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Vorrichtung zur Kontrolle und Gewährleistung des Gleichphasenlaufs
von zwei oder mehreren durch Drehstrom-Synchronmotoren angetriebenen Apparaten,
insbesondere von Geräten für Bild-und Tonaufnahme und -wiedergabe Bei Verfahren
zur Filmherstellung, z. B. bei den als Rückprojektion bekannten Bildkombina.tionsverfahren,
ist es erforderlich, daß mehrere Geräte, z. B. Bildprojektor und Aufnahmekamera,,
nicht nur synchron, sondern auch gleichphasig laufen, d. h. daß die mechanischen,
optischen und akustischen Schaltvorgänge gleichzeitig erfolgen.
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Es sind schon verschiedene Schaltarten bekannt, um dies zu erreichen,
z. B. die Verwendung eines Umformers, der zwälfperiodigein Drehstrom liefert, womit
Motoren mit einem Polpaar angetrieben werden. Abgesehen, davon, daß der Umformer
die Einrichtung kompliziert, müssen Projektoren und Kameras mit besonderen Motoren
ausgerüstet #,vc.rden, die für den normalen Betrieb nicht ohne weiteres brauchbar
sind.
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Bei einer gebräuchlichen Schaltart wird der Projektor mit einem Synchronmotor,
die Kamera mit einem Gleichstrommotor mit Steuerwechselspannung über einen Frequenziu.mformer
betrieben. Diese Antriebsart hat aber den Nachteil, daß auch hier wieder ein Umformer
erforderl-Ich ist und außerdem, daß die nachträgliche Zuschaltung einer weiteren
Kamera Schwierigkeiten bereitet.
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Die nachstehend beschriebene Erfindung vermeidet die geschildertem
Nachteile. Sie verfolgt zunächst den Zweck, den Phasenzustand der Apparate durch
Kontrollinstrumente beliebiger, z. B. optischer
oder akustischer
Art, erkennbar zu machen. Gegebenenfalls erfolgt die Wiederherstellung der Phasengleichheit
im einfachsten Fall von Hand, zweckmäßiger jedoch gemäß der Erfindung selbsttätig.
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Bei der Einrichtung nach der Erfindung werden normale Drehstrommotoren
verwendet, die aus einem normalen; frequenzregulierten, z. B. fünfzigperiod!i@gem
Drehstromnetz gespeist werden. Da die Aufnahmefrequenz beim Tonfilm bekanntlich
vierundzwanzig Bilder je Sekunde ist, muß zwischen. Motor und Projektor bzw. Kamera
in bekannter Weise ein entsprechendes Getriebe geschaltet werden.
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Die Aufrechterhaltung der Gleichphasigkeit zwischen. den Motoren genügt
unter diesen Umständen noch nicht; denn sie ist noch nicht gleichbedeutend mit dein
angestrebten gleichphasigen Lauf der Projektoren bzw. Kamera selbst, weil infolge
der Einschaltung von Getrieben zwischen Motor und den letzten angetriebenen Teilen,
z. B. den Blenden, es möglich ist, daß die Motoren oder in deren Nähe angeordnete
Getriebeteile gleichphasig laufen, während die letzten Teile gleichwohl außer Phase
sind.
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Erfindungsgemäß wird daher die Gleichphasigkeit dadurch erreicht,
daß die phasenanzeigenden bzw. -regulierenden Mittel in möglichster Nähe des mechanischem
bzw. optischen Schaltwerkes von Kamera oder Projektor angeordnet werden, vorzugsweise
an- der Antriebswelle dieser Geräte oder an diesem selbst.
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Die phasenanzeigenden bzw. -regulierenden Mittel werden von Kontakten
gesteuert, die direkt oder indirekt von. der zu kontrollierenden oder einer mit
ihr im Eingriff stehenden Welle, geschaltet werden.
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Zu diesem Zweck liegt in Serie mit den. Kontaktvorrichtungen und einer
Gleichstromquelle ein Schaltorgan, welches auf die kurzzeitigen Stromstöße anspricht.
Es ist mit einer Verzögerungseinrichtung beliebiger Art, z. B. elektrisch oder mechanisch
wirkend, versehen. Dadurch wird erreicht, da.ß auch bei den, sehr großen Öffnungszeiten,
die sich aus der Ausbildung der Segmente auf den Kontaktscheiben ergeben, die Relais
den Anker noch nicht freigeben.
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Ein solches, mechanisch wirkendes Relais kann in bekannter Weise mittels
Luft- oder Flüssigkeitsd.ä.mpfung arbeiten:. Handelt es sich um elektrisches Relais,
so kann in ebenfalls bekannter Weise der Spule eine Kurzsch.lußwindung zugeordnet
werden, die das Verschwinden des Magnetismus verzögert. Vorzugsweise wird jedoch
ein Kondensator der Spule zuge#>rdnet, so daß sich ein Schwingungskess ergibt, der
ein verhältnismäßig langsames Verschwinden des Magnetismus in dem Relais bewirkt.
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Die, Zeichnungen zeigen den Gegenstand der Erfindung beispielsweise
an einigen, Ausführungsformen.
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Gemäß Abb. i werden. in an sich bekannter Weise zwei Scheiben aus
Isoliermaterial i und 2 von zwei Drehstrom-Synchronmotoren 8 und 9 über je ein nicht
gezeichnetes Getriebe angetrieben. Das linke Gerät i, 8 mag die Kamera, das rechte
Gerät 2, 9 den Projektor bedeuten.
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Der Motor 8 wird direkt aus der Drehstromquelle io gespeist, der Motor
9 über den Phasenschieber i i, dessen. Betätigung von. Hand den Motor 9 gegenüber
dein Motor 8 vor- oder nacheilen. läßt.
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Die Drehtromleitungen sind als einfache, und zwar punktstrichweise
gezeichnet.
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Jede Scheibe ist mit einem leitenden Segment belegt. Den Segmenten
ist ortsfest je ein Paar Kontakte 3, 4 und 5, 6 zugeordnet; 4 und 5 sind miteinander
über eine Glimräl'ampe 7 verbunden, während die freien Kontakte 3 und 6 an die Gleichstromquelle
angeschlossen: sind. Die Segmente schließen zweckmäßig einen sehr kleinen Bogenwinkel
ein, der nur etwa so, groß zu sein braucht, wie der Abstand der Kontakte eines Paares
voneinander, so daß also schon eine! sehr kleines Verdrehung, z. B. der Scheibe
i gegenüber der gezeichneten Stellung, die leitende Verbindung zwischen den Kontakten!
3 und 4 aufhebt. In der gezeichneten Stellung sind beides Kontaktpaare, durch die
Segmente kurzgeschlossen. Immer, wenn dies der Fall ist, leuchtet die Glimmlampe
7 auf. Hierzu ist also nicht nur gleiche Drehzahl der Scheiben I und 2 erforderlich,
sondern auch Phasengleichheit der Segmente. Daher beweist ein Verlöschen der Glimmlampe
7 eine Phasendifferenz zwischen den Scheiben i und 2 bzw. den: Segmenten, ohne daß
jedoch hierdurch etwas über deren Größe ausgesagt würde.
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Die erforderliche Phasengleichheit muß dann. dadurch wieder hergestellt
-verden, daß dem einen Motor durch Betätigung des Phasenschiebers. i i eine Phasenverschiebung
im Sinne einer Voreilung oder Verzögerung gegenüber dem anderen. Motor erteilt wird.
Dies Glimmlampe 7 zeigt durch ihr Aufleuchten an, sowie dieser Zustand erreicht
ist.
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Ein Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht in der Notwendigkeit
der Verwendung einer Glimmlampe, deren Leuchtkraft nur gering ist und, die außerdem
nur sehr kurzzeitig während. einer Drehung der Kontaktvorrichtung vom Strom durchflossen
ist.
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Demgegenüber ergibt sich. als Vorteil eine, Ausführung nach Abb.2,
die die: Anordnung zweiter Kontrollvorrichtungen gestattet, z. B. zweier Lampen,
von denen das Aufleuchten der einen die Phasengleichheit, das Aufleuchten der anderen
die Phasendifferenz anzeigt. Ein. -vve:ite,rer Vorteile wird darin erblickt, da.B
die entsprechende Lampe stetig brennt, während b°i dem Ausführungsbeispiel nach
Abb. i die Glimmlampe 7 ja nur von einem intermittierenden Strom durchflossen wird,
dessen Schließungszeiten aus denn obere ausgeführten Gründen sehr kurz sein. müssen,
während die Öffnungszeiten entsprechend lang sind. Während nach Abb. i im Fall der
Verwendung einer Lampe diese eine Gasentladungslampe sein muß, weil normale Glühlampen,
zu träge: sind, können nach
Abb. 2 elektrische Lampen beliebiger
Art Verwendung finden. Während der Spannungsbedarf von Glimmlampen mindestens ioo
Volt beträgt, können Glühlampen. von jeder beliebigen Kleinspannung verwendet werden,
so daß insoweit die in der Regel aus einer Akkubatterie bestehende Spannungsquellt'e
beliebig klein gehalten, werden kann.
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bb 2 sind 12 und 13 die beiden Lampen, von denen. jeweils die eine
Elektrode mit dem einen Pol der Gleichstromquelle verbunden i'st, während die anderen
Elektroden mit zwei Kontakten 14 bzw. 15 verbunden sind, zwischen denen ein mit
dem anderen Pol der Gleichstromquelle verbundener Kontaktarm 16 so angeordnet ist,
daß er gegen 14 oder 15 Kontakt geben kann, er Kontaktum 16 stef'lt den Anker eines
FlektT=agneten 17 dar, welcher parallel zu einem Kondensator i8 geschaltet .ist,
der in dem Gleichstromkreis mit den Segmentkontakten i und 2 in Serie liegt.
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Sind nun die Kontaktvorrichtungen an i und 2 in Phase, und zwar so,
daß sie den Gleichstromkreis schließen, so wird der Kondensator 18 aufgeladen. Wird
durch. die Weiterdrehung der Scheiben i und 2 der Kreis unterbrochen, so entlädt.
sich der Kondensator 18 über den *Elektromag neten 17,
9##_den--Anker
16--"an#l#ht, so-daß dieser gegen 14 1 t0 Titak- t g -ibt: Pe i2 brennt. @V iZhxig
ist und ein wesentliches Merkmal der Erfindurig.hildet hiierbei der Umstt.nd,. daB
der wanden ar 7 R in Verbindung m,it dem Widers#t,ri#,in, der_I#uktivität
des Kreises- so bemessen ist, daß er sich verhältnismäßig langsam entlädt, so-langsam
jeden-
falls, daß der Anker angezogen bleibt, bis ein neuer Enn7t aydüngsstram
den Elektromagneten 17 erregt, was aber erst nach einer fast vollen Umdrehung von
i und 2 der Fall ist. Die entsprechende Bemessung von 17, 18 und des Ankergewichtes
zu diesem Zweck bietet keine Schwierigkeiten.
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Im Fall einer Phasendifferenz zwischen i und 2 hören die Ladungen
des Kondensators 18 auf. Das aus ihm und 17 gebildete Relais wird str, der Anker
fällt ab unä"gl t gegen 15 Kontakt, so daß die Lampe 12; die die Phasengleichheit
anzeigt, verlöscht, während die Lampe 13 nunmehr aufleuchtet, hiermit auf eine Phasendifferenz
hinweist und dies so lange, bis nach Herstellung der Phasengleichheit wieder der
Normalzustand bezüglich der Lampen eintritt.
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Im einfachsten, Fall kann auf die Lampen verzichtet werden, und der
Anker 16 dient als Schauzeichen bzw. ist er als solches ausgebildet.
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Die Herstellung der Phasengleichheit erfolgt durch den Phasenschieber
ii, dessen Betätigung den Antriebsmotor 9 für das rechte Gerät gegenüber denn Antriebsmotor
8 für das linke Gerät vor-oder nacheilen läßt. Es leuchtet ein, daß für den Motor
8 eine phasenverschiebende Vorrichtung nicht erforderlich ist.
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Man erkennt aus der Abb. 2, daß, da die Kon. takteinrichtungen i bis
6 in großer Nähe der öptischen bzw. mechanischen .Schalteinrichtungen der Apparate
angeordnet sind, der tote Gang in dem nicht eingezeichneten Getriebe zwischen Motoren
und Scheiben bzw. ein etwaiger Ungleichlauf zwischen diesen den Gebrauchswert der
Erfindung nicht beeinträchtigt, wie auch, da.ß es sich beri diesen Motoren 8 und
9 um gewöhnliche Drehstrommotoren handeln, kann, die auch bei normalem Einzelbetrieb
der Geräte ohne weiteres verwendet werden können.
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Im einfachsten Fall kann mittels der Vorrichtung nach der Erfindung
eine etwa zwischen dem linken und rechten Gerät gestörte Phasengleichheit dadurch
wiederhergestellt werden., daß an Stelle der Kontrollvorrichtungen 12, 13 bzw. neben
dieselben ei'n Hilfsmotor tritt, der aus einer beliebigen Leitung gespeist wird
und dann arbeitet, wenn der Anker 16 abgefallen ist, weil zwischen dem linken und
rechtem. Gerät eine Phasendifferenz besteht. Dieser dreht dann einen Phasenschneberr,
der einem der Motoren 8 oder 9 so lange gegen den anderen@ Motor eine Vor- oder
Nazheilung erteilt, bis die Geräte wieder phasengleich arbeiten, worauf der Anker
16 vom Relais 17 angezogen wird und diesen Hilfsmotor abschaltet.
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zeigt eine Weiterentwicklung dieses Gedankens, wobei' auch auf die
Verhältnisse bCim_9.nlaufen Rüc s:i#cömmerL,.j,s, bzw. der Fall berücksicihtigro
`wird, daßdas. einte Gerät später als das andere in Betrieb gesetzt wird.
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Nach dieser Abb. 3 ist angenommen, daß das linke Gerät bereits im
Betrieb sei und später das rechte Gerät zugeschaltet worden sei durch Betätigung
eines in der Drehstromleitung liegenden nicht gezeichneten Schalters. Der Motor
9 erreicht bald den. Synchronismus mit Motor B. Jedoch ist nach diesem Beispiel
die Einschaltung von. 9 in einem solchen. Augenblick erfolgt, daß, nachdem der Motor
9 mit 8 synchron läuft, die Segmente der Scheiben i und 2 gegeneinander eine Phasen.
verschiebung von etwa 9o° aufweisen.. Aus dem zur Abb. i Ausgeführten ergibt sich,
daß der Kondensator 18 jetzt nicht geladen wird und er daher das Relais 17_niC-ht
speisen kann. Dieses vermag daher den Anker 16 nicht zu halten,, er@äIIt`äC"un g@
gegen 2o Kontakt, so da,ß das Relais 21 zunächst einpälig mit der Minusleitung der
Gleichstromquelle. verbunden ist.
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Beim Einschalten des Motors 9 wurde das Relais i9 von dem Speisestrom
dieses Motors durchflossen. Dieses zog den Anker iga an, so da,ß das freie Ende
des Elektromagneten 2i nun ebenfalls mit der Gleichstromquelle, und. zwar mit deren
Pluspol, verbunden. ist. Das _Relais21 ist also erregt und zieht, wie der Pfeil
andeutet, die Komm taktarme:22, 23; 24 an. Dadurch werden folgende Vorgänge ausgelöst:
i. Die Kontaktarme 22 und 23 legen den Hilfsmotor 25 an die Gleichstromleitung;
der Hilfsmotor verstellt über die Schneckei 26 den Phasenschieber i i ; 2. der Kontaktarm
24 iegt die Kontrollampe 12 an die Gleichstromleitung; die Lampe leuchtet auf und
zeigt die Phasenverschiebung zwischen i und 2 an.
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Ist durch die Tätigkeit des Motors 25 und des Phasenschiebers i i
die Phasengleichheit zwischen
i und 2 wieder hergestellt, so wird
der Kondensator 18 wieder rhythmisch aufgeladen; er entlädt sich über 17, und 16
wird. von 17 angezogen. Hierdurch wird zwischen 16 und 2o eine Unterbrechungsstelle
geschaffen; die Erregung von. 21 hört auf. Daher gibt der Elektromagnet 21 die Kontaktarme
22, a3, 24 frei, die abfallen, sich von den bisher berührten; drei Kontakten lösen
und die drei unteren Kontakte schließen.
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Das Lösen von den bisherigen drei Kontakten bewirkt: i. Der Motor
25 wird vom Gleichstromnetz abgeschaltet; 2. desgleichen die Lampe 12, die verlischt.
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Die drei neuen Kontaktgebungen, bewirken.: i. Die Kontaktarme 22 und
23 schalten eine an sich bekannte Bremsvorrichtung 27 ein, die den Hilfsmotor 25
schnell abbremst; 2. der Kontaktarm 24 schalltot die Kontrollampe 13 ein, deren
Aufleuchten die nunmehr erreichte Phasengleichheit zwischen i und 2 anzeigt.
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Die geschilderte Vorrichtung läßt sich auch verwenden, wenn mehr als
zwei Apparate synchron und phasengleich laufen sollen.. Der einfachste Weg hierfür
wäre der, nach Abb.2 außer den beiden Kontaktscheiben i und a, eine dritte Scheibe
für den drittem Apparat der Vorrichtung zuzuordnen, so daß das aus 17 und i8 bestehende
Relais nur anspricht, wenn alle drei Segmente in gleicher Phase sind. Hierbei ergibt
sich aber die groß-. Schwierigkeit, festzustellen, welche von den Apparat-en gleichphasig
laufen und welche nicht; denn ein Nichtarbeiten des. Relais 17, 18 bzw. ein. Nichtaufflammen
der Lampe 7 beweist lediglich, daß eines der Geräte ungleichphasig zu dem anderen
läuft. Es wird aber nichts darüber ausgesagt, welches Gerät dies ist; man, weiß
also nicht, welcher Phasenschieber verstellt werden muß, um das. Aufflammen der
Lampe 7 bzw. Betätigung des Gerätes 17, 18 zu erreichen, und es, kann daher vorkommen,
daß man den Phasenschieber z. B. für den Motor 2 verstellt, obwohl gerade dieser
gleichphasig mit Motor i läuft, während es vielleicht gerade das Gerät 3 ist, welches
eine Phasendifferenz aufweist.
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Abb. 4 zeigt die Anordnung von drei Motoren 33, 34, 35. die phasengleich
und synchron laufen sollen. Es könnten deren aber auch noch beliebig mehr sein.
Die Motoren werden von einer Drehstromquelle: 62 über die drei Phasenschieber so,
31, 32 gespeist. Sie, treiben die bekannten Isolationsscheiben mit Segmenten 36,
37, 38. an. Die diesen zugeordneten Bürsten 39 bis 44 sind zur einen Hälfte
jeweils mit dem Pluspol einer Gleichstromquelle, direkt verbunden, zur anderen Hälfte
über die Relaiseinrichtungen 45 bis 5o mit den Bürsten 51. 53, 55 der Kontaktscheiben
57, 58, 59. Die freien: Bürsten dieser letzteren Kontaktscheiben 52, 54, 56 liegen
direkt an dem Minuspol der Gleichstromqueille. Die Scheiben 57, 58, 59 sitzen fest
auf einer gemeinsamen Welle 6o, die von einem Drehstrom-Hilfssynchronmotor 61 angetrieben
wird. Diese drei Scheiben. sind auf der 1@relle unverrückbar angeordnet, so daß
die drei Segmente stets gleichsinnige Lage haben. Die Abb. 4 zeigt, daß die mit
den Antriebsmotoren verbundenen Kontaktscheiben 39 bis 44 gleiche Phasen haben.
Demzufolge müssen die drei Relais 45 bis 5o bei jeder Umdrehung dieser Scheiben:
ansprechen. Da diese drei Relais sinngemäß wie das Relais 17, i8 nach Abb. z das
Aufflammen bzw. Verllöschen zweier Kontrollampen bewirken, die in Abb.4 weggelassen
sind, werden nach Abb. 4 die drei Lampen aufleuchten, die! die Phasengleichheit
der drei Geräte anzeigen,. Ist aber z. B. der Motor 35 nicht mehr phasengleich in.
bezug auf die Motoren 33, 34 ist also das Segment auf 38 gegenüber der gezeichneten
Stellung verdreht, so- hören die Ladungen des Kondensators 49 auf, der sich daher
nicht über die, Spule 5o entladen kann; deren Anker fällt ab, wasein Verlöschen
der Lampe bewirkt, die die Phasengleichheit anzeigte, und ein Aufflammen der eine
Phasendifferenz anzeigenden: Lampe.
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Nach dieser Anordnung können auch beliebig mehr als nur drei Geräte
einander zugeordnet werden, und ohne Rücksicht auf deren Zahl ist es stets möglich,
festzustellen, welches außer Tritt ist. Der Motor 61 wird entbehrlich, wenn die
Scheiben 57, 58, 59 an einem der Geräte, z. B. an einer Kamera, angebracht sind,
in welchem Fall die letztere als Taktgeber für die übrigen angeschlossenen Apparate
dient.
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Nach der Abbl. 4 wird eine: gestörte: Phasengleichheit durch Verstellen
des entsprechenden Phasenschiebers 30, 31 oder 32 wiederhergestellt.
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Im Sinne der Erfindung liegt es nun, diese Verstellung, wie in Abb,
3 näher ausgeführt, vornehmen zu lassen., zu welchem Zweck den Relais 45 bis 5o
dieselben Vorrichtungen, wie: sie Abb. 3 zeigt, die Hilfsrelais und Hilfsmotoren,
entsprechend zugeordnet werden.