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Synchronisiereinrichtung, insbesondere für Bildtelegraphie und Fernseher
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung, insbesondere für Bildtelegraphie
und Fernseher.
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Erfindungsgemäß ist auf der Empfangsstation eine auf eine Normalfrequenz
scharf abgestimmte Resonanzeinrichtung (z. B. ein elektrischer Schwingungskreis
oder eine Stimmgabel) mit Wechselstromstößen gespeist, deren Frequenz der Geschwindigkeit
des Empfangsmotors proportional ist und, wenn der Empfänger außer Isochronismus
kommt, durch die ankommenden Synchronirungsstromstöße bezüglich ihrer Periodenzahl
so verändert wird, daß dadurch der Empfangsmotor beschleunigt bzw. verzögert wird.
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In einer besonders vorteilhaften Ausbildung,der Synchronisiereinrichtung
gemäß der Erfindung enthält die Resonanzeinrichtung einen veränderlichen elektrischen
Kondensator, dessen Kapazität bei einer Abweichung vom Synchronismus verändert wird
und eine Veränderung der Abstimmung der Resonanzeinrichtung herbeiführt. In einer
weiteren Ausbildung enthält die Resonanzeinrichtung eine Stimmgabel, die mit einem
oder mehreren einstellbaren Gewichten versehen ist, durch deren Verschiebung die
Schwingungsperiode der Stimmgabel geändert wind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Synchronisiereinrichtung gemäß der Erfindung
ist. in der Zeichnung dargestellt, in welcher Abb. z eine Fernsehanlage darstellt,
die mit der Synchronisierungseinrichtung versehen ist.
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Abb. 2 zeigt in größerem Maßstabe einen Teil der Einrichtung, die
in der Sendestation für Zerlegungs- und Synchronisierungszwecke verwendet wird.
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In dem Fernsehsystem gemäß den zUbildungen werden elektrische Ströme
in L1bereinstimmung mit der Lichtreflexion der Flächenelemente eines Gegenstandes
5o in der Sendestation erzeugt. Diese Ströme werden beispielsweise auf der Leitung
51 einer Vorrichtung in der Empfangsstation aufgedrückt, mittels welcher ein Bild
des Gegenstandes So im Auge eines Beobachters 52 erzeugt wird. Der Gegenstand So
befindet sich vor einer Zerlegerscheibe, die von einer Bogenlampe 53 und einem optischen
System durch ein schmales, intensives paralleles Strahlenbündel beleuchtet wird,
wodurch eine Zerlegung des Bildes des Gegenstandes in Reihen von parallelen Linien
erfolgt. Das optische System enthält eine Zerlegungsscheibe 56; die eine Anzahl
kleiner kreisförmiger Öffnungen 55 (Abb. 2) aufweist. Diese Öffnungen sind in der
Nähe des Scheibenrandes in Spiralform angeordnet. Das von dem Lichtbogen 53 kommende
Licht wird von einem Linsensystem 54 derart geführt, @daß ein intensiver Lichtstrahl
durch jede Öffnung 55 gesandt wird, wenn die Öffnungen
die beleuchtete
Fläche der Scheibe passieren. Vor der Scheibe ist ein undurchsichtiger Schirm 58
angeordnet, der eine viereckige Öffnung 57 aufweist, welche eine solche Breite hat,
daß zu jeder Zeit nur das durch eine einzige Öffnung 55 kommende Licht durchgelassen
wird. Die Linse 59 bricht das durch die Öffnung 55 und die öffnung 57 kommende und
aus parallelen Strahlen bestehende Lichtbündel derart, daß am Gegenstand So ein
Bild der sich bewegenden Öffnung 55 gebildet wird. Hierdurch wird bei jeder Umdrehung
der Scheibe der Gegenstand durch einen kleinen, sich rasch bewegenden intensiven
Lichtpunkt in einer Reihe von parallelen Linien abgeleuchtet. Wenn der Lichtpunkt
über den Gegenstand gleitet, erfolgt eine diffuse Reflexion des Lichtes, und ein
Teil des reflektierten Lichtes fällt auf die photoenpfindliche Oberfläche einer
photoelektrischen Zelle 6o finit großer Aufnahmeöffnung. Der Strom, der die Zelle
durchfließt, ändert sich hierdurch in Übereinstimmung finit den Veränderungen der
Lichtintensität.
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Die Bildströme werden in dem Verstärker 61 verstärkt und durch einen
Transformator 83 der Leitung 51 aufgedrückt, die- die Sendemit der Empfangsstation
verbindet.
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In der Empfangsstation werden die über ,die Leitung 51 ankommenden
Bildströme durch einen Transformator 84 einem Verstärker 62 aufgedrückt, der die
Ströme verstärkt und dieselben einer Neonlampe 63 zuführt, die sich vor einer Zerlegungsscheibe
64 befindet. Diese Scheibe 64. ist von ähnlicher Art wie die Scheibe 56 in der Sendestation.
Vor der Scheibe 6¢ ist ein undurchsichtiger Schirm 82 angeordnet, der eine Öffnung
85 aufweist. Die Größe dieser Öffnung ist derart bemessen, .d@aß zu jeder Zeit nur
ein einziges der Löcher in der Scheibe 64 sich im Gesichtsfeld des Beobachters 52
befindet. Das durch die Öffnung 85 begrenzte optische Feld, welches von .dem von
der Lampe 63 ausgesandten und durch die Scheibenlöcher einfällenden Licht beleuchtet
wird, kann von dem Beobachter ohne Hilfe von optischen Systemen beobachtet werden.
Der Beobachter sieht in jedem Augenblick eine einzige Scheibenöffnung in derselben
relativen Stellung wie der Lichtpunkt am Gegenstand So in der Sendestation, und
die Helligkeit der öffnung entspricht der Lichtmenge, die von dein jeweiligen Flächenelement
des Gegenstandes reflektiert wird. Der Beobachter wird daher ein scheinbares Bild
.des Gegenstandes an der Vorderfläche der Scheibe sehen. Vollständige Bilder des
Gegenstandes werden mit einer Geschwindigkeit von etwa 18 je Sekunde übertragen,
so daß auch bewegliche Gegenstände beobachtet werden können.
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Die Scheibe 56 in der Sendestation wird von einem Motor 86 angetrieben,
der mittels des Geschwindigkeitsreglers 87 auf konstanter Geschwindigkeit gehalten
wird. Der Motor und der Geschwindigkeitsregler können von derselben Art sein wie
die entsprechenden Teile in der Empfangsstation, die jetzt beschrieben werden sollen.
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Die Scheibe 64 wird von dein Motor 3 angetrieben, der einen Kommutator
4. und eine Nebenschlußfeldwicklung 5 aufweist, die von einer Stromquelle 6 mit
Gleichstrom gespeist wird. Der Motor ist ferner mit Schleifringen 7 und 8 versehen,
die um einen Winkel von i8o° zueinander versetzt und mit dem Kommutator verbunden
sind. Diese Schleifringe sind mit Bürsten versehen, die mit einen Transformator
9 in Verbindung stehen, ,der während der Tätigkeit des Motors Wechselstrom für den
Reglerstromkreis abgibt. Der Motor ist - zusätzlich mit einer Reglerfeldwicklung
io versehen, die derart gewickelt ist, daß sie ein Feld liefert, das dem von der
Wicklung 5 gelieferten als Zusatzfeld dient. Mit dem Motor q. ist ein Hochfrequenzinduktorgenerator
i i direkt verbunden. Dieser Generator kann aber auch am Motorrahmen angeordnet
sein. Derselbe besitzt einen gezahnten Rotor 12 und einen Stator 13 mit einer Feldspule
1:1, die mit der Stromquelle 6 verbunden ist. Ferner weist der Stator eine Generatorspule
15 auf. Wenn die Zähne des Rotors die Polstücke des Stator s passieren, ändert sich
die Reduktanz des magnetischen Stromkreises, wodurch in der Wicklung 15 elektrische
Ströme von hoher Frequenz erzeugt werden.
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Der eigentliche Reglerstroinkreis besteht aus einer Detektorröhre
16 mit Kathode 17, Gitter i8 und Anode i9 sowie aus einer Verstärkerröhre 2o mit
Kathode 21, Gitter 22 und Anode 23. Die Kathoden 17 und 21 erhalten Heizstrom von
den Sekundärwicklungen 2¢ und 25 des Transformators g. Der Anodenstrom für die Röhren
16 und 2o wird von den Sekundärwicklungen 26 und 27 geliefert, von denen jede mit
einem \Tebenschlußkondensator versehen ist. Die Stromquelle 6 drückt den Gittern
beider Röhren eine negative Vorspannung auf. Mit der Wicklung 15 -des Generators
ii ist ein auf eine Normalfrequenz scharf abgestimmter Schwingungskreis 33 verbunden,
der einen festen Kondensator 29, einen veränderlichen Kondensator 35 und eine Induktanz
3o aufweist. Die Induktanzspule 3o ist in Reihe mit der Stromquelle 6 mit dem Gitterstromkreis
der Detektorröhre 16 verbunden. Dieser Stromkreis geht vom Gitter 18 über die Induktanz
30,
die negative Klemme der Stromquelle 6, die positive Klemme dieser Stromquelle und
den Leiter 34 zur Kathode 17. In dem Anodenstromkreis der Röhre 16 ist ein Widerstand
31 mit einem Nebenschlußkon.densator 32 angeordnet. Der Kondensator 32 hat einen
solchen Wert, daß :die Spannung zwischen den Klemmen des Widerstandes 31 proportional
dem Wert des dem Gitter 18 aufgedrückten Hochfrequenzpotentials und im wesentlichen
unabhängig von der Quelle für Niederfrequenzanodenstrom ist. Der Widerstand 31 ist
zwischen dem Gitter und der Kathode der Röhre 2o in Reihe mit der Stromquelle 6
geschaltet. Dieser Stromkreis verläuft wie folgt: Gitter 22, negative Klemme der
Stromquelle 6, positive Klemme der Stromquelle 6, Leiter 3d., Widerstand 31, Kathode
21. Die Reglerwicklung io liegt in Reihe mit der Sekundärwicklung 27 des Transformators
9 im Anodenstromkreis der Röhre 20. Der Kondensator 28 liegt im Nebenschluß zur
Wicklung io und stabilisiert -den von der Röhre 2o gelieferten interinittierenden
Strom.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist wie folgt: Wenn der Motor q. angelassen
wird, nimmt seine Geschwindigkeit zu, bis die Frequenz des vom Generator ii erzeugten
Stromes sich derjenigen Frequenz nähert, für welche der Schwingungskreis 33 abgestimmt
ist. Wenn die Geschwindigkeit zunimmt, nimmt ebenfalls das Potential des Gitters
18 (welches normalerweise auf Grund der Vo.rspannung durch die Quelle 6 negativ
ist) zu. Diese Zunahme ist auf den Wechselstromspannungsabfall über die Induktionsspule
30 zurückzuführen. Dieses überlagerte Potential bewirkt, daß ein Anodenstrom in
.der DetektorrÖhre entsteht und in dein Kupplungswiderstand einen Spannungsabfall
erzeugt. Diese Spannung wird dem normalerweise negativen Gitter 22 des Verstärkers
2o aufgedrückt, wodurch Anodenstrom in der Verstärkerröhre und in der Erregerwicklung
io fließt. Dieser Strom erhöht die Erregung des Motors und verhindert eine weitere
Geschwindigkeitszunahme.
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Die Konstanten des Motors und des Reglerstromkreises sind derart eingestellt,
daß der Motor sich in einer Gleichgewichtslage befindet in einem Punkt am aufsteigenden
Teil der Resonanzkurve des abgestimmten Schwingungskreises 33. Wenn die Motorgeschwindigkeit
sich in bezug auf diesen Punkt ändert, so ändert sich auch der Strom in der Erregerwicklung
io und verhindert eine Veränderung der Motorgeschwindigkeit. Wenn beispielsweise
auf Grund einer Veränderung der Belastung oder der Spannung die Geschwindigkeit
des Motors um ein geringes abnimmt und als Folge hiervon die Frequenz des Stromes
in der Wicklung 15 des Generators i i ebenfalls abnimmt, so verringert sich die
Wechselstromkomponente des Potentials des Gitters in der Detektorrähre. Hierdurch
wird eine entsprechende Verringerung des Spannungsfalles über den Widerstand 31
bewirkt, und ferner tritt eine entsprechende Verringerung der variablen Komponente
des Potentials :des Gitters 22 ein. Der Strom in der Erregerwicklung io nimmt deshalb
ab und verhindert eine weitere Geschwindigkeitsabnahme. Ohne diese Regleranondnung
würde .die Neigung des Motors zur Herabsetzung seiner Geschwindigkeit nicht überwunden
werden können.
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Da die Frequenz der Variationen, die dein Gitter der Röhre 16 aufgedrückt
werden, größer .ist als die Frequenz der der Anode aufgedrückten Variationen, werden
während der Intervalle, in welchen die Anode positiv ist, Potentiale beider Vorzeichen
dem Gitter aufgedrückt. Um einen Ausgleich der Wirkungen zu verhindern, der durch
die positiven und negativen Potentialveränderungen am Gitter hervorgerufen werden
kann, muß die Röhre als Detektor arbeiten, d. h. sie muß auf dem krummen Teil ihrer
Kennlinie wirken.
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Um eine Verzerrung des im Auge des Beobachters 52 geformten Bildes
zu verhindern, ist es notwendig, daß die Scheiben 56 und 64 genau in Phase gehalten
werden. Zu diesen Zwecke ist die Scheibe 56 mit einer Öffnung 65 versehen, die im
Verhältnis zu den in Spiralform angeordneten Löchern 55 versetzt ist und auf einem
Radius liegt, der zwischen dem ersten und dein letzten Loch der Spirale gezogen
wird. Die Öffnung 65 kann jedoch auch auf einer anderen Stelle der Scheibe angeordnet
sein. Bei jeder Umdrehung der Scheibe 56 wird Licht von -der Lichtquelle 53 einmal
durch die Öffnung 65 und die öffnung 66 in der Scheibe 58 gerichtet und wird darauf
von Spiegeln 67 reflektiert, so daß es auf die photoelektrische Zelle 6o auftrifft.
Der -durch die photoelektrische Zelle hervorgerufene resultierende Stromstoß wird
an die Empfangsstation übertragen, in welcher -der Stromstoß für die Betätigung
des polarisierten Schrittrelais 68 verwendet wird, wenn die Scheiben 56 und 64.
nicht mehr in Phase miteinander sind. Zu diesem Zwecke ist die Motorwelle, die die
Scheibe 64 trägt, mit Kommutatorscheiben 69, 70 und 71 versehen,. welche
mit den Bürsten 72, 73 und @4. zusammenwirken. Der Umfang der beiden Scheiben 69
und 71 ist vollständig aus leitendem Material hergestellt, während die Scheibe 7o
aus Isolationsmaterial besteht und zwei leitende Segmente 75 und 76 besitzt, die
mit
der Scheibe 69 bzw. zeit der Scheibe 71 in elektrischer Verbindung stehen.
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Wenn die Scheiben 56 und 64 genau in Phase sind, erreicht der Synchronisierungsstromstoßdie
Empfangsstation zu einem Zeitpunkt, wo die Scheibe 7o die dargestellteLage hat,
in welcher die Bürste 73 zwischen den leitenden Segmenten 75 und 76 gegen die Scheibe
anliegt und der Stromkreis, der die Wicklungen des Relais 68 enthält, offen ist.
Wenn die Scheibe 64 eine Voreilung hat (es wird angenommen, daß die Scheibe 64 vom
Standpunkt des Beobachters 52 aus sich dm Uhrzeigersinne dreht), fließt der ankommende
Stromstoß durch das leitende Segment 75 und .die Wicklung 78 des Relais 68, wodurch
bewirkt wird, daß das gezahnte Rad 88 sich im Uhrzeigersinne dreht und die Kapazität
des Kondensators 35 erhöht wird. Diese Kapazitätszunahme bewirkt, daß die natürliche
Resonanz des Schwingungskreises 33 bei einer niedrigeren Frequenz sich einstellt.
Der Strom in -diesem Schwingungskreis nimmt folglich zu, wodurch der Strom in der
Reglerwicklung io ebenfalls erhöht und die Geschwindigkeit des Motors 3 verringert
wird. Wenn die Scheibe 64 der Scheibe 56 nacheilt, fließt Strom durch die Wicklung
77 des Relais 68, so daß die Kapazität des Kondensators 35 verringert und die Geschwindigkeit
des Motors 3 erhöht wird. Um den Zeitraum, in welchem der Synchronisierungsstrom
durch die Relaiswicklungen fließt, zu verlängern, sind diese Wicklungen mit Nebenschlußkondensatoren
79 und 8o versehen. Die ankommenden Stromstöße laden einen der Kondensatoren
auf, der sich darauf durch die Relaiswicklung entladet.
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Es dürfte einleuchtend sein, daß die Phasenberichtigungseinrichtung
nicht inWirksamkeit tritt, wenn die Scheiben 64 und 56 so viel außer Phase miteinander
sind, daß der Synchronisierungsstromstoß die Empfangsstation erreicht, wenn ein
Teil der Scheibe 70 außerhalb des von den leitenden Teilen 75 und 76 gebildeten
Segmentes mit der Bürste 7 3 in Verbindung steht. In diesem Falle kann :der Schalter
81 geöffnet werden, und die Einstellung des Kondensators 35 wird von Hand aus geändert,
indem der Anker des Relais 68 bewegt wird, bis das Phasenverhältnis wieder innerhalb
der Grenzen für selbsttätige Phasenberichtigung gebracht ist. Darauf kann -der Schalter
81 wieder geschlossen werden, indem der Synchronismus zwischen den Scheiben jetzt
in der oben beschriebenen Weise selbsttätig hergestellt wird.
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Die Einzelheiten der Anordnung können selbstverständlich in verschiedener
Weise geändert werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung überschritten wird.
So kann; beispielsweise anstatt der öffnung 65 in der Zerlegungsscheibe des Senders
ein elektrischer Kontakt verwendet werden, der einmal'bei jeder Umdrehung der Scheibe
einen Stromkreis schließt, mittels welchem synchronisierende Stromstöße in den Empfänger
gesandt werden. Diese Stromstöße können eine solche Amplitude haben, daß sie den
Verstärker unmittelbar hinter der photoelektrischen Zelle überbelasten würden, weshalb
.die Stromstöße vorzugsweise unmittelbar auf die Leitung oder auf eine der Leitung
vorgeschaltete Verstärkerstufe aufgedrückt werden. Anstatt des Schrittrelais kann
für die Veränderung der Einstellung des Kondensators 35 eine Anordnung verwendet
werden, die eine periodische Zunahme oder Abnahme der Kapazität des Kondensators
nur für die Dauer des Synchronisierungsstromstoßes herbeiführt. Zu diesem Zwecke
kann die bewegliche Platte .des veränderlichen Kondensators mit dem Anker des Relais
68 verbunden werden, so daß sich die Kapazität des Kondensators unmittelbar in Übereinstimmung
mit den Stellungsveränderungen des Ankers ändert.
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In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Resonanzeinrichtung
aus einem abgestimmten Schwingungskreis 33, dessen Abstimmung mittels des variablen
Kondensators 35 geändert werden kann, wenn der Apparat in der gesteuerten Station
sich rascher oder langsamer als der Apparat in der steuernden Station bewegt. Es
können jedoch natürlich auch mechanische Resonanzeinrichtungen verwendet werden,
um die Geschwindigkeiten der beweglichen Teile zu steuern. Bei einer solchen Anordnung
können die Apparate in der gesteuerten und in der steuernden Station von La-Cour-Motoren
angetrieben werden, und diese Motoren werden beispielsweise durch eine Stimmgabel
beeinflußt, damit die Motoren mit konstanter Geschwindigkeit laufen. Zu einem zweckmäßigen.
Zeitpunkt wird ein Synchronisierungsstromkreis über den Übertragungsstromkreis gesandt,
und wenn der Steuermotor außer Synchronismus gekommen ist, kann der Synchronisierungsstrom
beispielsweise das Gewicht oder die Gewichte an der Stimmgabel ändern, um -ihre
Schwingungsgeschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern.