Brevet FR2505121A1 — publié le 19821105

La présente invention concerne un sélecteur de couleurs à haute tension destiné à être utilisé avec un tube du type à pénétration de Faisceau et, plus particu- lièremient, un sélecteur de tension de dimensions réduites 5 et peu coûteux destiné à modifier le-niveau de tension de l'anode accélératrice d'un tube cathodique du type à pé- nétration de faisceau. Un tube cathodique couleur du type à pénétra- tion de faisceau est un dispositif de visualisation géné- 10 ralement connu comportant un fond sur lequel une image ou des caractères alphanumériques peuvent être inscrits. Une ou plusieurs couches de substance luminescente appli- quées sur la surface intérieure de ce fond peuvent être sélectionnées pour émettre à peu près n'importe quelle 15 longueur d'onde désirée de la lumière visible Si deux couches de substance luminescente sont déposées sur le fond du tube, il est possible de visualiser plus de deux couleurs distinctes en modifiant la profondeur de pénétra- tion du faisceau dans ces couches Etant donné que le 20 faisceau électronique émis par la cathode située dans le col du tube cathodique vient heurter les couches de sub- stance luminescente à une vitesse qui est influencée prin- cipalement par le niveau de tension appliqué à l'anode ac- célératrice, un changement survenant dans ce niveau de 25 tension aura pour effet de modifier dans une mesure corres- pondante la proportion de lumière émise par les deux cou- ches de substance luminescente En d'autres termes, dans un tube cathodique à pénétration comportant deux couches de substance luminescente émettrices de lumière différen- 30 tes, un observateur petit visualiser jusqu'à environ quatre couleurs moyennant une modification du niveau de tension de courant continu appliqué à l'anode accélératrice située à proximité de la face frontale du tube cathodique. Une limitation importante rencontrée lors de 35 l'utilisation des tubes cathodiques du type à pénétration réside dans la longueur de la période de remise à l'état initial comprise entre les périodes d'écriture Etant donné que le niveau de tension de courant continu appli- qué à l'anode accélératrice doit être modifié au cours de la période de remise a l'état initial, la longueur de 5 cette dernière est définie principalement par la capaci- tance électrique associée à l'anode L'anode a une dimen- sion physique relativement importante et, comme telle, elle possède par inhérence une haute capacitance, si bien qu'une charge électrique importante y est accumulée au 10 cours d'une période d'écriture Evidemment, des condensateurs supplémentaires éventuels, en particulier, les gros condensateurs fréquemment utilisés dans les alimen- tations en courant de haute tension, augmentent également la capacitance du circuit haute tension et prolongent da- 15 vantage la période de remise à l'état initial Etant don- né que cette charge électrique est accrue (ou réduite) pour modifier le niveau de tension appliqué à l'anode, la période de remise à l'état initial séparant deux périodes d'écriture est en relation avec la vitesse de charge/décharge qui, par inhérence, est associée à la capacitance totale de l'alimentation en courant de haute tension. Une autre limitation rencontrée dans les sélec- teurs de couleurs de la technique antérieure utilisés avec les tubes cathodiques à pénétration de faisceau, concerne la mise en séquence des couleurs devant être visua- lisées sur le fond du tube cathodique Bien qu'il soit possible de visualiser trois ou quatre couleurs distinctes sur un tube cathodique du type à pénétration et à deux cou- ches, certains sélecteurs de couleurs à haute tension doivent fonctionner dans une séquence particulière En d'autres termes, le sélecteur de couleurs à haute tension applique un niveau de tension présélectionné à l'anode au cours de périodes d'écriture successives, c'est-à-dire que la tension anodique passe de 10 k V à 14 k V et de 14 k V à 35 18 k V, pour revenir finalement de 18 k V à 10 k V Au cours de chacune de ces périodes d'écriture séquentielles, des 3 images ou des caractères alphanumériques inscrits par le faisceau électronique sont affichés uniquement dans la couleur correspondant au niveau de tension appliqué à l'anode Si, au cours d'une période d'écriture particu- 5 lière, des images ou des caractères alphanumériques doi- vent être affichés dans une couleur, par exemple, le rouge, au terme de cette période d'écriture, aucune in- formation supplémentaire ne peut être affichée dans la couleur rouge avant que le sélecteur de couleurs à haute 10 tension soit passé séquentiellement par ses niveaux de tension présélectionnés jusqu'à la période d'écriture suivante au cours de laquelle des informations peuvent être affichées dans la couleur rouge. On se référera en particulier au brevet des 15 Etats-Unis d'Amérique N O 3 90 b 333 accordé le 16 septem- bre 1975 au nom de M Kalmanash et ayant pour titre "LOW COST SWITCIIlNG HIGIH VOLTAGE SUPPLY; dans ce brevet, on décrit une alimentation en courant de haute tension de commutation destinée à être utilisée avec un 20 tube cathodique du type à pénétration de faisceau Cet- te alimentation en courant comprend l'enroulement secondaire d'un transformateur élévateur à haute tension qui est raccordé en série à l'anode accélératrice du tube ca- thodique L'enroulement primaire de ce transformateur 25 est raccordé à la masse via un condensateur en vue d'en- gendrer un niveau de tension de courant continu Cette tension apparaissant aux bornes du condensateur est appli- quée à l'entrée de réglage de l'alimentation de haute ten- sion de courant continu de ligne de base L'alimentation 30 en courant de commutation des couleurs de la présente in- vention constitue un perfectionnement vis-à-vis de celle décrite dans le brevet précité. Un autre brevet présentant un intérêt ici est le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 092 556 accordé le 35 30 mai 1978 aux noms de D Chambers et al et ayant pour titre "SWITCIHED 1 I(ll VOLTAGE POWER SUPPLY SYSTEM" Dans 4 ce brevet, on décrit une alimieitation en courant de hau- te tension pour la commutation rapide d'une haute tension appliquée à l'anode d'uin tube cathodique couleur à péné- tration de faisceau L'énergie nécessaire pour assurer 5 la transition rapide entre les niveaux de tension est accumulée dans deux inducteurs, un pour les transitions croissantes et l'autre, pour les transitions décroissan- tes Lorsqu'on souhaite modifier la tension appliquée au tube cathodique, on raccorde l'inducteur d'accumulation 10 approprié à l'anode via un commutateur de commande, ce qui a pour effet de modifier rapidement la tension appli- quée à cette anode La tension s'élève jusqu'à ce que le niveau de tension désiré correspondant à une transition de couleur croissante soit atteint, moment auquel le com- 1 S mutateur est mis hors circuit et l'inducteur d'accumula- tion, rechargé Une alimentation de haute tension d'alignement maintient l'anode au niveau de tension prédéter- miné dès que ce niveau a été atteint. Un objet de la présente invention est de fournir, 20 pour un tube cathodique à pénétration de faisceau, un sé- lecteur de couleurs à haute tension peu coûteux et de di- mensions réduites présentant une période de remise à l'état initial relativement courte entre les périodes d'écriture. Selon une caractéristique particulière du sélec- 25 teur de couleurs à haute tension pour un tube cathodique à pénétration de faisceau suivant la présente invention, la charge électrique accumulée sur l'anode du tube catho- dique petit être modifiée rapidement, de telle sorte que la couleur affichée puisse être commutée à une couleur 30 différente après une courte période de remise à l'état init ial I Un avantage du sélecteur de couleurs à haute ten- sion pour un tube cathodique couleur à pénétration de fais- ceau suivant la présente invention réside dans le fait 35 qu'il économise l'énergie et présente un taux de dissipa- tion de chaleur relativement réduit Etant donné que ce s sélecteur de couleurs consomme peu d'énergie électrique en raison de sa faible dissipation de chaleur, ses di- mensions et son poids le rendent intéressant pour une utilisation dans un cockpit d'avion ou analogues. 5 Suivant la présente invention, un sélecteur de couleurs à haute tension pour un tube cathodique à péné- tration de faisceau comprend une alimentation en courant de haute tension raccordée, via un enroulement secondaire d'un transformateur, à l'anode accélératrice du tube cathodique L'enroulement primaire du transformateur à haute tension est raccordé à la masse via un filtre passe-bas Des informations relatives au niveau de cou- leur sont appliquées à l'enroulement primaire du transformateur à haute tension pour être couplées à l'enroule- 15 ment secondaire o elles sont combinées avec le niveau de haute tension de courant continu fourni par l'alimenta- tion en courant, afin de régler les différents niveaux de courant continu appliqués à l'anode accélératrice Une boucle à réaction détecte le niveau de tension moyen ap- 20 pliqué sur l'enroulement primaire et elle amène ce niveau de tension moyen à zéro La tension de courant continu ainsi prélevée est appliquée à l'anode du tube cathodique en réglant l'entrée de référence de l'alimentation en cou- rant de haute tension en vue de modifier son niveau de 25 sortie de haute tension de courant continu. Les objets, caractéristiques et avantages préci- tés du sélecteur de couleurs séquentiel pour un tube ca- thodique à pénétration de faisceau, ainsi que d'autres ap- paraîtront plus clairement à la lecture de la description 3 ( ci-après d'une forme de réalisation préférée donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma fonctionnel illustrant une forme de réalisation du sélecteur de couleurs séquen- tiel pour un tube cathodique à pénétration de faisceau sui- 35 vant la présente invention; et la figure 2 est un diagrajimmle illustrant les formes d'on- des en régime permanent obtenues en différents points de la forme de réalisation de la figure 1. On se référera tout d'abord à la figure l qui 5 illustre une forme de réalisation du sélecteur de couleurs séquentiel pour un tube cathodique à pénétration de fais- ceau suivant la présente invention On prévoit une ali- mentation en courant de haute tension 10 d'un type connu qui est raccordée, par une ligne 12, à un côté d'un en- 10 roulement secondaire 14 d'un transformateur 16 L'autre côté de cet enroulement secondaire 14 est raccordé, par une ligne 18 et via une résistance d'amortissement 20, à un tube cathodique à pénétration de faisceau 22 De façon connue, le tube cathodique 22 comprend une anode 24 à la- 15 quelle est appliquée une haute tension qui a pour effet d'accélérer le faisceau d'électrons émis par une cathode (non représentée) située dans le col du tube, en direc- tion d'un fond 25 s'étendant en travers de la face avant de ce tube Spécifiquement, sur la surface intérieure de 20 ce fond 25, sont déposées au moins deux couches de substan- ce luminescente émettant chacune une couleur ou une lon- gueur d'onde distincte de lumière en réponse à leur exci- tation par le faisceau électronique Afin d'apprécier la présente invention, on supposera qu'une couche de substance 25 luminescente de couleur verte et une couche de substance luminescente de couleur rouge sont déposées sur la surface intérieure du fond 25 ; toutefois, il est entendu que l'on pourrait utiliser des substances luminescentes émettant des couleurs différentes Evidemment, on pourrait utili- 30 ser plus de deux couches de substance luminescente De façon connue, l'anode 24 est constituée d'une matière à haute conductivité et elle est disposée circonférentielle- ment autour du tube cathodique 22 près de l'avant de ce dernier En raison de ses grandes dimensions, l'anode 24 35 a une capacitance relativement élevée mais, pour des rai- sons de simplicité, elle est illustrée sous forme d'un con- 7 densateur dans la forme de réalisation de la figure 1. Le transformnateur l) comporte également un enrou- lement primaire 2 o et il présente un rapport d'élévation présélectionné qui est adapté en fonction des caractéris- 5 tiques du circuit, de façon connue Par exemple, dans un transformateur élévateur ayant un rapport de spires de 1 à 1 000, une variation de tension de 4 V aux bornes de l'enroulement primaire 2 o pourrait donner lieu à une variation de tension de 4 k V aux bornes de l'enroulement 10 secondaire 14 ; si cette variation de tension est associée au potentiel de la masse, il pourrait en résulter une fluctuation de tension incorrecte de -2 k V à + 2 k V dans l'enroulement secondaire Dans la présente forme de réa- lisation, une extrémité de l'enroulement primaire 26 est 15 raccordée à la masse, tandis que son autre extrémité est raccordée, par une ligne 28, à un côté d'une résistance 30 Une ligne 32 raccorde l'autre extrémité de la résis- tance 30 à un côté d'un condensateur 34 dont l'autre côté est raccordé à la masse I a résistance 30 et le condensa- 20 teur 34 constituent, ensemble, un filtre passe-bas qui in- tègre essentiellement la forme d'onde de tension appliquée à l'enroulement primaire 26 via la ligne 28. Les informations d'entrée relatives aux couleurs sont transmises au sélecteur de couleurs à haute tension 25 de la présente invention via des lignes 36 et 38 venant d'une source extérieure (non représentée) Bien qu'il existe de nombreux types de sources extérieures, pour des raisons de simplicité, on supposera que les signaux appli- qués à l'entrée du sélecteur de couleurs sont un signal 30 numérique de deux bits capables d'indiquer celle qui, par- mi quatre couleurs, doit être affichée sur le tube cathodi- que 22 Le signal numérique est appliqué à un convertis- seur numérique-analogique 40 qui convertit les bits numé- riques en un signal de sortie analogique émis sur la ligne 35 42 et qui peut identifier chacune des quatre couleurs distinctes Un niveau représentera chaque couleur Le si- gnal émis à la sortie du convertisseur numérique-analogi- que 40 est alors appliqué à un étage d'attaque tel qu'un amplificateur opérationnel 44, en vue d'engendrer un si- gnal avec des formes d'ondes appropriées pour l'excita- 5 tion de l'enroulement primaire 26 du transformateur 16. Selon une caractéristique particulière de la présente invention, on prévoit une boucle à réaction qui détecte le niveau moyen de courant continu de la forme d'onde appliquée à l'enroulement primaire 26 du transfor- 10 mateur 16, pour provoquer ensuite un réglage correspon- dant dans le niveau de sortie de l'étage d'attaque 44 afin de maintenir à zéro le niveau de tension de courant continu de la forme d'onde appliquée à l'enroulement pri- maire 26 du transformateur 16 Cette boucle à réaction 15 comprend un amplificateur opérationnel 52 dont une des bornes d'entrée est raccordée à la ligne 32 en vue de dé- tecter la composante de courant continu de la forme d'on- de du signal appliqué à l'enroulement primaire 26 L'au- tre borne d'entrée de cet amplificateur opérationnel est 20 raccordée à la masse La sortie de l'amplificateur opé- rationnel 52 est raccordée, via un conducteur 54, à une entrée de l'amplificateur opérationnel 44. Une autre caractéristique encore de la présente invention, qui sera décrite ci-après plus en détail, con- 25 cerne le réglage du niveau de haute tension de courant continu fourni par l'alimentation en courant de haute ten- sion 10 en réponse aux changements de niveau de courant continu survenant dans la ligne 42 à la sortie du conver- tisseur numérique-analogique et pouvant résulter, par exem- 30 p Ie, des variations survenant dans le coefficient d'utili- sation de la couleur Pour effectuer ce réglage, un con- ducteur 46 est raccordé au conducteur 42 afin de détecter le signal de sortie du convertisseur numérique-analogique 40, ce signal étant ensuite appliqué à un filtre passe-bas 35 48 Le filtre passe-bas 48 intègre ce signal en un niveau de courant continu pour l'appliquer ensuite, via une ligne 9 50, à une borne de référence de l'alimentation en courant de haute tension 10, afin d'assurer un changement propor- tionnel du niveau de sortie de cette dernière. Une caractéristique particulière de la présente 5 invention réside dans le fait qu'elle fournit également une tension de focalisation de couleurs d'alignement dy- namique pour le tube cathodique 22 Dans la forme de réalisation préférée, le système prévu à cet effet com- prend un premier potentiomètre 60 qui est raccordé à la 10 sortie de l'alimentation en courant de haute tension 10. Il s'agit d'une sortie séparée ayant un niveau de courant continu inférieur à celui de la sortie utilisée pour four- nir la tension anodique Le premier potentiomètre 60 est raccordé, via un enroulement 64 qui est un enroulement 15 supplémentaire du transformateur 16, à un second potentio- mètre 65 Ce potentiomètre 65 est utilisé pour assurer le réglage dynamique de la tension appliquée à l'électrode de focalisation 66 située à proximité de la partie avant du canon à électrons (non représenté) Spécifiquement, 20 le niveau de tension de focalisation appliqué à l'électro- de de focalisation est un pourcentage fixe du niveau de tension appliqué à l'anode 24 Selon une caractéristique particulière de la présente invention, ce système de foca- lisation exige un minimum de pièces supplémentaires, à 25 savoir uniquement deux potentiomètres et l'enroulement sup- plémentaire du transformateur 16 Le premier potentiomètre b O règle le niveau de tension de ligne de base de cou- rant continu, tandis que le second potentiomètre 65 règle la sortie dynamique au niveau appliqué à l'électrode de 30 focalisation 66. En se référant à présent à la figure 2, on décrira ci-après le fonctionnement du sélecteur de couleurs séquen- tiel suivant la présente invention On se référera tout d'abord à la moitié de gauche de la figure 2 qui illustre 35 une séquence dans laquelle le sélecteur de couleurs est actionné pas à pas en passant par chacuine des couleurs d'un ensemble de quatre tandis qute l'on fait varier la ten- sion appliquée à l'anode accélératrice 24, par exemple, de 10 k V à 12 k V, de 12 k V à 16 k V et de 16 k V à 18 k V, pour la ramener finalement de 18 k V à 10 k V Le coeffi- 5 cient d'utilisation de cette forme d'onde est calculé de telle sorte que le temps de repos prévu à chaque niveau de tension soit à peu près le même afin qu'il n'y ait au- cun changement d'ensemble dans le niveau de courant con- tinu vis-à-vis d'une tension de ligne de base de 14 k V. 10 En se référant à présent à la moitié de droite de la figure 2, si la source extérieure émet un signal numérique indiquant que l'on doit envisager une période d'écriture plus longue dans une couleur particulière, par exemple, la couleur rouge, un niveau de courant continu moyen différent de zéro est associé à une forme d'on- de asymétrique de ce type On sait qu'une tension de cou- rant continu ne peut être maintenue aux bornes de l'en- roulement primaire 26 Suivant la présente invention, une borne de l'amplificateur opérationnel 52 est raccordée 20 à la ligne 32 pour mesurer la tension appliquée au conden- sateur 34 et qui correspond au niveau de courant continu de l'enroulement primaire 26 Cette tension est réinjec- tée dans le circuit d'attaque 44 pour régler le niveau de courant continu de la forme d'onde du signal appliqué à 25 l'enroulement primaire 26 lin d'autres termes, la boucle à réaction ramène à zéro le niveau de courant continu de la forme d'onde de tension appliquée à la ligne 28. Etant donné que l'enroulement secondaire 14 engendre également la même forme d'onde de tension que dans 30 l'enroulement primaire, son niveau de courant continu fluctuera d'une valeur négative à une valeur positive d'en- viron zéro Il en résultera un décalage des niveaux de tension de courant continu discrets appliqués à l'anode accélératrice 24 avec, pour conséquence, un décalage de 35 la couleur en fonction du coefficient d'utilisation de cet- te dernière En conséquence, le filtre passe-bas 48 détec- 2505121 il te également le changement survenant dans le coefficient d'utilisation de la forme d'ondle fournie par le convertis- seur numérique-analogique et il applique ainsi, à l'alimentation en courant de haute tension 10, un niveau de 5 tension qui assure un réglage proportionnel du niveau de haute tension de courant continu obtenu à la sortie de cette alimentation 10, ce qui a pour effet de rétablir, à l'anode accélératrice 24, le niveau de courant continu prélevé par le transformateur 16. 10 Bien que la présente invention ait été illustrée et décrite en se référant à une forme de réalisation préférée, l'homme de métier comprendra que diverses modifica- tions peuvent y être apportées tant dans sa forme que dans ses détails, sans se départir de son esprit et de son ca- 15 dre tels qu'ils sont définis dans Ies revendications ci- après. REVLNDICATIONS 1 Sélecteur de couleurs à haute tension pour un tube cathodique à pénétration de faisceau, dans le- quel un niveau de tension présélectionné est en relation avec une couleur particulière devant être affichée sur 5 le tube cathodique, caractérisé en ce qu'il comprend: une alimentation en courant de haute tension pouvant être raccordée au tube cathodique et ayant un niveau de tension de sortie sélectionné pour engendrer une première couleur prédéterminée sur le tube cathodique; 10 un transformateur pouvant être raccordé entre la sortie de l'alimentation en courant de haute tension et le tube cathodique à pénétration de faisceau; un élément d'attaque raccordé au transformateur pour amplifier une forme d'onde d'entrée captée à une borne 15 d'entrée; un élément à réaction couplé à l'élément d'attaque pour détecter le niveau ce courant continu de cette forme d'onde d'entrée et réinjecter de niveau de courant conti- nu dans la borne d'entrée de l'élément d'attaque; et 20 un élément d'intégration raccordé à une borne de réfé- rence de l'alimentation en courant de haute tension en vue d'intégrer la forme d'onde d'entrée en un niveau de courant continu, pour transmettre ensuite, à l'alimenta- tion de courant continu, un signal proportionnel à ce ni- 25 veau de courant continu afin de modifier la sortie de cet- te alimentation d'une valeur proportionnelle au niveau de courant continu de la forme d'onde d'entrée. 2 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le transforma- 30 teur comprend un enroulement primaire et un enroulement secondaire, l'enroulement primaire étant raccordé entre la sortie de l'élément d'attaque et la masse, tandis que le tube cathodique comprend une anode à laquelle est raccordée la sortie de l'alimentation en courant de haute tension, 35 l'enroulement secondaire du transformateur étant raccordé entre la sortie de l'alimentation en courant de haute ten- 2505121 13 sion et l'anode du tube cathodique. 3 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément à réac- tion est raccordé à la sortie de l'élément d'attaque et 5 comprend un condensateur qui intègre, en un niveau de cou- rant continu, la forme d'onde du signal appliqué à l'enroulement primaire du transformateur. 4 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend éga- 10 lement un amplificateur opérationnel raccordé entre le condensateur et l'entrée de l'élément d'attaque en vue de réinjecter le niveau de courant continu de la forme d'on- de du signal d'entrée dans l'entrée de l'élément d'atta- que. 5 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'in- tégration comprend un filtre passe-bas qui est raccordé entre la borne d'entrée de l'élément d'attaque et la borne de référence de l'alimentation en courant de haute tension 20 en vue d'assurer un réglage proportionnel du niveau de tension de sortie de cette alimentation en fonction du niveau de courant continu de la forme d'onde d'entrée. 6 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tube catho- 25 dique comprend une électrode de focalisation à laquelle une haute tension de courant continu est appliquée pour focaliser le faisceau électronique du tube cathodique à pénétration de faisceau, ce sélecteur comprenant également un élénent destiné à engendrer une tension de focalisation 30 qui suit le niveau de haute tension de courant continu ap- pliqué à l'anode du tube cathodique. 7 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément des- tiné à engendrer une tension de focalisation comprend un enroulement de tension de focalisation faisant partie du transformateur et raccordé entre l'alimentation en courant de haute tension et l'é 11 ectrode de focalisation du tube cathodique. 8 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément des- S tiné à engendrer une tension de focalisation comprend un premier potentiomètre raccordé entre l'alimentation en courant de haute tension et l'enroulement de focalisation du transformateur en vue d'assurer un réglage proportion- nel du niveau de tension fourni par cette alimentation. 9 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément desti- né à régler la tension de focalisation comprend également un second potentiomètre raccordé aux bornes de l'enroule- ment de focalisation du transformateur en vue d'assurer 15 un réglage proportionnel de la fluctuation de tension appliquée à l'électrode de focalisation.