Brevet FR2634946A1 — publié le 19900202

DISPOSITIF DE NEUTRALISATION DE CHAMP MAGNETIQUE PARASITE POUR TUBE-IMAGE La présente invention concerne un dispositif de neutralisation de champ magnétique parasite pour tube-image. Si dans un tube-image à rayon cathodique existe un champ magnétique, ce champ magnétique agit sur le faisceau d'électrons en modifiant la courbure de la trajectoire de ce dernier, et il en résulte une déformation géométrique de l'image. A cette déformation géométrique de l'image J'ajoute par ailleurs un défaut de pureté dans le cas d'un tube couleur. Pour neutraliser ces champs magnétiques parasites il est connu d'entourer le tube-image, à l'exception de sa face avant, par un blindage en tôle à haute perméabilité. On trouvera des indications sur cette méthode notamment dans l'ouvrage de L. Goussot intitulé : "La Télévision Monochrome et en couleurs" (Editions Eyrolles). Cette solution ntest cependant satisfaisante que lorsque l'orientation relative du tube-image par rapport à la direction du champ magnétique parasite est telle que ce dernier n'a aucune composante suivant l'axe Z d'un repère orthogonal (X, Y, Z) dont l'axe X représente généralement la direction horizontale et l'axe Y la direction verticale, la face avant du tube image étant disposée dans le plan (X, Y) ; ceci est notamment le cas du champ magnétique terrestre. La présente invention a essentiellement pour objet un dispositif permettant également de neutraliser la composante suivant l'axe Z d'un champ magnétique parasite, quelle que soit par ailleurs l'intensité rte cette composante. L'invention a pour objet un dispositif de neutralisation de champ magnétique parasite pour tube-image, essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte une bobine, dite bobine de contre-champ, placée devant la face avant du tube image, des moyens pour capter le champ magnétique en avant de la face avant du tube image et des moyens d'asservissement pour régler le courant injecté dans la bobine de contre-champ à une valeur permettant d'avoir en permanence un champ résultant capté qui soit minimum. D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels - la figure 1 représente le positionnement dans le repère (X Y Z) du tube-image et d'un champ magnétique parasite de direction quelconque . - La figure 2 représente une coupe longitudinste, suivant un plan parallèle au plan (Y, Z), d'un tube-image suivant l'invention, équipé d'une bobine de compensation de la composante H Z du champ magnétique parasite suivant l'axe Z - La figure 3 est un schéma montrant le principe de la compensation de la composante H Z du champ magnétique parasite - La figure 4 montre l'atténuation de la composante HZ au voisinage du blindage, et la forme correspondante recherchée pour le champ magnétique de compensation de cette composante HZ - Les figures 5a et 5b illustrent l'action des composantes suivant X et Y du champ magnétique parasite, par l'intermédiaire du blindage, sur la distribution de la composante HZ La figure 6 est un schéma d'un exemple de réalisation du circuit d'asservissement utilisé suivant ltii.vention - La figure 7 est une coupe suivant un plan parallèle au plan (Y,Z) montrant la forme du blindage - La figure 8 est un schéma de principe d'un capteur de champ magnétique utilisé pour réaliser l'asservissement suivant l'invention, et constitué par une cellule à effet Hall - La figure 9 est un schéma montrant l'adjonction à ce capteur d'un concentrateur de champ magnétique. Sur la figure 1 on a représenté le positionnement dans le repère X Y Z défini précédemment, d'un tube-image et d'un champ magnétique parasite H p de direction quelconque. Suivant les conventions définies précédemment, la face avant du tube image est située dans un plan parallèle au plan (X, Y). Le champ parasite H peut être décomposé suivant les trois axes, p respectivement en Hx, Hy, Hz. Les composantes Hx et Hy sont neutralisées par un blindage magnétique entourant le tube. Une coupe longitudinale suivant un plan parallèle au plan (Y Z), représentée sur la figure 2, fait apparaitre le blindage magnétique, référencé 1, et le tube-image proprement dit, référencé 2 (la figure 1 représentant le tube entouré de son blindage). La composante H Z est neutralisée par un contre-champ HB créé par une bobine 3 située devant la face avant du tube, et à l'intérieur du blindage. La valeur du courant injecté dans cette bobine est fixée par un circuit d'asservissement permettant d'avoir en permanence un champ résultant HZ + HB prélevé sur la face avant du tube, qui soit minimum. Le principe de ce circuit d'asservissement est représenté sur la figure 3. Un capteur 4 de la composante du champ magnétique suivant la direction Z est placé au niveau de la face avant du tube. Ce capteur délivre une tension proportionnelle à HZ + HB. Cette tension est appliquée à l'une des entrées d'un amplificateur de tension 5 dont l'autre entrée est mise à zéro et dont le gain est très élevé. Le courant I généré par un amplificateur de puissance 6 disposé en sortie de l'amplificateur de tension 5 et de gain A2 également très élevé, est alors tel que la tension d'écart V entre les deux entrées de l'amplificateur de tension 5 tend vers zéro. Ce principe d'asservissement fait donc que le champ créé à l'endroit où se trouve le capteur 4 est minimum. La bobine de contre-champ est de préférence située å une distance "d1" de la face avant du tube-image. En effet sur l'axe X (ou de même sur l'axe Y) le champ HZ n'est pas uniforme, et subit une atténuation variable en fonction de la proximité du blindage, comme illustré sur la figure 4. Partant du point 0, situé au centre de l'écran le champ Hz est tout d'abord constant, puis décroissant, pour des valeurs croissantes de X, c'est-à-dire en se rapprochant du bord de l'écran. Or la bobine de contre-champ doit générer un champ H B en tout point opposé au champ perturbateur. Pour obtenir le même type de variation pour HB que pour Hz, il suffit de disposer la bobine de contre-champ à une distance d1 de la face avant du tube-image où sont prélevées les valeurs de champ parasite Hz, qui constituent entrée de l'asservissement. Pour une certaine distance d1, que l'on pourra déterminer expérimentalement, on voit en effet sur la figure 4 que la champ HB a une forme analogue å celle du champ Hz. Les dimensions de la bobine et du blindage Interviennent également. En effet, plus le blindage est éloigné du tube, plus le champ parasite HZ est uniforme sur la face avant du tube ; de même, plus les dimensions de la bobine suivant l'axe X (ou de même suivant l'axe Y) sont élevées par rapport aux dimensions de la face avant suivant le même axe, plus le contre-champ HB est uniforme. Par ailleurs certaines perturbations sont apportées à la distribution du champ parasite Hz sur la face avant du tube-image, du fait de l'existence des composantes Hx et Hy tube-image, du fait de l'existence des composantes Hx et Hy et du fait que le blindage nta pas une perméabilité magnétique infinie. Cette influence du blindage sur la distribution du champ parasite Hz est décrite en relation avec les figures Sa et 5b. Sur la figure Sa représentant une coupe du blindage 2 suivant un plan parallèle au plan (X, Y), sont montrées les lignes d'induction, relatives à la seule composante Hx, qui passent dans l'épaisseur du blindage et créent dans celui-ci un pôle Nord sur une face et Sud dans la face qui lui est symétrique.Si le blindage est homogène, un capteur de la composante du champ magnétique suivant la direction Z, placé sur l'axe Y, mesure alors une valeur égale à O Gauss, comme indiqué sur la figure 5b. Par contre un capteur placé en un point tel que A mesure, par exemple pour Hx = 5 Gauss, une valeur Hax = 0,3 Gauss, et un capteur placé en un point B symétrique de A par rapport à l'axe Y, mesure une valeur Hbx = - 0,3 Gauss. Pour que le principe de neutralisation de la composante Hz exposé ci-dessus reste applicable en dépit des perturbations ainsi mises en évidence sur la distribution du champ Hz, une solution simple consiste alors à utiliser deux capteurs, placés respectivement en deux points A et B symétriques par rapport a l'axe Y et situés sur l'axe X, et à utiliser en entrée du circuit d'asservissement la somme algébrique Ha + H b au lieu de la valeur HB précédemment mesurée en un seul point. De la même façon que pour la composante HX, le blindage exerce, vis-à-vis de la composante Hy, une influence sur la distribution du champ Hz. Cependant, en considérant toujours deux capteurs positionnés aux points A et B définis précédemment, de même que précédemment on mesurait une valeur nulle sur l'axe Y, on mesurerait cette fois une valeur nulle sur l'axe X, soit Hay = Hby = O. Il en résulte que l'utilisation de deux capteurs, disposés soit sur l'axe Y et symétriquement par rapport à l'axe X, soit sur l'axe X et symétriquement par rapport à l'axe Y, permet de s'affranchir des perturbations ainsi mises en évidence dans la distribution du champ HZ. En ce qui concerne maintenant la composante parasite directe suivant l'axe Z, HZ, l'utilisation de ces deux capteurs permet de doubler la sensibilité du dispositif, les valeurs Haz et Hbz alors mesurées aux points A et B étant en effet telles que Haz + Hbz ~ 2 Haz Un exemple de circuit d'asservissement utilisant en entrée la somme algébrique Ha + Hb est représenté sur la figure 6. Comme on le verra par la suite, les capteurs utilisés sont des cellules à effet Hall, référencées ici 10 et 11, parcourues par un courant constant Ic. Ces deux cellules sont munies c chacune d'un circuit de compensation de leur tension d'offset (différente pour chacune d'elles). Ce circuit est constitué ici par un potentiomètre, respectivement 12 et 13.Un système de compensation de la tension d'offset en fonction de la température peut également être utilisé. Dans ces conditions la tension en sortie de la cellule 10 est proportionnelle à Ha > soit k Ha, et la tension en sortie de la cellule 11 est proportionnelle à Hb, soit k Hb (les cellules étant identiques). Ces deux tensions sont appliquées respectivement à deux amplificateurs différentiels 14 et 15 à faible dérive et à gain élevé. Ces deux tensions sont ensuite sommées en 16 avant d'être appliquées à un amplificateur 17 (ayant la même fonction que l'amplificateur 5 de la figure 3). Pour des raisons de stabilité de la boucle d'asservissement, et pour éllminer la résiduelle du champ magnétique provoqué par les bobines de déflexion du faisceau d'électrons, on aura intérêt à ce que la fréquence de coupure de l'amplificateur 17 soit suffisamment basse. En ce qui concerne les capteurs de champ magnétique, il s'agît de cellules à effet Hall, dont le principe de fonctionnement est rappelé sur la figure 8. Si une cellule à effet Hall 20 est placée dans un champ magnétique B faisant un angle e avec le plan de la cellule et est alimentée par un courant constant Ic, on recueille en sortie de cette cellule une tension VH telle que VH KIC B sin e où K est une constante. Ici, le plan de la cellule étant placé perpendiculairement à l'axe Z, la tension VH est directement proportionnelle au champ magnétique B, qui est dans ce cas formé par le champ résultant HZ + HB. L'emplacement des capteurs doit être choisi de façon à obtenir . la meilleure sensibilité puisque c'est à leur endroit même que le champ résultant est minimum. On évitera ainsi de placer les capteurs au centre, ou trop près du centre, de la face avant car aucune correction n'est nécessaire en ce point, le faisceau étant alors parallèle à la composante HZ du champ parasite. Afin d'éviter une perte de sensibilité, on évitera également de placer les capteurs trop près du blindage, où le champ HZ est en effet de moindre amplitude. En ce qui concerne enfin le positionnement des capteurs par rapport à la face avant du tube, celui-ci est a priori indifférent ; néanmoins afin d'éviter une magnétisation du masque (dans le cas d'un tube couleur), on aura intérêt à disposer les capteurs le plus près possible de cette face avant, c'est-à-dire sur la verrerie du tube. Par ailleurs une faible sensibilité des cellules pourra être compensée par l'adjonction de concentrateurs de champ magnétique > tels que des ferrites, comme représenté sur la figure 9, la cellule 20 étant alors collée par l'une de ses faces à l'une des faces du concentrateur de champ 21, ayant en l'occurrence une forme en demi-torre. Cette adjonction de concentrateurs de champ permet également, toutes choses égales par ailleurs, de repousser les capteurs vers les bords de la face avant, donc de dégager la partie utile de l'écran 22. En effet la décroissance du champ dans cette zone, (dûe à la présence du blindage), peut alors être mise à profit pour induire une plus grande variation de flux dans ces concentrateurs, et donc pour accroître la sensibilité du capteur.Pour la même raison, on disposera de préférence ces concentrateurs de champ suivant l'axe (X ou Y) suivant lequel la face avant du tube est de plus grande dimension. En cas d'utilisation d'une bobine dite "de démagnétisation", classiquement associée au blindage magnétique, et permettant d'annuler la rémanence de celui-ci (voir notamment l'ouvrage cité plus haut) il est par ailleurs nécessaire d'éviter que l'action de cette bobine ne soit perturbée par le système ainsi décrit de compensation de la composante suivant Z du champ magnétique. En effet, cette démagnétisation est obtenue en injectant dans cette bobine un courant présentant une variation alternative et décroissante autour d'une valeur continue qui doit rester constante, à défaut dequol la démagnétisation recherchée ne serait pas obtenue. Dans le cas où la compensation de la composante suivant Z est réalisée, la valeur continue ambiante est sensiblement égale à zéro. Or, l'action de la bobine de démagnétisation pourrait entraîner une ouverture de la boucle de ce système de compensation. Pour éviter que ceci ne se produise, il est nécessaire de prévoir un découplage suffisant entre la bobine de démagnétisation et la bobine de contre-champ. Ce découplage est réalisé en pratique simplement par l'éloignement de ces bobines, mais peut être renforcé en introduisant une résistance en série avec la bobine de contre-champ (comme réprésenté en 18 sur la figure 6). Par ailleurs, le fait que les capteurs de champ magnétique captent la résultante dûe à l'action simultanée de la bobine de contre-champ et de la bobine de démagnétisation ne perturbe pas l'action de cette dernière puisque ceci tend seulement à imposer une variation alternative au courant injecté dans la bobine de contre-champ, autour d'une valeur moyenne constante. Le système ainsi décrit de neutralisation de champ parasite par compensation de la composante HZ peut être complété en prévoyant un prolongement du blindage sur la face avant du tube, sur une hauteur "I", comme indiqué sur la figure 7, réservant ainsi une "fenêtre" pour l'observation de l'écran et en prévoyant un enfoncement de préférence réglable du tube dans son blindage, comme indiqué en "d" sur la figure 7. l'efficacité sera fonction de "d", de ##,' et de "e" ("e" désignant l'épaisseur du blindage). REVENDICATIONS 1. Dispositif de neutralisation de champ magnétique parasite pour tube-image, caractérisé en ce qu'il comporte une bobine (3), dite bobine de contre-champ, placée devant la face avant du tube image (2), des moyens (4) pour capter le champ magnétique en avant de la face avant du tube image et des moyens d'asservissement (5, 6) pour régler le courant Injecté dans la bobine de contre-champ à une valeur permettant d'avoir en permanence un champ résultant capté qui soit minimum. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil comporte en outre un blindage magnétique (1) entourant le tube-image (2), à l'exception de la face avant de ce tube. 3. Dispositif selon la revendication 2 , caractérisé en ce que le blindage entoure également partiellement la face avant du tube image. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'enfoncement du tube image dans le blindage est réglable. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dimensions de la bobine de contre-champ (3) et sa distance (d1) aux moyens (4) pour capter le champ magnétique, sont déterminées de manière à avoir une variation sur la face avant du tube image, du champ magnétique Induit par la bobine de contre-champ, qui soit la plus proche possible de la variation du champ magnétique à neutraliser. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens pour capter le champ magnétique en avant de la face avant du tube image comportent deux capteurs (A, B) disposés de manière à compenser les perturbations Introduites par le blindage magnétique dans la distribution du champ magnétique parasite neutralisé par la bobine de contre-champ. 7. Dispositif selon la revendicaion 6, caractérisé en ce que les deux capteurs (A, B) sont disposés soit horizontalement, soit verticalement et symétriquement par rapport au centre de la face avant. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (4) pour capter le champ magnétique en avant de la face avant du tube image sont disposés sur cette face avant. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour capter le champ magnétique en avant de la face avant du tube image comportent au moins une cellule à effet Hall (20). 10. Dispositif selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que des concentrateurs de champ (21) sont associés aux moyens pour capter le champ magnétique en avant de la face avant du tube image. il. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les concentrateurs de champ (21) consistent en des ferrites ayant une forme en demi-torre. 12. Dispositif selon l'une des revendications caractérisé en ce que lorsqu'une bobine de démagnétisation est utilisée afin d'annuler la rémanence du blindage magnétique, sont prévus des moyens de découplage de la bobine de démagnétisation et de la bobine de contre-champ.