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Bild- und Tonaufzeichnungs- oder Wiedergabegerät für getrennte Aufzeichnungsträger
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bild-und Tonaufzeichnungs- oder Wiedergabegerät
für getrennte Aufzeichnungsträger, bei dem der Antrieb. des Bildgerätes durch einen
Synchronmotor erfolgt, der aus einer Gleichstromquelle über einen vom Tongerät angetriebenen
Umformer gespeist wird. Dadurch, daß die mittlere Geschwindigkeit des Films an der
Tonsteuerstelle konstant ,gehalten wird und die Speisung des Synchronmotors ab hängig
von dieser Geschwindigkeit über einen vom Antriebsmotor angetriebenen Umformer erfolgt,
kann der gewünschte Gleichlauf zwischen Bild- und Tongerät dauernd aufrechterhalten
werden.
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Erfindungsgemäß ist als Umformer .ein einfacher oder mehrfacher Hammerunterbrecher
vorgesehen, .an dessen vom Tongerät betätigten Unterbrecherarm bzw. -armen und dessen
festen Gegenkontakten die Pole der Gleichstromquelle und die Phasen`vicklungen des
Synchronmotors derart angeschlossen sind, daß bei der Betätigung des Unterbrechers
in den Wicklungen Ströme wechselnder Richtung fliehen..
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Der Antrieb des Hammerunterbrechers kann direkt durch den Motor des
Tongerätes, jedoch auch mittels einer vom Tonfilm oder Tongerät angetriebenen Rolle
stattfinden.
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Es ist bei Geräten der genannten Art bereits bekannt, .durch den Antriebsmotor
des Tongerätes gleichzeitig einen Generator antreiben zu lassen, der die elektrische
Energie zur Speisung des das Bildgerät antreibenden Motors liefert. Auf :diese Weise
wird ein Gleichlauf des Bild- und Tongerätes erzielt. Jedoch wird dieser Gleichlauf
:erst erzielt, nachdem die für die Erzeugung der gewünschten Spannung des Synchronmotors
erforderliche Drehzahl des Generators erreicht ist. Während der dazu benötigten
Zeit wird der Synchronmotor also nicht oder nur in ungenügendem Maße mitgenommen.
Unter Umständen kann dadurch z. B. das Aufnahmeverfahren erheblich erschwert werden,
da @es vorkommen kann, .daß der gewünschte Gleichlauf noch nicht erreicht ist, wenn
die Tonaufnahme nach Maßgabe der Bildaufnahme oder -wiedergabe anfangen soll. Überdies
sind dann die Längen der :durch das Bild- und Tongerät hindurchgelaufenen Filmteile
verschieden, wodurch besondere Maßnahmennotwendig werden, um die :einander entsprechenden
Bilder und Tonaufzeichnungen zusammensetzen zu können.
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Diese Schwierigkeit wird gemäß der Erfindung durch Verwendung eines
Hammerunterbrechers vermieden; denn diese kann an eine Energiequelle konstanter
Spannung angeschlossen werden, so daß schon eine Wechselspannung der erwünschten
oder erforderlichen Größe und variabler Frequenz zur Speisung des Synchronmotors
vorhanden ist, sobald nur der Hammerunterb:recher vom Antriebsmotor des Tongerätes
angetrieben wird. Demzufolge wird der Synchronmotor gleichzeitig
mitanlaufen
und in gleichem Maße wie der Motor des- Tongerätes- -beschleunigt werden, bis die
-durch dze -mittlere Geschwindigkeit dieses Motors bedingte mittlere Synchronisierungsfrequenz
erreicht ist.
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Hammerunterbrecher zur Umsetzung von Gleichstrom in Wechselstrom,
wie sie in der oben-genannten erfindungsgemäßen . Vorrichtung zur Anwendung kommen
können, sind im allgemeinen an sich schon für andere Zwecke bekannt. Man hat aber
niemals anerkannt, daß diese Hammerunterbrecher sich vorzüglich, wie oben dargelegt,
zur Synchronisierung eines Bild- und Tonfilmgerätes eignen. Gegenüber den bei den
bekannten. Vorrichtungen verwendeten Generatoren weisen sie noch den Vorteil der
Übersichtlichkeit, der leichten Behandlung und des kleineren Gewichtes auf. Letzteres
ist besonders für transportable Tonfilmanlagen von Bedeutung. Ein weiterer Vorteil
entsteht dadurch, daß bei diesen Anlagen die Energiequellen zweckmäßig aus Batterien
bestehen und im vorliegenden Fall die zur Speisung des Antriebsmotors des Tongerätes
erforderliche Batterie vorteilhaft als Gleichstromquelle benutzt werden kann, deren
Energie durch den Hammerunterbrecher in Einoder ,Mehrphasenwechselstrokn umgeformt
wird. Auch ist die Verwendung einer Schaltvorrichtung mit gegebenenfalls separater
Batterie wesentlich billiger als die Verwendung eines Generators, während überdies
der Antriebsmotor des Tongerätes nicht die zum Antrieb des Motors für das Bildgerät
benötigte Energie zu liefern braucht, sondern nur die zur IJberwindung der Reibung
der beweglichen Teile des Hanlmerunterbrechers erforderliche Energie. Der Motor
kann also wesentlich kleiner und leichter ausgebildet sein.
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Zweckmäßig sind der oder die vom Antriebsmotor des Tongerätes betätigten
Unterbrecherarme des Hammerunberbrechers mit der oder den Phasenwicklungen des Synchronmotors
und die zu beiden Seiten des oder der Unterbrecherarrne angeordneten feststehenden
Gegenkontakte mit den Polen der Gleichstromquelle verbunden. Hierdurch wird erreicht,
daß das :eine Ende der Phasenwicklung bzw. -wicklungen zeitweise nacheinander mit
dem Plus- und dem Minuspol der Batterie verbunden wird, während das andere Ende
im Falle des Einphasenw@echselstromes an die Mitte der Batterie angeschlossen wird
oder bei Mehrphasenwechselstrom mit` den entsprechenden Enden der anderen Phasenwicklungen
zu einem Nullpunkt vereinigt und gegebenenfalls auch mit der Mitte der Batterie
verbunden werden kann. Der erzeugte Wechselstrom ist zwar nicht sinusförmig; :es
hat sich aber herausgestellt, daß -die -erhaltene Form, besonders wenn es sich um
Dreiphasenstrom handelt, derart ist, daß der Synchronmotor einwandfrei läuft.
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Z@xreckmäßig erfolgt die Bewegung der drehbar ,gelagerten Unterbrecherarme
unter der Wirkung von Nocken oder Exzenberscheiben, die entsprechend der in den
einzelnen Phasenwicklungen des Motors erforderlichen Phasenverschiebung in der Drehrichtung
gegeneinander versetzt sind.
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In der Zeichnung zeigt Fig. i eine schematische Anordnung einer Tonfilmaufnahmevorrichtung
mit einem Umformer nach der Erfindung, Fig.2 eine beispielsweise Ausführungsform
eines Hammerunterhrechers gemäß der Erfmdung.
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Die Fig. 3 bis 8 zeigen schematisch einen Hebelarm -des Hammierunterbrechers
nach Fig. 2 in verschiedenen Lagen.
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Gemäß Fig. i wird der Antriebsmotor i für das Tonaufnahmegerät 2 durch
eine Batterie 3 ,gespeist. In eine der Anschlußleitungen ist: ein Widerstand 4 geschaltet,
der durch einen sich im Tongerät befindlichen Regelmechanismus zweiteilig kurzgeschlossen
wird, wobei die Dauer des Kurzschlusses durch die Abweichungen der Geschwindigkeit
des Motors von der des Films an der Tonaufnahmestelle bedingt ist. Dies kann z.
B. dadurch erreicht werden, daß die Filmgeschwindigkeit vor der Aufnahmestelle durch
!einen Regler, vorzugsweise einen Zentrifugalregler, konstant gehalten wird und
in dem Film nach der Aufnahmestelle eine Schleife gebildet ist, deren von den Geschwindigkeitsvariationen
des Ar!-triebsmotorsabhängige Längenänderungen den Regelmechanismus derart beeinflussen,
daß der Regler niemals außerhalb seines Regelbereiches kommt. Die Folge davon ist,
daß der Widerstand 4 kurzgeschlossen und wieder eingeschaltet wird, so daß die mittlere
Geschwindigkeit des Motors i und somit des Films an der Aufnahmestelle konstant
gehalten wird. Die Regelvorrichtung ist der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet,
um so mehr, als die Regelung selbst wicht Gegenstand der Erfindung und nicht auf
das beschriebene Beispiel beschränkt ist, sondern daß jede Regelvorrichtung, die
eine konstante Geschwindigkeit des Antriebsmotors gewährleistet, geeignet ist.
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Der Motor i treibt 'einen Hammerunterbrecher 5 an, der mittels Anschlußleitungen
6 mit der Batterie 3 verbunden ist. Wie unten näher beschrieben wird; ist der Hammerunterbrecher
so ausgebildet, daß durch ihn die zugeführte Gleichstromenergie in Dreiphasenwechselstromenergie
umgeformt werden kann. Diese Energie wird mittels Leitungen 7 dem Synchronmotor
8 . für den Antrieb der Bildkamera
9 zugeführt. Aus dem. Obenstehenden
dürfte es klar sein, daß in dieser Anordnung die Bildkamera den geringsten Änderungen
in dem Antrieb des Tongerätes folgen muß. Da der Gleichlauf zwischen dem Tonfilm
an der Aufnahmestelle und dem Hammerunterbrecher gesichert ist, ist somit unter
allen Umständen der gewünschte Synchronismus zwischen Bild und Ton ,gewährleistet,
auch während des Anlaufens. Die beschriebene Anordnung wird vorzugsweise für transportable
Tonfilmanlägen benutzt. Der Motor i, das Tonaufnahmegerät 2 mit Regelvorrichtung
und der Schalter 3 werden zweckmäßig in einem transportablen Gerät, z. B. einem
Koffer, und die Bildkamera 9 mit Antriebsmotor 8 in einem zweiten derartigen Gerät
untergebracht.
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In Fig. 2 ist io eine z. B. vom Motor des Tongerätes 2 angetriebene
Welle des Hammerunterbrechers 5. Auf dieser Welle sind drei Exzenterscheiben i 1,
12 und 13 befestigt, die um 12o° gegeneinander versetzt sind. Die Scheiben
wirken auf aus Isoliermaterial bestehenden Hebeln 14, 15 und 16, die in der Mitte
gelagert sind und an den anderen Enden je zwei voneinander abgekehrte Kontaktstücke
17, 18; ig, 2o und :21,:22 tragen, die je zu zweit leitend mit Kontaktösen 23, 24
und 25 verbunden sind. Diese sind, wie in der Figur gezeichnet, über drei auf einer
Leiste 26 angeordneten Kontaktstellen 27, 28 und 29 an die drei in Stern geschalteten
-Phasenwicklungen 30, 31 und 32 des zum Antrieb des Bildgerätes q vorgesehenen Synchronmotors
8 angeschlossen, Gegenüber den Kontaktstücken der Hebelarme sind ebenso viele in
feststehenden Leisten 33 und 34 angeordnete Kontaktstücke 35, 36, 37 und
38, 39, 40 angeordnet. Die Kontaktstücke 35, 36. 37 sind leitend miteinander
verbunden und gemeinschaftlich- durch den Leitungsdraht 41 an den einen Pol einer
Batterie 42 angeschlossen. Ebenso sind die Kontaktstücke 38, 39, 4o leitend miteinander
verbunden und gemeinschaftlich über einen zweckmäßig einstellbaren Widerstand 43
an den anderen Pol der Batterie 42 angeschlossen. Sämtliche auf den Leisten 33 und
34 angeordneten Kontaktstücke sind, wie aus Fig.2 hervorgeht, zur Einregulierung
mittels Schraubgewinde in den Leisten verstellbar.
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Die Hebelarme 14, i 5y 16 sind in der Mitte je mit einer Achse 44,
45, 46 versehen. Diese Achsen sind, wie nachstehend noch näher erläutert wird, unter
Einfluß der Exzenterscheiben i i, 12, 13 und der Federn 47, 48, 49 Langlöchern 5o,
51 und 52 eines Unterstützungskörpers 53 bewegbar.
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Die Wirkung des Hammerunterbrechers wird nun an Hand der Fig. 3 bis
8, in denen deutlichkeitshalber schematisch nur ein Kontakthebel des Hammerunterbrechers
dargestellt ist, näher erläutert werden.
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In Fig.3 ist der Zustand gezeichnet, bei dem der Hebelarm 54 unter
Einfluß der Exzenterscheibe 55 und der Feder.56 eine derartige Lage einnimmt, daß
die Kontaktstücke 57 und 58 sich gerade zwischen, also außer Berührung mit den feststehenden
Kontaktstücken 59 und 6o befinden. Die Drehachse 61 des Hebels liegt dabei an der
oberen Seite des Langloches 62 an.
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Wenn die Exzenterscheibe in der Richtung des gezeichneten Pfeiles
gedreht wird, wird sich der Hebel um die Achse 61 drehen und dabei die Feder 56
zusammendrücken, bis die Kontaktstücke 57 und 59 sich berühren (Fig. 4). Es ist
dann die betreffende Phasenwicklung des Synchronmotors an den einen Pol, z. B. den
Pluspol, der Batterie angeschlossen. Dadurch, daß das andere Ende der Wicklung mit
der Mitte der Batterie oder mit den anderen Phasenwicklungen verbunden ist, fließt
ein Strom in einer bestimmten Richtung durch die Wicklung. Wenn die Exzenterscheibe
noch weitergedreht wird, dreht sich der Hebelarm um die Kontaktstelle 57, 59, wobei
die Drehachse 61 sich in dem Langloch so weit nach unten bewegt, daß die äußerste
Lage nach Maßgabe der Exzenterscheibe erreicht ist. Dieser Zustand, bei `dem die
Feder maximal zusammengedrückt ist, ist in Fig. 5 dargestellt.
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Bei Weiterdrehung der Exzenterscheibe kommt der Hebelarm, bei 'sich
entspannender Feder, erst wieder in die in Fig. 6 gezeichnete Ausgangslage und sodann
in die Lage, welche in Fig. 7 dargestellt ist und bei der die Kontaktstücke 58 und
6o sich berühren. An Hand der Fig.2 wird @es deutlich sein, daß das eine Ende der
Phasenwicklung, das vorher mit dem Pluspol der Batterie verbunden war, nunmehr an
den Minuspol angeschlossen ist: Demzufolge fließt durch die Phasenwicklung ein Strom
in umgekehrter Richtung. Bei Weiterdrehung der Exzenterscheibe bleiben die Kontaktstücke
58, 6o unter der Wirkung der sich weiter entspannenden Feder 56, so daß sie sich
noch eine Weile berühren, wie in Fig.8 dargestell=t ist. Von: dieser Lage kommt
der Hebelarm wieder in die Ausgangslage nach Fig. i.
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Durch den beschriebenen Vorgang wird also der Gleichstrom der Batterie
in einen Strom von dauernd wechselnder Richtung umgesetzt. Es :entsteht also ein
Einphasenwechselstrom, Zur Erhaltung .eines Dreiphasenwechselstromes sind drei Anordnungen
gemäß Fig. 3 bis 8 -erforderlich, wie in, Fig. 2 gezeichnet ist, bei denen die Exzenterscheiben
derart gegeneinander verschoben sind, daß zu gleicher Zeit bis auf die praktisch
zu vernachlässigenden
Umschaltzeiten der einzelnen Kontakthebel
immer eine Phasenwicklung.mit dem einen Pol und die zwei anderen Phasenwicklungen
mit dem anderen Pol der Batterie 42 verbunden sind. Auf diese Weise werden praktisch
zu gleicher Zeit immer eine Phasenvdcklung durch einen bestimmten Batteriestrom
in einer Richtung durchflossen, die entgegengesetzt ist zu der Richtung, in der
die beiden anderen Phasenwicklungen durch den Strom halber Stärke durchflossen werden,
so daß die Bedingung für das Zustandekommen eines Dreiphasenwechselstrornes zu jeder
Zeit erfüllt ist.
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Es ist angebracht, den Hammerunterbrecher derart auszubilden, daß
der Kontaktdruck in jeder Endlage des Hebelarmes möglichst derselbte ist. Ist doch;
damit der üb:ergangswiderstand an den Kontaktstellen vernachlässigbar_ klein sei,
ein gewisses Minimum an Kontaktdruck notwendig. Weil Vergrößerung des Kontaktdruckes
über diesen Wert nur einen schwereren Lauf des Mechanismus herbeiführt, erscheint
es also angebracht, dafür besorgt zu sein, daß der Kontaktdruck in jeder Endlage
des Hebelarmes genau den erforderlichen Minimumwert erhält. Die Bedingung dafür
läßt sich leicht an Hand der Fig. 5 einerseits und der Fig.8 andererseits aufstellen,
wobei der Einfachheit halber vorausgesetzt wird, daß die Federkraft in jeder Lage
ungefähr dieselbe ist. Die Federkraft sei mit F, die durch die Exzenterscheibe ausgeübte
Kraft feit K und die durch die feststehenden Kontaktstücke auf den Hebelarm ausgeübten
Reaktionskräfte, die also zu jeder Zeit annähernd die ,gleiche Größe haben sollen,
mit R angedeutet. Weiterhin sind die verschiedenen in Betracht kommenden Teile des
Hebelarmes mit l und Q bezeichnet (s. Fig. 5 und 8). Aus dem Gleichgewicht
nach Fig. 5' ergibt der Momentensatz um den Punkt, wo tdie Exzenterscheibe angreift:
R.21=F(1=p) oder
Ebenso ergibt der Momentensatz um. die Welle 6 1 in Fig. 8 R#1 =F#@ oder
Aus (i) und (2) ergibt sich
oder 2p= Z -. p und somit p='131. Diese Beziehung gilt auch, annähernd für die in
Fig. q. und 7 gezeichneten Lagen des Hebelarmes, so daß man zweckmäßig die Feder
in einem Punkte angreifen läßt, der ein Sechstel des Abstandes zwischen Angriffspunkt
der Exzenterscheibe und Kontaktstelle vom Drehpunkt entfernt ist.
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Der beschriebene Hammerunterbrecher kann zur Aufnahme von Bild- und
Tonaufzeichnungen und zur nachherigen Wiedergabe dieser Aufzeichnungen benutzt werden.
Er kann aber auch bei Geräten zur Wiedergabe von bereits bestehenden Bildaufzeichnungen
und zur gleichzeitigen Aufnahme - von den Bildern entsprechenden Schallschwingungen
dienen. Dabei braucht der Aufzeichnungsträger nicht ein Film zu sein. Es können
auch Träger anderer Form und anderer Art, wie z. B. Platten, Zylinder, Drähte usw.,
Anwendung finden. .Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die beschriebene Anordnung,
sondern umfaßt auch viele Variationen; z. B. können ,an Stelle von :drei Umschaltern
sechs' einfache Hammerunterbmecher gebraucht werden, oder es können mehrere Anzapfungen
einer Batterie verwendet werden, welche durch Schalten in der richtigen -Reihenfolge
eingeschälret werden, wodurch eine bessere Annäherung an die Sinusform erreicht
werden kann. Auch die Konstruktion des Hammerunterbrechers läßt sich in mancher
Weise ausführen, ohne den Gegenstand der Erfindung zu ändern.