Синхронизировать работу кинопроектора и магнитофона при озвучивании кинопленок

     В настоящее время многие тысячи людей увлекаются съемкой и демонстрацией узкопленочных кинопленок. Одна из самых серьезных проблем, с которой сталкиваются кинолюбители, - это озвучание кинофильмов. Для 8-миллиметровых кинопленок ширина звуковой магнитной дорожки не превышает 0,7 мм, что в сочетании с небольшой скоростью движения кинопленки затрудняет получение удовлетворительных качественных показателей при воспроизведении звука.

     Предлагается использовать для озвучивания 8-миллиметровых кинофильмов обычный магнитофон, синхронизируя его работу с работой проектора при помощи специальной электронной системы.

     Публикуя статью о синхронной работе кинопроектора и магнитофона, редакция считает, что эта статья представит интерес не только для кинолюбителей: система, предлагаемая автором, может найти применение в некоторых устройствах автоматического управления. Кроме того, для радиолюбителей, занимающихся применением радиометодов в народном хозяйстве, несомненный интерес представят отдельные узлы установки В. С. Вовченко, в частности фазовый детектор, стоп-каскад, магнитный усилитель и фотодатчик, в качестве которого используется обычный полупроводниковый диод.

     Следует отметить, что радиопромышленность не уделяет должного внимания нуждам фото- и кинолюбителей. До сих пор, например, не налажен выпуск даже такого простого прибора, как реле времени для фотопечати, хотя спрос на этот прибор очень велик. Описываемый ниже синхронизатор может послужить основой для создания аналогичной конструкции, пригодной для серийного производства.

     Для озвучания 8-мм кинофильмов часто используют типовые магнитофоны, связывая их с кинопроектором. Эта связь должна обеспечить совпадение звука с изображением - синхронизацию.

     Синхронизация протяжки кинопленки в проекторе и магнитной ленты в магнитофоне может быть осуществлена двумя основными способами: механически и с помощью электронных устройств. Механические системы синхронизации отличаются простотой, но они не дают необходимой точности синхронизации при усушке или растягивании магнитной ленты. Электронные устройства обеспечивают высокую точность синхронизации и не требуют больших механических переделок кинопроектора и магнитофона.

     Принцип действия предлагаемой электронной системы синхронизации поясняет рис. 1. На магнитной ленте, кроме звукового сопровождения (на второй дорожке), записаны синхронизирующие сигналы с частотой 50 гц. При демонстрации кинофильма магнитная лента заводится в синхронизатор и эти сигналы считанные универсальной головкой после усиления и ограничения поступают в фазовый детектор Д. Одновременно в фазовый детектор поступает напряжение пилообразной формы от фотодатчика установленного в кинопроекторе. Частота этого напряжения при скорости демонстрации кинофильма около 16 кадров в секунду также равна 50 гц.

     На выходе фазового детектора образуется управляющее напряжение, которое в конечном итоге определяет скорость работы двигателя проектора Дл. Наличие обратной связи (цепь фотодатчика) приводит к тому, что после включения системы установится такая скорость работы проектора, при которой частоты поступающих на фазовый детектор напряжений полностью уравняются.

     Таким образом, система следит за скоростью протяжки ленты в магнитофоне; точность синхронизации равна 1/3 кадра.

     В режиме записи (озвучания) переключатель /7, замкнут и на головку подается напряжение сети. Запись ведется большим током, благодаря чему все ранее записанное автоматически стирается. Одновременно напряжение сети через усилитель-ограничитель УО подается в фазовый детектор и обеспечивает синхронизацию работы проектора, что необходимо при сопровождении фильма дикторским текстом. В последнем случае дикторский текст читается в соответствии с видимым на экране изображением.

     Показанная, на рис. 1 связь между усилителем-ограничителем и магнитным усилителем обеспечивает пуск проектора при наличии синхросигналов и остановку при их отсутствии. Эго позволяет программировать работу кинопроектора. Так, для того чтобы проектор не работал во время музыкального вступления к кинофильму, достаточно в этом месте стереть сигналы синхронизации.

     Принципиальная схема

     На рис. 2 приведена принципиальная электрическая схема синхронизатора, разработанная применительно к широко распространенному 8-миллиметровому кинопроектору "Ваймар-1". Без существенных изменений схема приемлема и для проекторов "Ваймар-2" и "Ваймар-3". (В проекторе "Ваймар-3" на лампу Лп подается 12 в и поэтому накальные цепи ламп синхронизатора следует соединить двумя группами по две лампы в каждой группе).

     Как следует из указанной схемы, в положении "В" (воспроизведение) переключателя 77, сигнал, снимаемый с магнитной головки Гс, подается в трехкаскадный усилитель-ограничитель. Поскольку запись синхросигналов ведется большим током, доводящим магнитную ленту до насыщения, намагниченность ленты будет изменяться скачкообразно (рис. 3, а). При воспроизведении синхроимпульсов магнитная индукция В в зазоре головки Гс будет изменяться в соответствии с графиком рис. 3 б, а ЭДС (Uc) будет наводиться в головке только во время изменения В (рис. 3 е). Первый каскад усилителя-ограничителя собран на полупроводниковом триоде П6Б.(Ш7,) и при работе на высокоомную нагрузку обеспечивает усиление в 500 раз. Благодаря низкому входному сопротивлению триода каскад оказывается "нечувствительным" к сетевым наводкам даже в случае недостаточно тщательной экранировки магнитной головки. Конструктивно триод /7/7, следует располагать как можно дальше от нагревающихся деталей. Во втором каскаде усилителя, собранном на лампе У7,а, происходит ослабление высокочастотных шумов, благодаря шунтированию анодной цепи этой лампы конденсатором 0,01 мкф. В третьем каскаде Л,б ограничиваются отрицательные импульсы усиливаемого сигнала.

     Уровень ограничения регулируется потенциометром "ограничение" (R3). Лампа Л2а является выходной лампой усилителя-ограничителя. С катодной нагрузки этого каскада снимаются прямоугольные синхронизирующие импульсы положительной полярности (рис. 3, г) и подаются на фазовый детектор Л3. Параллельно анодной нагрузке Л2а включена неоновая лампа Л5. Она устанавливается в проекторе и позволяет совместно со стробоскопическим диском контролировать работу синхронизатора.

     В качестве фото-датчика используется обычный точечный германиевый диод Д2И. Возможность такого использования диода Д2И определяется тем, что он заключен в стеклянный корпус. Приведенная схема включения фотодатчика и значительный световой поток, попадающий на диод от лампы проектора, позволяют получить с диода прямоугольное напряжение с размахом 20-30 в. Это напряжение интегрируется и поступает на сетку катодного повторителя Л2$. С катода этой лампы пилообразное напряжение (рис. 3, д) поступает в фазовый детектор. Схема детектора- ключевая. Она отличается простотой и отсутствием таких деталей как трансформаторы и дроссели. В исходном положении конденсатор С14 разряжен. Положительные импульсы с катода Л2а поступают на обе сетки лампы Л3 и отпирают лампу Лза. Благодаря этому конденсатор С14 заряжается до мгновенного значения пилообразного напряжения приложенного к аноду Лза и катоду Л3б (рис. 3, д). В промежутках между импульсами обе лампы заперты, а конденсатор С14 сохраняет заряд ?,. В дальнейшем синхроимпульсы вновь отпирают лампы Л3, однако фазовые соотношения между подводимыми к схеме напряжениями могут измениться. Если, например, фаза пилообразного напряжения начнет опережать фазу синхроимпульсов (пунктирная кривая рис. 3, д), то значение пилообразного напряжения в момент действия очередного синхроимпульса станет меньше ?2, чем напряжение до которого зарядился конденсатор С14 в предыдущем цикле. В этом случае откроется не лампа Лза, а лампа Л3б и конденсатор С14 несколько разрядится.

     Таким образом напряжение, фиксируемое конденсатором Снак, зависит от фазовых соотношений между синхроимпульсами и пилообразным напряжением. Полученное напряжение и является управляющим. Оно поступает на сетку лампы Л4а (усилитель постоянного тока), в анодную цепь которой включены обмотки управления магнитного усилителя.

     Нагрузкой магнитного усилителя является двигатель кинопроектора и изменение величины постоянного тока в обмотках управления приводит к значительным изменениям переменного тока, протекающего через обмотки двигателя. Таким образом появляется возможность управлять скоростью работы двигателя в широких пределах.

     Наличие диодов (/7/73, /7Л4) в цепи обмоток переменного тока создает так называемую внутреннюю обратную связь (положительную), существенно улучшающую коэффициент усиления магнитного усилителя.

     С целью упрощения изготовления в магнитном усилителе вместо специального трансформатора с большим количеством секций и обмоток используется два простейших трансформатора - трансформаторы накала от телевизора "Рекорд" (Тр1 по заводской схеме телевизора), у которых вместо накальных обмоток намотаны обмотки управления 4700 витков ПЭЛ 0,1.

     На рис. 4 приведена нагрузочная характеристика магнитного усилителя. Зависимость переменного тока через нагрузку /н, от постоянного управляющего тока /у. Как следует из этой характеристики, выходной ток, соответствующий номинальной скорости работы двигателя (точка б), получается при положительных значениях тока в обмотках управления. Для полной и надежной остановки двигателя по управляющим обмоткам необходимо пропустить ток в 2-2,5 ма обратного направления (точка а). Возможность изменения направления тока достигается тем, что обмотки управления включены не в разрыв анодной цепи Л4а, а между анодами Л4а и Л4б- Лампа Л4б является стоп-каскадом. Нормально (при наличии синхроимпульсов) эта лампа заперта отрицательным напряжением, полученным в результате действия пикового детектора в ее сеточной цепи. Прекращение подачи синхроимпульсов приводит к отпиранию лампы Л4б, рабочая точка магнитного усилителя сдвигается и двигатель останавливается.

     В режиме записи (положение "3" переключателя /7,) через обмотки магнитной головки пропускается переменный ток (от сети). Одновременно переменное напряжение, падающее на обмотках головки, поступает в усилитель- ограничитель, где из него формируются синхроимпульсы. Это позволяет в режиме записи осуществить синхронизацию работы проектора от сети.

     Показанный на рис. 1 и рис. 2 реостат, использовавшийся в проекторе для ручной регулировки скорости работы двигателя, из схемы не изымается. Он позволяет подобрать наивыгоднейший режим работы следящей системы для данного напряжения сети и, кроме того, осуществить ручную регулировку скорости проекции при демонстрации "немых" фильмов. В последнем случае контакты выключателя ВК1 должны быть замкнуты.

     Питание синхронизатора осуществляется от автотрансформатора Атрп, имеющегося в кинопроекторе. Анодное напряжение получают от выпрямителя, собранного на диодах ДГ-Ц27 (/7//6, ПП7), которые можно смонтировать в самом проекторе. Нити накала всех ламп соединены последовательно и через гасящее сопротивление Я2Я подключаются параллельно проекционной лампе Лп (30 в). Все детали электрического монтажа синхронизатора смонтированы на вертикальном шасси, закрепленном в металлическом кожухе размером 90 X 135 х 135 мм. Конструкция кожуха и расположение основных деталей указаны на рис. 5

Приспособление кинопроектора

     В электрическую схему проектора вносятся изменения согласно схемы рис. 2.

     Германиевый диод ЯЯ5 (фотодатчик) при помощи фигурного кронштейна (рис. 6) крепится в проекторе к щитку, прикрывающему гасящее сопротивление неоновой лампы. Установка фотодатчика требует известной точности: диод должен хорошо освещаться проекционной лампой сквозь обтюратор, но не задевать его и не затенять изображение на экране.

     Стробоскоп представляет собою кольцо, вырезанное из черной бумаги. Наружный диаметр кольца - 30 мм, внутренний - 20 мм. Равномерно по окружности кольца в радиальном направлении приклеиваются три полоски из фольги шириной 1,2-2 мм, затем кольцо приклеивается к шестерне грейферного механизма.

     Неоновая лампа стробоскопа крепится внутри кожуха грейферного механизма. Для наблюдения за стробоскопическим диском в кожухе прорезается овальное отверстие, которое от попадания пыли закрывается пластинкой из оргстекла.

     Соединительная фишка и выключатель проекционной лампы укрепляются на автотрансформаторе под откидной ручкой для переноски.

Налаживание системы

     Налаживание системы целесообразно производить в следующей последовательности: налаживание усилителя- ограничителя, налаживание канала фотодатчика, проверка работы фазового детектора, налаживание магнитного усилителя, проверка работы стоп-каскада и комплексная регулировка всей системы.

     Налаживание усилителя-ограничителя не сложно и сводится к подбору режимов, а в случае надобности к устранению самовозбуждения или "фона". При наличии осциллографа просматривается форма напряжений в различных точках усилителя-ограничителя (в режимах записи и воспроизведения). На катоде Л2а должны иметь место импульсы правильной прямоугольной формы со скважностью 1 : 10 и амплитудой не менее 30 в.

     Плохая форма импульсов свидетельствует о ненормальном режиме лампы ./7,6, о малом усилении предыдущих каскадов или о неудовлетворительной работе магнитной головки.

     Неоновая лампа должна загораться при наличии сигналов синхронизации и гаснуть при их отсутствии. Такое положение достигается подбором катодного и анодного сопротивлений лампы Лга.

     В случае отсутствия осциллографа проверку работы усилителя-ограничителя можно произвести по стробоскопу. Реостатом проектора подбирают такую скорость работы двигателя, чтобы светлые полосы на диске стробоскопа остановились или перемещались с малой скоростью (выключатель В/с, должен быть замкнут). Расплывчатая форма полосок, расслаивание или наличие полос при остановке магнитофона свидетельствуют о ненормальной работе схемы или о больших наводках.

     Налаживание канала фотодатчика не вызывает затруднений. Оно сводится к регулировке положения диода в кинопроекторе и проверке величины получаемого пилообразного напряжения. Измерения можно произвести с помощью осциллографа или вольтметра переменного тока любого авометра (вольтметр подключается через емкость 1-2 мкф к катодной нагрузке лампы Лгб). Эффективное значение пилообразного напряжения должно равняться 6-8 в. При меньшем значении надо заменить диод. Форма пилообразного напряжения не критична. Постоянное напряжение триода /7/7, в режиме воспроизведения равно +35 в.

     Убедиться в нормальной работе фазового детектора можно следующим образом: так же как и в предыдущем случае, ручной установкой скорости (772 замкнут) добиваются медленного перемещения светлых полос на диске стробоскопа. Параллельно катодному сопротивлению Л4а включают вольтметр постоянного тока. Показания прибора должны меняться в пределах от 8-10 в до 20--25 в. Наладка магнитного усилителя сводится к подбору правильного направления обмоток управления. С этой целью вынимается лампа Л4, а контакты выключателя Вкх размыкаются. В таком положении двигатель должен работать со скоростью меньше номинальной. Поочередно замыкая (на короткое время) анод Л4а или анод Л1 g на "землю", замечают в каком случае произойдет остановка двигателя. Необходимо так включить обмотки управления, чтобы двигатель останавливался при замыкании на "землю" анода Л45.

     Для проверки стоп-каскада П1 ставят в положение "3", а Вкл размыкают. В этом случае двигатель должен работать. Остановка двигателя при замыкании сетки лампы Л4б на "землю" свидетельствует о нормальной работе каскада.

     После проверки работы всех узлов синхронизатора в отдельности приступают к комплексной проверке работы всей системы. Для проверки качества синхронизации от сети Вк размыкают, а П1 ставят в положение "3". При этом начнет работать двигатель и загорится неоновая лампа. Реостатом ручной регулировки скорости добиваются остановки светлых полос стробоскопа. В случае, если система "следит", небольшие перемещения движка реостата (на ±3 мм) от положения, при котором полосы стробоскопа неподвижны, не сорвут синхронизацию.

     "Вялая" синхронизация свидетельствует о недостаточной амплитуде пилообразного напряжения. При слишком "жестокой" синхронизации величину пилообразного напряжения следует несколько уменьшить Регулировка величины пилообразного напряжения достигается изменением положения фотодатчика в проекторе или изменением величины шунтирующей (интегрирующей) емкости.

     Если система хорошо синхронизуется от сети, то она будет надежно работать и при синхронизации, сигналами записанными на магнитной ленте. Неполадки в последнем случае могут быть вызваны слишком большой неравномерностью протягивания ленты в магнитофоне.

     Хорошо налаженная система легко синхронизуется и не требует никаких регулировок в течение демонстрации всего ролика фильма.

     Внимания и навыка требует запуск системы, так как он определяет синфазность звукового сопровождения. Чтобы иметь синфазность на ракорде кинопленки необходимо сделать пометку, по которой выставляется (определяется начало запуска) фильм, как при озвучании, так и во время демонстрации. Для магнитной ленты такая пометка необязательна, так как пуск проектора производится автоматически при появлении сигналов синхронизации.

     В заключение необходимо заметить, что питание проектора и магнитофона с синхронизатором можно осуществить от обычного феррорезонансного стабилизатора напряжения.