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Spulenanordnung Es ist eine Anordnung mit einer einen ferromagnetischen,
vorzugsweise stabförmigen Kern enthaltenden Spule bekannt, deren Induktivität vom
hindurchfließenden Strom abhängt. Die Stromabhängigkeit kann durch Vormagnetisierung
des Kernes mittels eines oder mehrerer Dauermagneten geändert werden. Eine solche
Anordnung kann insbesondere als Linearitätsregler für einen Ablenkkreis einer Elektronenstrahlröhre,
vorzugsweise in einem Fernsehempfänger, verwendet werden. Die Auslegung kann dabei
so vorgenommen werden, daß normalerweise die Induktivität im Aussteuerbereich konstant
ist und durch das Dauermagnetfeld erreicht wird, daß der (magnetische) Arbeitspunkt
zum gekrümmten Teil der Sättigungstrennlinie des ferromagnetischen Materials hin
verschoben wird. Wenn das von einem die Spule durchfließenden Strom hervorgerufene
Feld und das Dauermagnetfeld sich in ihrer Wirkung addieren, geht das ferromagnetische
Material mehr in die Sättigung über, und die Induktivität nimmt ab, so daß sich
eine nichtlineare, von der Aussteuerung abhängige Änderung des Scheinwiderstandes
der Spule ergibt. Dies kann dazu ausgenutzt werden, um einen ursprünglich nichtlinearen
Sägezahnstrom zu korrigieren.
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Derartige Anordnungen wirken jedoch nur einseitig, d. h. auf den Maximalwert
oder auf den Minimalwert des Stromes, und sie gestatten somit eine Korrektur nur
in einem verhältnismäßig geringen Teil des gesamten Amplitudenbereiches. In vielen
Fällen ist aber ein größerer Korrekturbereich erforderlich. Insbesondere kann eine
Korrektur sowohl in der Nähe des Maximalwertes wie auch in der Nähe des Minimal-,vertes
erwünscht sein, wobei unter Umständen eine entgegengesetzte Änderung der Kennlinienkrümmung
erforderlich ist.
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Diese Aufgabe liegt insbesondere vorbei der magnetischen Ablenkung
des Elektronenstrahles in einer Bildröhre über einen großen Winkelbereich auf einem
Schirm, dessen Krümmungshalbmesser merklich größer ist als der Abstand des Schwenkpunktes
der Elektronenstrahles vom Schirm. Dann ergibt sich bei winkelproportionaler Ablenkung
des Strahles durch einen linear ansteigenden Strom in den Ablenkspulen eine geringere
Schreibgeschwindigkeit in der Schirmmitte und eine höhere Schreibgeschwindigkeit
an den Rändern; es ist daher erforderlich, die Schreibgeschwindigkeit an den Seiten
zu verringern dadurch, daß der Strom durch die Ablenkspule in der Nähe seiner Extremwerte
langsamer ansteigt als im mittleren Bereich.
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Dies kann bekanntlich dadurch erreicht werden, daß an die Ablenkspulen
eine Spannung angelegt wird, die am Anfang und am Ende des Hinlaufes kleiner ist
als in der Mitte. Es ergibt sich dadurch eine S-förmige Verzerrung des Sägezahnstromes.
Diese ist jedoch noch genauer zu korrigieren, als es durch die erwähnte Spannungsänderung
möglich ist. Insbesondere sind auch unsymmetrische Nichtlinearitäten des Stromes
auszugleichen.
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Eine S-förmige Verzerrung des Ablenkstromes ist an sich durch Einschalten
einer Spule möglich, deren Kern sowohl durch den positiven wie den negativen Teil
des sägezahnförmigen Ablenkwechselstromes in die Sättigung gesteuert wird. Die Krümmung
der Kurve hängt jedoch bei einer solchen Anordnung ausschließlich von den Eigenschaften
des ferromagnetischen 'Materials, des Spulenkernes, nämlich seiner Magnetisierungskurve,
ab. Weiter weist das ferromagnetische Material üblicher Art zwischen den Sättigungswerten
einen ziemlich breiten gradlinigen Teil auf, der somit keine Änderung der Charakteristik
ermöglichen würde. lTur mit einem speziellen Material, das einen wesentlich kleineren
Linearitätsbereich zeigt, wäre auch in diesem Fall eine Korrektur möglich; trotzdem
wäre aber bei einer solchen Anordnung die Abgleichmöglichkeit sehr beschränkt.
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Bei einer Anordnung für Wechselstrom mit einer einen einteiligen ferromagnetischen
Kern enthaltenden Spule, deren Induktivität vom Spulenstrom abhängt und bei der
diese Stromabhängigkeit durch eine veränderbare Vormagnetisierung des Kernes mittels
eines oder mehrerer Dauermagnete einstellbar ist, die so bemessen ist, daß die Kerninduktion
entweder bei den positiven oder bei den negativen Extremwerten des Stromes in den
Sättigungsbereich der Magnetisierungskennlinie gelangt, insbesondere Linearitätsregler
für einen Ablenkkreis einer Elektronenstrahlröhre, vorzugsweise in einem Fernsehempfänger,
werden diese Nachteile vermieden, indem gemäß der Erfindung zwei von den verschiedenen
Spulenwicklungshälften umschlungene Bereiche des Kernes je einem
von
zwei etwa gleich starken, bezüglich ihrer Einwirkung auf den Kern veränderbaren
Dauermagnetfeldern entgegengesetzter Richtung ausgesetzt werden, so daß sowohl bei
den positiven; als auch bei den negativen Extremwerten des Spulenstromes die Induktion
einer der beiden Kernbereiche in den Sättigungsbereich gelangt.
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Durch die Verwendung zweier entgegengesetzter Dauermagnetfelder, die
den Spulenkern in verschiedenen Bereichen beeinflussen, wird erreicht, daß sowohl
für die positiven wie für die negativen Halbwellen Sättigungserscheinungen im Spulenkern
auftreten und eine Induktionsänderung erzielt wird. Durch Verschieben des Kernes
gegenüber den Dauermagnetfeldern oder umgekehrt kann die Korrektur für die eine
Halbwelle verstärkt und für die andere Halbwelle vermindert werden, wodurch sich
Unsy-mmetrien des Sägezahnstromes ausgleichen lassen.
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Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß eine Transduktoranordnung
mit zwei Kernen bekannt ist, die in entgegengesetzter Richtung durch je einen Dauermagnet
in die Sättigung vormagnetisiert sind. Jeder Kern wird durch eine der Polaritäten
des Steuerstromes aus der Sättigung heraus in den praktisch linearen Teil hineingeführt,
wodurch eine bessere Linearität der Charakteristik der gesamten Anordnung erreicht
«erden soll. Ersichtlich ist dabei ein erheblich höherer Aufwand erforderlich, und
Zielsetzung und Arbeitspunkteinstellung sind gerade entg en-esetzt gegenüber einer
Anordnung nach der Ereg z# findung, bei der die Einstellung einer erwünschten Krümmung
der Charakteristik erstrebt wird; durch die Einwirkung der entgegengesetzten Felder
auf den gleichen Kern wird insbesondere eine Verringerung des linearen, nicht korrigierten
Bereiches erhalten.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten
Beispiele näher erläutert.
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In Fig. 1 ist auf einen Träger, z. B. einem Rohr 1 aus Isolierstoff,
eine Spulenwicklung 2 aufgewickelt, die zweckmäßig aus zwei enggewickelten Teilen
mit einem nur wenige Windungen tragenden Zwischenraum besteht. An den Anschlüssen
3 und 4 wird der zu korrigierende Strom zugeführt. In dem Isolierrohr 1 ist ein
Kern 5 aus ferromagnetischem Material, z. B. aus ' #,Iangan-Zink-Ferrit,
angeordnet. Außen wird die Spule 1 von zwei ringförmigen Magnetkörpern 6 und 7 umschlossen.
Diese bestehen zweckmäßig aus einem Material mit hoher Koerzitivkraft und verhältnismäßig
niedriger Remanenz und mit ;rohem spezifischem Widerstand, wie es z. B. unter dem
Handelsnamen »Ferroxdure« bekannt ist. Diese Magnetkörper 6 und 7 sind radial magnetisiert
derart, daß zwei entgegengesetzte 'Magnetpole nebeneinanderliegen und in ihrem Imreren
Felder entstehen., dieentgegengesetzt gerichtet sind (vgl. die gestrichelten Pfeile).
Hierbei ist angenommen, daß die Spule an beiden Hälften den gleichen Wicklungssinn
aufweist. Falls eine Teilspule den entgegengesetzten Wicklungssinn wie die andereTeilspule
hat, ist die Feldrichtung eines der Magnete umzukehren; denn wie bereits eingangs
erwähnt wurde, kommt es ja darauf an, daß der Kern 5 unter dem Einfluß der Überlagerung
des Spulenfeldes mit dem Dauermagnetfeld bei dem einen Extremwert des hindurchfließenden
Stromes in die Sättigung geführt wird und beim anderen Extremwert auch. Die Felder
müssen daher so gerichtet sein, daß sie sich in der einen Spule addieren und gleichzeitig
in der anderen Spule subtrahieren.
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Die Dauermagnete 6 und 7 können in nicht näher dargestellter «'eise
gegeneinander verschiebbar sein. Dadurch läßt sich der magnetische Arbeitspunkt
für das Kernmaterial und der Einfluß der Sättigung auf die Teilinduktivität in weiten
Grenzen ändern. Auch kann der -Kern 5 gegenüber der Spule 2 verschoben werden, wodurch
ebenfalls eine Änderung der Charakteristik und auch der Gesamtinduktivität erreicht
werden kann. Natürlich ist es auch möglich, den Kern festzuhalten und die Spule
zu verschieben. In vielen Fällen wird es genügen, die Magnete 6 und 7 gegeneinander
zu verschieben und Spule und Kern festzuhalten: dann kann der Kern 5 gleichzeitig
als Spulenträger dienen, so da.ß das Isolierrohr 1 weggelassen werden kann. Dadurch,
daß die Magnetfelder den Kern in der Nähe seiner Enden in der Längsrichtung durchsetzen,
erhält man bei einer Verschiebung der Magnete 6 und 7 gegenüber dem Kern 5 starke
Änderungen der Induktivität der Spulenwicklung 2 sowie ihrer Stromabhängigkeit,
so daß sich ein großer Regelbereich ergibt.
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Statt ringförmiger Magnete 6 und 7 können auch andere geformte Magnete,
z. B. Stabmagnete, verwendet werden, die parallel zum Kern 5 angeordnet sind. Eine
Änderung des Einflusses der Vormagnetisierung kann dann auch dadurch erreicht werden,
daß der Abstand zwischen den Dauermagneten und dem Kern, vorzugsweise senkrecht
zur Richtung der Achse von Kern 5 und Spule 2, veränderbar ist. Eine derartige Veränderung
der Feldstärke durch Änderung des Abstandes ist an sich auch bei ringförmigen Magneten
6 und 7 möglich, insbesondere wenn diese eine verhältnismäßig große mittlere Öffnung
aufweisen und der Kern 5 bei dieser Abstandsänderung mehr oder weniger in eine exzentrische
Lage gebracht wird. Dabei erhält man allerdings nur eine geringe Variation.
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Es ist auch möglich, nach Fig.2 nur einen einzigen etwa rohrförmigen
Dauermagnet 10 zu verwenden, der den Kern 5 mit der Spulenwicklung 2 (wie in Fig.
1) umfaßt und der an seiner Innenseite drei Magnetpole trägt derart, daß er zwei
entgegengesetzt gerichtete, etwa gleich starke Felder hervorruft, wie es durch die
Pfeile angedeutet ist. Zum Beispiel kann der Dauermagnet 10 an seinen Enden Südpole
und etwa in seiner Mitte einen Nordpol aufweisen oder umgekehrt.
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Diese Anordnung wird man insbesondere dort wählen, wo der Bereich
der zu korrigierenden Nichtlinearitäten nicht zu groß und vorher bereits bekannt
ist; dies ist z. B. bei einem Linearitätsregler in einem Fernsehempfänger der Fall.
Durch die Stärke des Magnetfeldes und die Bemessung der Anordnung wird die gewünschte
Korrektur hervorgerufen. Durch eine gewisse Verschiebung des Kernes 5 in Achsrichtung
oder Verschiebung des Magnets 10 kann dann noch ein Abgleich auf die im einzelnen
Gerät vorliegenden Verhältnisse leicht vorgenommen werden.
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Natürlich ist es, auch möglich, Magnete mit noch mehr Polen zu verwenden,
wenn dies zweckmäßig erscheint.
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Nebeneiner, insbesondere auf die Extremwerte des Stromes, im entgegengesetzten
Sinne wirkenden Korrektur ist vielfach auch eine weitere Korrektur erforderlich,
die über den ganzen Aussteuerbereich gleichsinnig zunehmend wirksam ist oder aber
nur bei einem Extremwert zur Wirkung kommen soll.
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Eine solche Korrektur kann etwa durch einen weiteren Hilfsdauermagnet
erreicht werden, dessen auf den Kern 5 wirkende Feldstärke veränderbar ist und der
zweckmäßig einen großen Teil des Kernes, vorzugsweise den ganzen Kern, beeinflußt
derart, daß
der magnetische Arbeitspunkt durch ihn zusätzlich eingestellt
werden kann. Dieser Hilfsdauermagnet, der nur zwei Pole aufzuweisen braucht, ist
zweckmäßig in der Verlängerung der Kernachse angeordnet und in Richtung dieser Achse
verschiebbar. Durch Änderung seines Abstandes gegenüber dem Kern kann dann seine
wirksame Feldstärke geändert werden. Da der Hilfsdauerinagnet 11 in einem gewissen
Abstand angeordnet ist, wirkt sein Feld verhältnismäßig gleichmäßig auf den ganzen
Kern 5 ein.
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Statt eines stabförmigen Kernes 5 und eines ring-oder rohrförmigen
Dauermagneten 6, 7 oder 10 kann nach Fig. 3 auch ein. rohrförmiger Kern 15 benutzt
werden, in dessen Innenraum ein zwei entgegengesetzte Magnetfelder hervorrufender
stabförmiger Dauermagnet 16 verschiebbar angeordnet ist. Ersichtlich ergibt sich
hierbei die gleiche Wirkung wie nach Fig. 2.
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Zur Ergänzung der Charakteristikeinstellung kann es zweckmäßig sein,
der Spule 2 in an sich bekannter Weise eine Spule mit vom Strom unabhängiger und
vorzugsweise veränderbarer Induktivität in Reihe und/oder parallel zu schalten.
Auch kann es zweckmäßig sein, die Induktivität der Spule 2 nicht nur durch Verschieben
des Kernes 5, sondern auch z. B. mittels Anzapfungen einzustellen, um die Stärke
der Linearitätsänderung eines hindurchfließenden Stromes gegebenen Verhältnissen
anzupassen.