Способы синхронизации звука
8 мм кинопроекторов на основе СЭЛ-1

Большинство любительских кинопроекторов работает от коллекторных двигателей, которые хотя и позволяют регулировать скорость проекции фильма в широких пределах, не всегда обеспечивают требуемую стабильность хода. С высокой точностью, например, должна поддерживаться скорость работы проектора при озвучивании фильма с общим, и особенно, с раздельными носителями звука и изображения. При демонстрации кинофильма по телевидению необходимо, кроме того, жестко синхронизовать работу проектора с питающей сетью. Удовлетворить этим требованиям, не прибегая к замене электродвигателя в проекторе, можно, применив электрический синхронизатор, который осуществил бы синхронизацию работы проектора с частотой питающей сети.

Выпускаемые нашей промышленностью синхронизаторы СЭЛ-1 к кинопроектору "Луч-2" и синхронизатор СП-451 к кинопроектору 8П-1 предназначены для согласования скорости проекции фильма со скоростью движения магнитной ленты в магнитофоне. Если же скорость проектора будет синхронизирована с сетью, то помимо высокой стабильности скорости проектора будет обеспечена и требуемая связь с магнитофоном, поскольку оба устройства питаются от общей сети. Ошибка синхронизации такой системы будет того же порядка, что и системы СЭЛ-1 (не более 1 сек на 10 мин демонстрации кинофильма), однако процесс озвучивания и демонстрации несколько упрощается, кроме того, при озвучивании можно использовать несколько магнитофонов одновременно.

Рассмотрим принцип синхронизации работы проектора на примере системы СЭЛ-1, схема которой приведена на рисунке.

Синхронной скоростью проектора мы будем называть такую скорость проекции, при которой угол рассогласования между валом проектора (например, валом зубчатого барабана) и валом синхронизатора меньше допустимого для данной системы. Появление большего угла рассогласования вызывает необходимость введения коррекции скорости двигателя проектора, величина и знак которой зависит от величины и знака угла рассогласования.

Управление скоростью двигателя в данной системе осуществляется автоматически, при периодическом замыкании дополнительного резистора Rl. В зависимости от соотношения времени, в течение которого этот резистор будет замкнут или разомкнут, двигатель будет вращаться быстрее или медленнее. Периодическое замыкание дополнительного резистора осуществляется коммутатором, состоящим из двух контактных датчиков угла: угла поворота вала синхронизатора "ДС" и угла поворота вала проектора - "ДП". При совпадении фаз коммутации обоих датчиков в обмотках двигателя будет протекать максимально возможный ток. Резистор будет практически непрерывно замкнут. В период t9 - /2 замкнуты контакты 1-2; 4-5, а в период U - /, контакты 2-3; 5-6. Такое состояние системы неустойчиво. Поскольку скорость проектора превышает синхронную, фаза коммутации датчика проектора начнет обгонять фазу коммутации датчика синхронизатора. Появятся периоды, в течение которых резистор Я, разомкнут (t1 - t2, t2-t4….) и средний ток двигателя уменьшится. Снижение скорости будет происходить до тех пор, пока не наступит режим равновесия - синхронизации. Если по какой-либо причине скорость вращения вала синхронизатора увеличится, произойдет опережение фазы коммутации "ДС", в результате чего время, в течение которого резистор Rx разомкнут, уменьшится и, следовательно, проектор ускорит ход так, что синхронизация сохранится.

В описываемой системе максимальный ток двигателя зависит от сопротивления реостата Я3, а минимальный от суммы сопротивлений Соотношение этих сопротивлений определяет глубину регулирования.

Частота коммутации датчиков при скорости проекции 16 кадр/сек равна 4 гц. Частота следования импульсов управления - 8 гц. Точность слежения угла валом проектора не хуже ±45°.

Кулачок датчика синхронизатора обычно приводится в движение лентопротяжным механизмом магнитофона. Но если этот вал вращать маломощным синхронным двигателем, то работа проектора будет засинхронизирована с сетью. Этот же результат можно получить, исключив из схемы кулачок "ДС" н двигатель, заменив их электромагнитным реле, переключающим контакты "ДС" с частотой 4 гц.

На рисунке приведена схема синхронизатора, где требуемая частота переключения контактов "ДС" получается путем деления частоты сети на 12. При этом скорость проекции равна 16,3 кадр/сек, что позволяет демонстрировать фильмы, снятые со скоростью 16 кадр/сек. Для улучшения надежности системы частота делится в двух устройствах: релаксационном генераторе, собранном на тиратроне с холодным катодом, и триггере, выполненном на двух реле типа РСМ. Релаксационный генератор питается пульсирующим напряжением и делит частоту на 6. В момент каждой вспышки тиратрона триггер переходит из одного устойчивого состояния в другое, вследствие чего частота еще раз делится на два.

Действие триггера можно объяснить следующим образом: в исходном состоянии замкнуты контакты 1-2 и 4-5. При подаче питающего напряжения одно реле (например Pi) срабатывает быстрее другого, при этом обмотка реле Р" обесточивается, вследствие чего контакты 4-5 останутся замкнутыми, и ток будет проходить только по обмотке реле Pi (контакты 2-3 замкнутся). В таком состоянии схема будет находиться до тех пор, пока конденсатор С{ не зарядится до напряжения зажигания тиратрона. Ток разряда конденсатора Сц протекая через контакты 2-3 и обмотку реле Р.,, вызывает его срабатывание. Контакты 4-5 размыкаются, обмотка реле Р, обесточивается, и обмотка реле Р2 подключается к источнику питания. В этом состоянии схема находится до следующей вспышки тиратрона и т. д.

Вторая группа контактов реле Рх (7-8-9) работает в цепи управления скоростью двигателя, аналогично системе СЭЛ-1. Описанная схема хорошо работает с кинопроектором "Луч-2" без всяких переделок последнего. При необходимости демонстрации кинофильмов, снятых со скоростью 24 кадр/сек, релаксатор надо установить в режим деления частоты на 4 и подобрать соответствующее положение движка реостата Н2. Скорость проекции при ЭТОЙ! будет равна 25 кадр/сек.

Следует, однако, отметить, что для нормальной работы синхронизатора необходима очень тщательная регулировка контактов датчика проектора.

Проверяют работу указанного датчика следующим образом: омметр подключают к зажимам 1-6 штепсельного разъема проектора (синхронизатор отключен), и включают двигатель проектора. При нормальной скорости проектора замечают показания прибора. Если теперь, не меняя скорости проектора, подключить омметр к зажимам 1-7, показания прибора не должны измениться. Различия в показаниях прибора указывают на необходимость дополнительной регулировки контактов датчика, которая сводится к подгибанию контактных пружин. В некоторых случаях, при большом эксцентриситете кулачка, приходится его перетачивать.

Налаживание синхронизатора начинают с проверки работы релаксатора. При перемещении движка переменного резистора R3 будут наблюдаться зоны устойчивого деления частоты с кратностью: 1:2, 1:3, 1:4... Критерием оценки работы релаксатора является частота мелькания тиратрона (25; 16,3; 12,5...). Установив кратность деления - 6 - проверяют работу остальной части схемы. Реле должны переключаться с частотой 4 гц. Причем, когда якорь одного реле притянут, якорь другого должен быть отпущен. Может оказаться, что импульсный ток разряда конденсатора С, не вызывает срабатывания реле. В этом случае регулировкой контактных пружин добиваются улучшения его чувствительности.

Индикатором процесса синхронизации может служить неоновая лампочка, питающаяся от сети. Если этой лампочкой осветить стробоскопический диск на рукоятке покадровой проекции проектора, то в момент синхронизации шесть светлых полос стробоскопа будут неподвижны или слегка раскачиваться. Сильное раскачивание ("рыскание") системы свидетельствует о слишком жесткой синхронизации и для ее смягчения необходимо несколько уменьшить сопротивление резистора Д*. Если же синхронизация окажется неустойчивой, сопротивление Л, надо увеличить до 200-300 ом. При демонстрации фильмов со скоростью 25 кадр/сек па стробоскопе надо иметь четыре полоски.

Поскольку кулачок "ДП" насажен на вал зубчатого барабана, за один оборот которого демонстрируется 16 кадров фильма, то при указанной точности синхронизации "рыскание" может достигать 1-2 кадра. При озвучивании фильмов это, в общем, допустимо. Однако попытка использования подобной системы при демонстрации 8-мм фильмов по телевидению не дала удовлетворительных результатов. На изображении наблюдались в верхней и нижней части размытые раскачивающиеся полосы.

Повышение частоты следования управляющих импульсов улучшает точность синхронизации, а при доведении ее до 50 гц существенно упрощается и схема синхронизатора, поскольку отпадает надобность в делителе частоты. Схема такого синхронизатора (рис. 4) представляет собой разновидность двухполупериодного синхронного детектора с электромеханическим коммутатором. Частота коммутаций в этой схеме должна быть равна 50 гц. На рисунке приведены диаграммы, поясняющие принцип действия схемы. Ток в обмотках двигателя будет максимальным, если фаза коммутации равна нулю (схема пропускает оба полупериода тока полностью). Такое состояние системы неустойчиво. Скорость проектора превысит синхронную, от чего фаза коммутации сдвинется в сторону опережения. Это приводит к такому изменению формы тока при котором вращающий момент двигателя уменьщится, и он замедлит ход. При определенной скорости двигателя наступит равновесие. Проектор будет засинхронизован.

Глубина регулирования в этой схеме такая же, как и в предыдущей. Некоторым недостатком схемы является необходимость установки в проекторе кулачка, обеспечивающего три переключения "ДП" за время демонстрации одного кадра, при скорости проекции 16,3 кадр/сек и два переключения при скорости проекции 25 кадр/сек.

Кулачки насаживаются на вал грейферного механизма, делающего один оборот за время демонстрации одного кадра.

Практические испытания синхронизатора показали, что требуемую глубину регулирования (следовательно, достаточно жесткую синхронизацию) можно получить при использовании однополупернодной схемы синхронного детектора. При этом существенно упрощается процесс регулировки контактной системы "ДП". А если одновременно применить кулачок, делающий одно замыкание за один кадр, то и эксплуатация устройства упростится - отпадет надобность в замене кулачков при изменении скорости проекции. Эпюры токов в такой схеме приведены на рисунке.

Изложенные принципы синхронизации работы кинопроектора с использованием контактных датчиков могут быть применены и в схемах, работающих с бесконтактными датчиками. На рисунке приведена схема синхронизатора, у которого датчиком служит фотодиод ФД-1. Синхронизатор представляет собой однополупериоднын ключ, проводящий ток при освещении фотодиода. Такой синхронизатор обеспечивает синхронную работу проектора со скоростью 16,3 кадр/сек, если фотодиод поместить в том месте проектора, где свет проекционной лампы периодически затеняется обтюратором.

Налаживание синхронизатора сводится к подбору таких сопротивлений резисторов R3, R4, чтобы при затененном фотодиоде транзистор Т2 был полностью заперт. Сопротивление резистора Rx подбирается так же, как и в рассмотренных ранее схемах.

Конструктивное оформление синхронизаторов может быть самым разнообразным. Можно, например, разместить их в проекторе или оформить в виде отдельного блочка. Автором статьи схема синхронизатора размещена в звукоблоке - приставке, предназначенном для демонстрации звуковых фильмов с общим носителем звука и изображения.

В заключение отметим, что описанные схемы требуют некоторой регулировки (реостатом проектора) только в начале работы. После двухтрехминутного прогрева проектора никаких дополнительных регулировок не требуется, а при остановках и повторных пусках обеспечивается надежный захват и последующая синхронная работа проектора.