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Die Erfinddung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine
Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 5.
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Die Gefahren, die beim Arbeiten vor Video-Sichtanzeigeeinheilen für die
Bedienungsperson bestehen, sind in den achtziger Jahren erörtert worden. Aufgrund dieser
Diskussionen bestehen nunmehr standarditiserte Forderungen, wonach Emissionen
verschiedener Art, z.B. magnetische Felder, elektrische Felder und dergl. auf einem möglichst
niedrigen Pegel gehalten werden sollen.
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Diese Diskussioneii haben zu Methoden geführt, um Videoschirme aus eigenem Antrieb
zu testen. Von 1987 haben starke kommerzielle Forderungen bestanden, bestimmte
empfohlene Meßwerte in Verbindung mit den empfohlenen Meßmethoden zu erfüllen.
In bestimmten Fällen ist es erforderlich, noch weitergehendere, benutzerspezifische
Forderungen zu erfül Ici. Die Möglichkeit, vergleichsweise geringe Meßwerte in diesen
Tests aufzuzeigen, hat hei Wiederverkäufern zu einem Wettbewerb in den erreichbaren
Werten geführt. Die verbesserten Methoden zum freiwilligen Testen von Video-
Sichtanzeigeeinheiten haben das Testen elektrischer Wechselfelder beinhaltet. Diese
Felder werden oft zwei Frequenzbändern gemessen, nämlich Band I (5 Hz - 2 kHz)
und Band II(2 kHz - 400 kHz).
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Die elektrischen Wechselfelder, die aus einer Video-Sichtanzeigeeinheit, hauptsächlich
einer CRT-Einheit abgeleitet werden, werden durch eine Anzahl unterschiedlicher
elektrischer Komponenten, die in der Einheit enthalten sind, erzeugt. Es ist verhältnismäßig
einfach, die elektrischen Wechselfelder in allen Richtungen mit Ausnahme der
Vorwärtsrichtung unmittelbar vor dem Schirm mit Hilfe von Abschirmplatten, elektrisch
leitenden äußere Gehäusen oder mit Hilfe elektrisch leitender Schichten oder
Überzüge auf einem aus Kunststoff bestehenden äußeren Gehäuse abzuschirmen. Das
elektrische
Wechselfeld, das sich von der Schirmfläche einer CRT-Video-Sichtanzeigeeinheit
nach vorne erstreckt, wird aufgrund von Änderungen in der Beschleunigungsspannung
erhalten, die vom Frontglas gesehen innerhalb der Video-Sichtanzeigeeinheit angelegt
wird.
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Eine Methode zur Handhabung des Effektes von u.a. elektrischen Wechselfeldern, die
auf der Vorderseite eines Sichtanzeigeschirms erzeugt werden, umfaßt die Verwendung
eines Transformators im Hochspannungsteil mit geringer Innenimpedanz, obgleich
diese Lösung teuer ist, wenn das Resultat effektiv sein soll. Eine weitere Methode sieht eine
Kopplung eines externen Kondensators an der Beschleunigungsspannung vor. Obgleich
diese Lösung die Beschleunigungsspannung glättet, insbesondere bei niedrigen
Frequenzen, die in das Band 1 fallen, wurde festgestellt, daß die Lösung nicht effektiv
genug ist, um eineneinwandfreien Ausgleich der höherfrequenten Spannungsänderungen
im Band II zu erzielen.
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Andere Methoden sehen vor, eine elektrisch leitende Platte, Tafel oder dergl.
Vorrichtung vor der Bildröhre anzuordncii. Diese Lösung macht eine Tafel mit einer sehr hohen
Leitfähigkeit erforderlich, damit die Wechselfelder sowohl im Band I als im Band II
reduziert werden. Solche Tafeln sind teuer und/oder ergeben verschlechterte
synergonomische Eigenschaften. Beispielsweise kommt das Bild aus dem Brennpunkt, d.h.,
verschmiert, und die Lichtausbeute ist schlechter als die Lichtausbeute eines Standard-
Schirmes, d.h daß die Tafel keine vollständige Lichttransmission ergibt.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, bei einer Video-Sichtanzeigeeinheit und
vorzugsweise einer CRT-Einheit die kleinstmöglichen elektrischen Wechselfelder in der
Umgebung der Bildröhre un insbesondere vor dem Schirm der Einheit zu erzielen.
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Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannungs-Welligkeit verhältnismäßig hoher
Frequenz au der Beschleunigungspannung einer CRT-Sichtanzeigeeinheit,
insbesondere ineerhalb des Bandes II, zu kompensieren.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und
einer Anordnung nach Anspruch 5 gelöst. Weitere charakteristische Eigenschaften der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zum weitestgehenden Reduzieren
der elektrischen Wechselfeder, die in der Umgebung einer Sichtanzeigeeinheit, z.B.
einer Bildröhre erzeugt werden, in der die Bildeinheit mit einer angelegten Spannung
oder mit einem stromführenden Teil, z.B. einem elektrisch leitenden Überzug, auf dem
unerwünschte Signaländerungen auftreten, versehen ist. Das Verfahren umfaßt die
Schritte die unerwünschten Spannungsänderungen anzuzeigen, ein Signal zu erzeugen,
das in bezug aauf die angezeigten Spannungsänderungen in der Phase umgekehrt ist, und
das erzeugte in der Phase unige kehrte Signal an die an Spannung gelegten oder strom
führenden Teile abzugeben.
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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von
Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
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Fig. 4 eine Schnittansicht einer CRT-Bildröhre zusammen mit einer Kopplungsschaltung
nach einer Ausführungsform der Erfindung,
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Fig. 2 ein äquivalentes Schaitbild, das die elektrische Speiseschaltung für die
Beschleunigungsspannung in der Anordnung darstellt,
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Fig. 3 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des Stromgenerators nach Fig.
1 und 2, und
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Fig. 4 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform des Stromgenerators nach den
Figuren 1 und 2.
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Die Bildröhre nach Fig. 1 weist ein äußeres Glasgehäuse 1 auf. Dieses Glasgehäuse
besitzt eiiie Bildröhrefläche bzw. stirnfläche 2, die flach und rechteckförmig ausgebildet
und dem Betrachter zugewandt ist. Die Röhre verengt sich nach hinten und endet in
eineni rohrförmigen Teil 73, der als Röhrenhals bezeichnet wird.
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Die Innenfläche der Vorderseite 2 der Röhre ist mit einer Schicht 4 aus fluoreszierenden
Salzen überzogen. Eine dünne Aluminiumschicht 5, die sowohl reflektierend als auch
elektrisch leitend ist wird aul die Innenfläche des äußeren Gehäuses 1 innerhalb der
fluoreszierenden Schicht 4 än der Vorderseite der Röhre und direkt gegen die
Gehäusefläche auf dem sich vereugeuden Teil des Cehäuses zwischen dem Röhrenhals und der
Röhrenvorderseite 2 sowie ferner über einen kurzen Abstand auf der Innenfläche des
Röhrenhalses 3 aufgebracht und steht elektrisch mit der Beschleunigungselektrode 6 der
Bildröhre in Verbindung. Eine elektrisch leitende Kohlenstoffschicht 7 ist auf die äußere
Fläche des äußeren Gehäuses 1 zwischen dem Röhrenhals 3 und der Röhrenvorderseite
2 aufgebracht.
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Der Hals 3 der Bildröhre oder Kathodenstrahlröhre nimmt eine Elektronenkanone, einen
Heizfaden 8, eine Kathode 9, die von dem Heizfaden beheizt wird, eine
Beschleunigungselektrede 6 und Steuergitter 10, 11, 1 2 auf. Elektronen können durch die Gitter in
der Elektronenkanone hindurchtreten und werden durch die Beschleunigungsspannung,
die an die Beschleunigungselektrode und die Schicht 5 gelegt ist, beschleunigt, so daß
sie auf die fluoreszierendeSchicht 5 auf der Vorderseite 2 der Bildröhre 1 auftreffen.
Wenn die Elektronen au die fluoreszierende Salzschicht 4 auftreffen, wird aus der
Schicht Licht emittiert.
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Eine Ablenkspulenanordnung 13 ist um den Hals der Röhre herum angeordnet. Diese
Spulenanordnung weist zwei Paare von Wicklungen auf, und ein Magnetfeld, das in
zwei zueinander entgegengesetzten, aufeinander senkrecht stehenden Richtungen
variabel ist, kann mit Hilfe dieser Wicklungen und durch Steuerung der Wicklungen in
entsprechender Weise erzeugt werden. Die Elektronen werden beim Durchlaufen dieses
Magnetfeldes abgelenkt. Die Auftreffstelle der Elektronen auf der Vorderfläche der
Bildröhre wird mit Hilfe der Ablekspulenanordnung und damit auch dort, wo Licht auf der
Vorderseite der Röhre erzeugt wird, gesteuert.
Wenn die Bildröhre engeschaltet wird, wird eine Beschleunigungsspannung zwischen
der Aluminiumschicht 5 und der Kathode 9 angelegt. Die Kohlenstoffschicht 7 ist an
Nullspannung, d.h. an Erdpotential gelegt. Die Beschleunigungsspannung zwischen
Kathode und Beschleunigungselektrode ist mit der Beschleunigungselektrode Seite an
Seite mit der Bildröhre in einem getrennten Kontakt VG5 gekoppelt, der mit der
Aluminiumschicht 5 verbunden ist, und erreicht normalerweise zwwischen 12 kV und 30 kV, je
nach der Anwendung. Die Schichten 5 und 7 bilden dadurch eine Kapazität C1, die auf
die Beschleunigungspannung aufgeladen wird und die ein Energiereservoir bildet.
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Die Elektronen, die die Elektronenkanone verlassen und auf die fluoreszierende Schicht
4 auftreffen, ergeben den Fluß eines Elektronenstromes eines IB aus der
Aluminiumschicht 4 zur Kathode 9 der Elektronenkanone. Dies ist in Form eines Stromgenerators
14 in Fig 2 dargestellt. Ein Strom 11 wird durch die Kapazität C1, die zwischen den
Schichten 5 und 7 ausgebildet wird, geleitet, was dazu führt, das der Strom IB Energie
aus der Käpizität C1 entnimmt und diese damit entlädt.
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Die vorbeschriebene Technik ist herkömmlicher Art. Bei normalen
Videoschirmanwendungen wird die Beschleunigungsspannung durch die Sekundärwicklung eines
Transformitors T1 erzeugt. Damit wird Energie an die Kapazität C1 abgegeben,
normalerweise in Form von Stromimpulsen IT bei der Beschleunigungsspannung. Die Kapazität C1
ist vverhältnismäßiig groß und wirkt damit als ein Glättungskondensator, der die
Beschleunigungsspannung auf einem etwa konstanten Pegel hält.
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Eine Diode D, die in Reihe mit dem Transformator T1 geschaltet ist, stellt sicher, daß
Strom in nur einer Richtung fließen kann. Trotzdem treten Änderungen in der
Beschleunigungsspannung an der Bildröhre aufgrund der inneren Impedanz im Transformator T1
und aufgrund von Belastungsänderungen auf die durch Änderungen im Strahlstrom in
der Bildröhre verursacht sind.
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Diese Spannungsänderung trägt zur Erzeugung von elektrischen Wechselfeldern vor der
Bildröhre bei, insbesondere innerhalb des Bandes 1, d.h. innerhalb des
Frequenzbereiches von 5 Hz bis 2 kHz. Obgleich dies teilweise durch Verweidung eines
Transformators T1 mit verhältnismäßig niedrigerer innerer Impedanz ausgeglichen werden kann, ist
es üblich, einen externen Kondensator über die Beschleunigungsspannung anzulegen,
d.h. pratisch parallel zur Kapazität C1, so daß die Beschleunigungsspannung weiter
geglättet wird.
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Es gibt jedoch noch einen anderen Faktor, der wesentlich zu Änderungen in der
Beschleunigungsspannung beiträgt. Die Ablenkspulenanordnung ist längs der Bildröhre
ausgebildet, und das Apulenpaar, das der Röhre am nächsten angeordnet ist, erfährt eine
kapazitive Kopplung C2 zur Aluminiumschicht 5 innerhalb der Röhre 1 auf der
Innenseite des Gehäuses. Dieses Spulenpaar besteht aus den sogenannten
Zeilenablenkspulen, die bei hohen Spanungen (eine Spannung von 1 kV ist nicht unüblich) und bei
Frequenzen zwischen 15 kHz und 100 kHz,d.h. innerhalb des Bandes II betrieben
werden. Ein Strom 2 fließt von diesen Spulen zur Aluminiumschicht 5. Aufgrund dieser
Verteilung wird die Spannungsänderung an der Beschleunigungsspannung so
ausgeprägt, daß es in der Praxis unmöglich ist, die Änderung mit Hilfe nur eines externen
Kondensators zu kompenzieren.
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Die Störung, die aufgrund dieser Änderung auftritt, trägt ihrerseits zu den elektrischen
Wechselfeldern vor der Bildröhre innerhalb des Bandes II, d.h. innerhalb des
Frequenzbereiches von 2 kHz bis 400 kHz, bei.
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Gemäß der Erfindung wird die Spannungswelligkeit in der Beschleunigungsspannung
der Bildröhre dadurch kompensiert oder abgeglichen, daß ein kompensierender
Wechselstrom 13 au die Aluminiumschicht 5 über einen Kopplungskondensator C3, oder
alternativ direkt an die Beschleunigungselektrode 6 angelegt wird. Auf diese Weise wird
eine Welligkeits-Kompensationsspannung der Beschleunigungsspannung überlagert. Der
Kompensationstrom 13 wird dadurch dem vorerwähnten Strom IB, der zwischen der
Aluminiumschicht 5 und der Kathode 9 (oder der Kohlenstoffschicht 7) fließt,
hinzuaddiert.
Diesser Kompensationsttrom wird so eingestellt, daß er gleich, jedoch
phasenvertauscht im Vergleich zu den Störströmen innerhalb des Frequenzbandes II wird, die die
Spannugnsänderungen an der Beschleunigungsspannung ergeben. Dies ergibt ei ne
Verringerung der elektrischen Wechselfelder vor dem Bildröhrenschirm.
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Der Kompensatiosstrom 13 wird durch einen Spannungs- oder Stromgenerator 15
erzeugt. Dieser Generator kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Eine
Ausführungsform eines Stromgenerators ist in Fig. 3 dargestellt. Die Beschleunigungsspannung
AV wird über den Eingang einer Sensoreinheit 20 angelegt. Diese Einheit kann an das
Band II angepaßt sein, jedoch auch breiter sein. Das Ausgangssignal aus der
Sensoreinheit 20 wird dem Eingang einer Phaseninverteranordnung 21 zugeführt, die die
Phasenlage des Signals aus der Einheit 20 reversiert. Die Phaseninverteranordnung 21 kann
wahlweise eine Vielzahl von parallelen Einheiten aufweisen, deren jede die Phasenlage
eines entsprechenden Frequenzteiles im ankommenden Signal reversiert. Das
Ausgangssignal aus der Sensoreinheit 20 wird ferner an eine Gleichrichterschaltung 22
gegeben. Der Ausgang der Gleichrichterschaltung 22 liefert ein Signal, das die Größe der
Welligkeit ergibt. Der Ausgang der Phaseninverteranordnung 21 ist mit dem
Signaleingang eines steuerbaren Verstärkers 23 gekoppelt, der an seinem Ausgang den Strom 13
führt. Der Ausgang der Gleichrichterschaltung ist mit dem Steuereingang des Verstärkers
23 gekoppelt, so daß der Verstärker 23 an eine entsprechende Signalstärke 13
servoeingestellt wird.
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Fig. 4 zeigt eine wesentlich einfachere Ausführungsform einer Kompensationsschaltung.
Die Schaltung ist als Teil der Bildröhren-Steuerschaltungen (nicht dargestellt)
ausgebildet. Die Beschleunigungsspannung wird an einer Sekundärwicklung 30 eines
Hochspannungstransformators Tr erhalten. Die Sekundärwicklung 30 ist zwischen Erde und
elektrischen Kontakt VG5 unter Zwischenschaltung einer Diode D1 geschaltet, so daß
der Überzug 5 und die Beschleunigungselektrode 6 nur durch Spannungsimpulse
geladen werden, die die Beschleunigungsspannung übersteigen und eine Abgabe über die
Wicklung 30 vermeiden. Ein hochohmiger Schutzwiderstand R1 ist zwischen Erde und
elektrischen Kontakt VG5 eingeschaltet.
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Apannungsänderungen an der Beschleunigungsspannung werden nicht direkt angezeigt,
sondern an einer Sekundärwicklung 31, die eine wesentlich niedrigere Spannung hat
und die auf einfache Weise zu handhaben ist. Ein Ende der Sekundärwicklung 31 ist an
Erde gelegt, das andere Ende an Erde über eine Diode D2, einen Widerstand R2 und
einen Kondensator C4 hoher Kapazität. Diese Kopplung ist eine Gleichrichterstufe, die
eine Treiberspannung + V am Kondensator C4 erzeugt, der als Glättungskondensator
wirkt. Diese Gleichspannung + V ist als Treiberspannungsquelle für eine
Phaseninverterstufe 32 gekoppelt.
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Der Kopplungspunkt zwischen der Sekundärwicklung 31 und der Diode D2 ist an den
Eingang einer Phaseninverterstufe 32 über einen Widerstand R3 geschaltet. Dadurch
wird ein erstes Eingangssignal i&sub1; erzeugt. Die Ablenkspulenanordnung 13 wird ferner
aus dem Hochspannungstransformator (nicht dargestellt) gespeist. Infolgedessen wird
ein zweiter Strom i&sub2; aus der Ablenkspulenanordnung 13 an den Eingang der
Phaseninverterstufe 32 über einen Widerstand k4 eingespeist und wird dem Strom i&sub1; in einem
geeigneten Verhältnis hinzuaddiert.
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Die Phaseninverterstufe 32 weist einen ersten NPN-Transistor T1 auf, der
emittergekoppelt ist und dessen Emitter über einen Kondensator C5 an Erde gelegt ist; ein
Widerstand R5 ist parallel geschaltet. Diese Parallelkoppung wirkt als Hochpaßfilter, und der
Transistör T1 als Phaseninverter. Die Schaltung in Fig. 4 weist keine Vorrichtung zur
Servosteuerung eines Signalpegels auf, und stattdessen wird der Signalpegel mit Hilfe
eines Potentiometers P eingestellt, das in den Zweig zwischen der Basis des Transistors
T1 und Erde durch die Spannungsteilerkopplung mit den Widerständen R6 und R7
angeordnet ist, wobei P mit der Basis des Transistors T1 gekoppelt ist, um die Basis auf
einen entsprechenden Arbeitspunkt zu halten. In der Praxis haben die Störspannungen,
die kompensiert werden sollen, eine verhältnismäßig stabile Größe, und es kann eine
feste Einstellung dieser Art ausreichend sein.
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Der Kollektor des Transistors T1 ist mit dem Eingang eines Verstärkers und einer
Pufferstufe gekoppelt, die einen NPN-Transistor T2 und einen PNP-Transistor T3 mit
wechselweise gekoppelten Emittern aufweist; die Kollektor/Emitter-Pfade sind in Serie
geschaltet und zwischen die Antriebsspannungsquelle +V und Erde geschaltet. Der
Kollektor des Transistors T1 ist mit der Basis des Transistors T3 und über eine Diode D3
auch mit der Basis der Transistors T2 und in Serie nut der Diode D3 an die
Antriebs-Spannungsquelle +V angeschlossen. Der Ausgang der Phaseninverterstufe 32 zwischen
den Emittern der Transistoren T2 und T3 ist mit einem Knoten n zwischen zwei Dioden
D4 und D5 gekoppelt, die in ihrer inversen Richtung zwischen Erde und
Antriebsspannung +V eingeschaltet sind. Der Knoten ist mit dem elektrischen Kontakt VG5 über den
Kondensator C3' gekopelt, der dem Kondensator C3 in den Figuren 1 und 2 entspricht.
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Praktische Labortests nach der Erfindung, die mit der Schaltung nach Fig. 4 durchgeführt
worden sind, haben gezeigt, daß die elektrischen Wechselfelder für Band II (2 = 400
kHz) auf einen Wert von etwa 1/30 des ursprünglichen Wertes reduziert werden
können. Es wurde auch festgestellt, daß die elektrischen Wechselfelder innerhalb des
Bandes 1 (5 Hz - 2kHz) aufgrund des Vorhandenseins des Kopplungskondensators C3'
gleichzeitig reduziert worden sind; der Kopplungskondensator C3' arbeitet lediglich als
Entkopplungskondensator in diesem Frequenzbereich. Infolgedessen war es nicht
notwendig, einen gesonderten Entkopplungskondensator zu benutzen.
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Vergleichstests sind an einem 38,1 cm Monochrom-Monitor durchgeführt worden, und
die erzeilten Resultate sind in der nachstehenden Tabelle angegeben. Der gemessene
Gegenstand waren die hochfrequenten Wechselfelder innerhalb des Bandes II
unmittelbar vor dem Bildschirm, und zwar in einem Abstand von 30 cm vom Schirm. Die
Werte, die zuerst in der Tabelle dargestellt sind, sind die, die ursprünglich erhalten worden
sind, d.h. wenn keine Messungen zur Reduzierung der elektrischen Wechselfelder
vorgenommen worden waren. Die erzielten Werte bei Verwendung nur eines externen
Kondensators mit einer Kapazität von 3 nF, der zwischen die Aluminiumschicht 5 und
die Kohlenstoffschicht 7 eingeschaltet war, sind anschließend aufgeführt. Der dritte Satz
von dargestellten Werten sind die Werte, die erhalten werden, wenn eine Tafel vor dem
Bildschirm angeordnet ist. In diesem Fall war die Tafel eine sogenanne OCLI-Tafel, d.h.
die Tafel bestand aus Glas und hatte einen stromleitenden Belag auf einer Seite sowie
eine Antireflex-Behandlung auf ihrer anderen Seite. Die erzielten Werte bei einer
Kompensation nach der Erfindung sind als letzter Wert angegeben.
Meßergebnisse
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Ursprüngliche Werte 17 V/m
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Kondensator 3nF 5,5 V/m
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mit Tafel 0,4 V/m
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bei Kompensation nach der Erfindung 0,6 V/m
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Der empfohlene Grenzwert beträgt 2,5 V/m, gemessen in einem Abstand von 50 cm.
Aus vorstehender Tabelle ergibt sich, daß ein Wert weit unterhalb dieses Grenzwertes
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebene Art einer Video-Sichtanzeigeeinheit oder
auf die vorbeschriebenen Materialien für die verwendeten Überzüge beschränkt. Das
Prinzip der Erfindung liegt in der Kompensation von Spannungsänderungen, die bei
einer Video-Sichtanzeigeeinheit auftreten und die Anlaß zu elektrischen Wechselfeldern
vor der Einheit geben, indem die Spannungsänderung gemessen wird und ein
phaseninvertiertes, Spannungsänderungssignal erzeugt wird; dieses Signal wird rückgekoppelt,
um Spannungsänderungen zu kompensieren und damit das elektrische Wechselfeld auf
ein Minimum zu verringern.