symbolene for komparatorene 118,120 er supplert med boksaven C). Signalene IFØLEOPP og IFØLENED sammenlignes i komparatorene 118 og 120 mot disse refe-ranser. Utmatningene fra komparatorene 118 og 120 danner signalene -OPPTIL-BAKESTTLL og -NEDTILBAKESTILL som er koblet henholdsvis til portene 90 og 92 på styrekretsen 24.

Utmatningen fra integratoren 112 sammenlignes med jord i en integrator 122 (dannet av en komparator 124 og en parallell kondensator 126) og utmatningen fra integratoren 122 kobles tilbake til inngangen for integratoren 112. Utmatningen fra integratoren 112 kobles til integratoren 122 ved hjelp av en bryter 130 som styres av -AVMAGNETISER signalet fra vipper 88 i styrekrets 24.

Under operasjon av strømtilbakekoblingskretsen 26 blir signalene IFØLOPP og IFØLNED sammenlignet i komparatorer 118 og 120 med et referansesignal for å utvikle signalene som bevirker vippene 76 og 78 i styrekretsen til å endre tilstander. Referansen, mot hvilken disse strømfølesignaler sammenlignes, dannes fra summen og differansen av Vsagtann og Vfeii signalene.

Tilbakekoblingsoperasjonen kan beskrives ved først å anta at Vfgjj signalet er null. I dette idealiserte tilfellet blir vippene 76 og 78 tilbakestilt ved hjelp av -OPPTILBAKESTILL og -NEDTILBAKESTILL signalene hver gang IFØLEOPP og IFØLENED signalene øker til punktet som de er lik ved sagtannsignalet. Fordi IFØLEOPP og IFØLENED signalene representerer strømmer som flyter respektivt gjennom følemotstandene 52 og 54 i brokretsen 22, sikrer denne tilbakekobling at de suksessive strømmer gjennom avmagnetiseirngsspolen 27 begrenses av det tids-minskende sagtannsignal <V>^<g>^n som tilføres av sagtanngeneratoren 100.

De lokale områder av monitorens innvendige magnetiske skjerm og skyggemaske 40 i fig. 2 og 3 vil ikke fullstendig innrettes på ny til å motvirke det omgivende felt dersom integralet av strømmen gjennom avmagnetiseringsspolen 27 ikke tvinges til å være i alt vesentlig null over avmagnetiseringssyklustiden. For å sikre at dette tidsintegral er null, blir strømfølesignalene IFØLEOPP og IFØLENED integrert ved hjelp av integratoren 112 til å oppnå Vfe{i signalet. Vfø] representerer strømstyrke-sekund integralet av strøm som har passert gjennom spolen 27 i begge retninger. Dette Vfeji signalet modifi-serer Vgagtann signalet for å tvinge integralet av strøm gjennom spolen 27 til å være i alt vesentlig null over varigheten av avmagnetiseirngssyklusen. Uten denne korrigering kunne forskjellige spennings og tidssettingsfeil gjennom systemet 20 resultere i et ikke-null strømstyrke-sekund integral som ville etterlate den interne magnetiske skjerm og skyggemaske 40 med restmagnetisme.

Vfeij signalet bør starte hver avmagnetiseringssyklus på null på grunn av at ingen strøm har passert gjennom avmagnetiseringsspolen på det tidspunkt. Imidlertid trenger Vfeii ikke å være null på grunn av komparatorforskyvninger (f.eks. forskyvninger av opera-sjonsforsterker som kan anvendes for å realisere komparatorene), motstandinitialtoleran-ser og termiske avvik. Derfor innbefatter integratoren 112 en innfangingskrets (caging circuit) som dannes ved tilbakekoblingen gjennom bryterne 130 og integratoren 122.

Mellom avmagnetiseringssyklusene vil bryteren 130 være lukket av -AVMAGNETISER signalet. Differansen mellom utgangssignalet fra integratoren 113 og jord (dvs. en nullutmatning) vil bli integrert ved hjelp av integratoren 122 og matet tilbake som et feilsignal til integratoren 112. Dette feilsignal driver utmatningen fra integratoren 113 i alt vesentlig til jord. Derfor, når en avmagnetiseringssyklus begynner og bryteren 130 åpnes, vil strømstyrke-sekundintegralet som representeres av utmatningen fra integratoren 112 være null, slik det bør være. Under den påfølgende avmagnetiseringssyklus holder integratoren 122 sitt siste feilsignal og dette signal danner referansen for integratoren 113 under avmagnetiseirngssyklusen. Integratoren 122 virker som en nullingsintegrator for strømstyrke-sekundintegratoren 112 og dens utmatning sies å være "innfan-get" (caged) under hver avmagnetiseringssyklus.

Den kombinerte operasjon av bro-, styre- og tilbakekoblingskretsene 22,24 og 26 frembringer avmagnetiseringsspolens strømbølgeform 63 i fig. 4. Ved begynnelsen av en avmagnetiseringssyklus vil et signal på styreledning 73 innkoble bryterne 48 og 49 og strøm flyter gjennom spolen 27 som angitt av strømfasen 64. Når IFØLEOPP signalet, bevirket av strøm flyten gjennom motstanden 52, er lik referansen for komparator 118, endrer vippene 76 og 78 tilstand. Bryterne 48 og 49 utkobles og etter en forsinkelse satt av forsinkelse 80, vil et signal på styreledning 74 innkoble bryterne 50 og 51.

Når IFØLENED signalet, bevirket av strømflyt gjennom motstand 54, er lik referansen på komparator 120, vil vippene 76 og 78 igjen endre tilstand. Bryterne 50 og 51 utkobles og etter en forsinkelse på grunn av forsinkelsen 82, vil et signal på styreledning 73 igjen innkoble bryterne 48 og 49 og strøm flyter gjennom spolen 27 som angitt ved strømfasedelene 67 og 68. Denne sekvens fortsetter inntil V^gtg^ signalet faller til R-t/, hvilket bevirker komparatoren 102 til å tilbakestille vippe 88. Dette stopper avmagnetiseringssyklusen.

Under intervallet mellom avmagnetiseringssyklusene, bevirker -AVMAGNETISER signalet ladningsstyrekretsen 55 til å lade opp på ny lagringskondensatoren 28. Dette signal lukker også bryteren 130, slik at nullingsintegratoren 122 kan utvikle en spenning på inngangen til integratoren 112 som nuller dens utgangsspenning. I tillegg blir sagtanngeneratoren 100 tilbakestillet. Dersom eksempelvis sagtanngeneratoren danner sin sagtann ved utladning av en kondensator gjennom en motstand, blir så denne kondensator ladet på ny under intervallet mellom avmagnetiseringssykluser.

^sagtann spenningssignalet er vist i fig. 4 og dets speilbilde er vist som den brutte linje 134. For illustrasjonens tydelighet er strømmen 63 i avmagnetiseirngsspolen 27 vist å reversere når den når V^gta^ signalet og linjen 134. Nærmere bestemt opptrer reverseringene av spolestrømmen 63 når IFØLEOPP og IFØLENED signalene er lik vsagtann signalet.

En eksempelvis del av IFØLENED spenningssignalet over motstanden 54 er vist som

den brutte linje 136. Strømfasen 138 ender på en strømstørrelse lik 140 når bryterne 48 og 49 åpnes. Så snart som bryterne 48 og 49 utkobles og under tidsintervallet (på grunn av forsinkelsen 80) før bryterne 50 og 51 innkobles, vil den lagrede energi i avmagnetiseringsspolen 27 strømme gjennom de omsnudde dioder som befinner seg i bryterne 50 og 51 inntil disse brytere innkobles.

Etter denne korte forsinkelse, vil bryterne 50 og 51 reversere koblingen mellom spolen 27 og kondensatoren 28. Derfor vil strøm med størrelse 140 nå strømme opp fra jord og gjennom motstand 54. Dette bevirker IFØLENED signalet til å falle til nivå 142. Når spolestrømmen minsker til null og så øker i den motsatte retning til en størrelse 144, vil IFØLENED signalet stige til nivå 146, ved hvilket punkt komparatoren 120 endrer tilstand. Dette bevirker vippene 76 og 78 til å endre tilstand. Bryterne 50 og 51 åpnes og IFØLENED signalet faller til null. IFØLEOPP spenningssignalet følger et tilsvarende mønster.

Når energi resonansmessig utveksles mellom kondensatoren 28 og avmagnetiseringsspolen 27, påføres tap i motstandene 52 og 54 og bryterne 48,49,50 og 51 og motstanden i avmagnetiseirngsspolen 27. Således vil spenningen fra kondensator 28 minske noe og strømsteilhetene i fig. 4 minske når de nærmer seg punktet der Vsagtann er h^ terskelen Rj.

I avmagnetiseringssystemet 20 ifølge fig. 1 gjenvinnes energi når spolestrøm flyter tilbake til lagringskondensatoren. Denne resonante utveksling av energi mellom lagringskondensatoren 28 og avmagnetiseirngsspolen 27 tillater avmagnetiseringssyklusen å bli fullført med betydelig mindre energi enn hva som vanligvis anvendes i ikke-resonante avmagnetiseringssystemer. Selv om et eksempelvis svitsjende nettverk i form av en helbro 46 er blitt vist i utførelsesformen 20, vil det forstås at et utvalg av andre svitsjende nettverk kan anvendes for å danne andre avmagnetiseringsutførelsesformer, f.eks. brytere anordnet i en halvbro.

Systemet 20 er fortrinnsvis beskyttet mot over-strøm tilstander som ellers kan skade det eller dets tilhørende monitor. I fig. 5, er en eksempelvis beskyttelsesutførelsesform 150 vist i tilknytning til brokretsen 22 i fig. 1. Utførelsesformen 150 har komparatorer 154 og 156 som er koblet til setteporten på en vippe 160 gjennom en inverterer 162. Q-porten på vippe 160 er koblet til overstrømportene 164 og 166 for drivkretsene 56 og 58. Signaler på disse overstrømporter utkobler samtlige av bryterne 48,49,50 og 51. J, K og klokkeportene på vippen 160 er koblet til jord. En inverterer 168 kobler AVMAGNETISER signalet til tilbakestillingsporten på vippe 160.

Under operasjon sammenligner beskyttelseskretsen 150 IFØLEOPP og IFØLENED signalene henholdsvis med en OVERSTRØMREFERANSE spenning. Denne spenning kan settes til å tilsvare en sikker overstrøm, f.eks. 20 ampere. Et overstrømsignal til vippen 160 bevirker samtlige av brobryterne til å åpne. Forut for hver avmagnetiseringssyklus tilbakestilles vippen 160 av AVMAGNETISER signalet gjennom inverterer 168.

For å redusere transientstrømmer som kan bevirke EMI problemer i tilhørende kretser,

lader ladningsstyrekretsen 55 i fig. 1 fortrinnsvis lagringskondensatoren 28 med en styrt strøm. Eksempelvis viser fig. 6 en strømbegrenset bryter 170 som er koblet til en spen-ningsdobler 172 som dannes av dioder 174,175, kondensatorer 176, 177 og motstander 178, 179. Dobleren har inngangsporter 182 og 183. En motstand 184 er i serie med porten 182.

Den strømbegrensede bryter 170 innbefatter en forøkelsesmodus MOSFET transistor 186 hvis avløp er koblet til dobleren 172. Dens kilde er koblet gjennom en motstand 188 og en diode 189 til en komparator 190 som genererer V^ signalet i ladningsstyrekretsen (55 i fig. 1). En motstand 192 er koblet mellom port og avløp og en zener-diode 194 er koblet mellom porten og forbindelsen mellom motstanden 188 og dioden 189. Porten er koblet gjennom en drivkrets 196 (en annen forøkelse.modus MOSFET) til jord. Porten på drivkretsen 196 danner forbindelse med signalet -AVMAGNETISER gjennom en motstand 198 og en parallell kondensator 199 og en serieinverterer 200. En kondensator 201 danner forbindelse over port og avløpterminalen på MOSFET'en 196. En hurtig utladningsvei dannes av en diode 202 rundt bryteren 186, motstanden 188 og dioden 189. MOSFET 196, motstanden 198, og kondensatoren 201 danner en Miller-integrator 204. Dioden 199, i parallell med motstanden 198, tillater hurtig innkobling av transistoren 196, men langsom utkobling på grunn av Miller-integratorvirkningen.

Under operasjon kan tilførselspenningen for bryteren 170 genereres av en AC kilde koblet mellom doblerportene 182 og 183 eller en DC kilde koblet mellom porten 182 og jord. AVMAGNETISER signalet bevirker drivkretsen 196 til hurtig å trekke porten på bryteren 186 til jord, slik at bryteren 186 er utkoblet under avmagnetiseirngssyklusen. Den omvendte forspente diode 189 frakobler ladningskretsen fra lagringskondensatoren (28 i fig. 1). Mellom avmagnetiseirngssyklusene tillates porten for bryter 186 å få en langsom forøkningstilstand på grunn av virkningen fra Miller-integratoren 204. Strøm-men gjennom bryteren 186 lader nå lagringskondensatoren gjennom tilførselsporten 190.

Ladestrømmen vil være begrenset til en strøm som gir spenningsfall over kildemotstan-den 188 som er lik den mindre verdi av spenningen for zener-dioden 194 og terskelspen-ningen for MOSFET bryteren 186 eller sagtannsignalet som genereres av Miller-integratoren 204. Denne strøm kan settes til en verdi, f.eks. 20 milliampere, som ikke setter bryteren 186 under for stor påkjenning eller genererer vesentlige EMI signaler. Når systemet utkobles ved fjerning av kildespenningene på portene 182 eller 183, vil lagringskondensatoren på sikker måte utlades hurtig gjennom dioden 202.

Konstruksjonen av den strømbegrensede bryter 170 og dobleren 172 sikrer at ladningen av lagringskondensatoren (28 i fig. 1) reguleres over endringer i omgivelsestemperatur og variasjoner i kildespenninger. Komparatorens 190 utmatning V^ sikrer at vippen 88 (i fig. 1) ikke klargjøres før lagringskondensatoren (28 i fig. 1) er på passende måte ladet.

En eksempelvis prototype av det tvungne, resonante avmagnetiseringssystem 20 er blitt realisert med en 230 mikrofarad lagringskondensator 28 som lades til ca. 320 volt ved hjelp av ladningsstyrekretsen 55. I denne prototype er bryterne i brokretsen 46 24 ampere, 600 volt IGBT anordninger (Harris Semiconductor delnummer HGTG24N60DID) og brokrets drivenhetene 56 og 58 er Harris Semiconductor driven-het/omsettere, delnummer HIP2500. Motstandsverdien i følemotstandene 52,54 er hver 0,1 ohm. Sagtanngeneratoren 100 leverer et sagtannsignal som forringes med en RC tidskonstant lik 30 millisekunder og sagtannsignalets terksel Rj settes på ca. 4% av sagtannsignalets initielle spenning. Forsinkelsene 80 og 82 i styrekretsen 24 settes til 10 mikrosekunder. Hver avmagnetiseringssyklus fullføres i løpet av ca. 100 millisekunder. Kretsen lades på ny og er klar for nok en avmagnetiseringssyklus i løpet av ca. 4 sekunder.

Prototypen ble testet på en monitor som fremviste et rødt, flatt felt i nærværet av et omgivende magnetfelt som ble justert til å starte tapet av fargerenhet. Dette ble gjort for å skape en monitor med maksimal følsomhet overfor avmagnetiseringsartifakter. Disse tester indikerte at avmagnetiseringsspolens motstandsverdi fortrinnsvis ikke bør over-skride 18,3 ohm ved den høyeste driftstemperatur, f.eks. 50°C. Prototyp spolen ble dannet med 150 vindinger av nummer 23 AWG magnettråd med innsidedimensjoner lik 36,7 x 44,8 centimeter. Induktansen i spolen ble målt til å være 35 millihenry når man befant seg innenfor den eksterne magnetiske skjerm (32 i fig. 3) og 31 millihenry uten-for skjermen. Dens motstandsverdi ble målt til å være 16 ohm.

De foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen som er beskrevet her er eksempelvise og tallrike modifikasjoner, dimensjonsmessige variasjoner og omstruktureringer kan lett forestilles av fagfolk. Slike variasjoner og alternative utførelsesformer er tilsiktet, og kan foretas uten å avvike fra oppfinnelsens idé og omfang som definert i de vedlagte patentkrav.

Claims (10)

1. Avmagnetiseirngssystem for å avmagnetisere et fargekatodestrålerør (34), karakterisert ved: en energikilde (28) som har en utløpsport (69), en spole (27) som har første og andre ender (70, 71) og anordnet til å ha en magnetfelt-kobling med nevnte katodestrålerør, en styrekrets (24) konfigurert til suksessivt å generere første og andre koblingskommandoer, og et svitsjende nettverk (22) anordnet til å koble nevnte spole og nevnte energikilde i serie med nevnte første ende hosliggende nevnte utløpsport som reaksjon på nevnte første koblingskommando og å koble nevnte spole og nevnte energikilde i serie med nevnte andre ende hosliggende nevnte utløpsport som reaksjon på nevnte andre koblingskommando, idet koblingen mellom nevnte energikilde og nevnte spole derved frembringer suksessive, motsatt rettede strømmer gjennom nevnte spole og suksessive, forskjellig orienterte magnetfelt.

2. Avmagnetiseirngssystem som angitt i krav 1, karakterisert v e d at nevnte svitsjingsnettverk dessuten innbefatter et strømfølemettverk (52,54) som er konfigurert til å frembringe første og andre følesignaler som er proporsjonale med strømmen gjennom nevnte spole når nevnte utløpsport er koblet hosliggende respektivt nevnte første og andre spoleender, og at nevnte styrekrets dessuten er konfigurert til å generere første og andre koblingskommandoer som reaksjon henholdsvis på første og andre tilbakekoblingssignaler, og at systemet dessuten innbefatter en komparatorkrets (118,120) som er konfigurert til å generere nevnte første og andre tilbakekoblingssignaler som reaksjon på differansen mellom et differansesignal og henholdsvis nevnte andre og første følesignaler.

3. Avmagnetiseirngssystem som angitt i krav 1, karakterisert v e d at nevnte svitsjingsnettverk dessuten innbefatter et strømfølemettverk (52, 54) som er konfigurert til å frembringe første og andre følesignaler som er proporsjonale med strømmen gjennom nevnte spole når nevnte utløpsport er koblet hosliggende respektivt nevnte første og andre spoleender, og at nevnte styrekrets dessuten er konfigurert til å generere nevnte første og andre koblingskommando som reaksjon henholdsvis på første og andre tilbakekoblingssignaler, og at systemet dessuten innbefatter en feilintegrator (112) anordnet til å frembringe et feilsignal som er proporsjonalt med den integrerte differanse mellom nevnte første og andre følesignaler, og en komparatorkrets (116,118,120) som er konfigurert til å generere nevnte første og andre tilbakekoblingssignaler som reaksjon på differansen mellom henholdsvis nevnte første og andre følesig-naler og et modifisert referansesignal som representerer differansen mellom nevnte referansesignal og nevnte feilsignal.

4. Avmagnetiseirngssystem som angitt i krav 3, karakterisert v e d at det dessuten innbefatter en nullingsintegrator (122) og en innfangnings-bryter (130) anordnet til å koble nevnte nullingsintegrator og nevnte feilintegrator i en tilbakekoblingssløyfe som bevirker nevnte feilsignal til å bli nullet.

5. Fremvisermonitorsystem, karakterisert ved et fargekatodestrålerør (34), en energikilde (28) som har en utløpsport (69), en spole (27) som har første og andre ender (70, 71) og anordnet til å ha en magnetfelt-kobling med nevnte katodestrålerør, en styrekrets (24) som er konfigurert for suksessivt å generere første og andre koblingskommandoer, og et svitsjingsnettverk (22) som er anordnet til å koble nevnte spole og nevnte energikilde i serie med nevnte første ende som er hosliggende nevnte utløpsport som reaksjon på nevnte første koblingskommando og å koble nevnte spole og nevnte energikilde i serie med nevnte andre ende hosliggende nevnte utløpsport som reaksjon på nevnte andre koblingskommando, idet koblingen mellom nevnte energikilde og nevnte spole derved frembringer suksessive, motsatt rettede strømmer gjennom nevnte spole og suksessive, forskjellig orienterte magnetiske felt.

6. Monitorsystem som angitt i krav 5, karakterisert ved at nevnte svitsjingsnettverk dessuten innbefatter et strømfølemettverk (52, 54) konfigurert til å frembringe første og andre følesignaler som er proporsjonale med strømmen gjennom nevnte spole når nevnte utløpsport er koblet hosliggende respektivt nevnte første og andre spoleender, og at nevnte styrekrets dessuten er konfigurert til å generere første og andre koblingskommando som reaksjon, henholdsvis på første og andre tilbakekoblingssignaler, og at systemet dessuten innbefatter en feilintegrator (112) anordnet til å frembringe et feilsignal som er proporsjonalt med den integrerte differanse mellom nevnte første og andre følesignaler, og en komparatorkrets (116,118,120) som er konfigurert til å generere nevnte første og andre tilbakekoblingssignaler som reaksjon på differansen mellom henholdsvis nevnte andre og første følesignaler og et modifisert referansesignal som representerer differansen mellom nevnte referansesignal og nevnte feilsignal.

7. Fremgangsmåte for avmagnetisering av et katodestrålerør (34), karakterisert ved trinnene: å anordne en spole (27) for å koble dens magnetfelt med nevnte katodestrålerør, suksessivt å reversere koblingsretningen i nevnte spole med en energikilde (28; 52,54) for å generere suksessive strømmer gjennom nevnte spole i suksessivt forskjellige retninger, og resonansmessig å motta, med nevnte energikilde, etter hver suksessive reversering, minst en del av den strøm som genereres i nevnte spole i den foregående kobling.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved dessuten å innbefatte trinnet å initiere hver suksessive koblingsreversering for derved suksessivt å redusere størrelsen av strøm som genereres gjennom nevnte spole i den foregående kobling.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved dessuten å innbefatte trinnet å stoppe nevnte suksessive reversering når strømstørrelsen som nås under en hvilken som helst kobling faller under en forutbestemt terskel.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at nevnte initieringstrinn innbefatter trinnet å justere hver suksessive koblingsreversering for å bevirke den tidsintegrerte strøm i en spoleretning til i alt vesentlig å være lik den tidsintegrerte strøm i den andre spoleretningen.