Цифровой синхронизатор для озвучивания фильмов

Электронный цифровой синхронизатор предназначен для работы с кинопроекторами Луч-2, Луч-2С8, Квант, Русь или любыми другими, имеющими контактную группу, переключающуюся через каждые четыре кадра фильма, и магнитофоном, снабженным специальным датчиком синхроимпульсов.

При озвучивании под изображение и демонстрации фильма синхронизатор обеспечивает:

автоматическое устранение позиционной ошибки при пуске и остановке проектора;

автоматическое поддержание синхронности изображения и звука независимо от длительности фильма с точностью ±2 кадра;

контроль качества синхронизации; устранение позиционной ошибки оператором в пределе ±2 кадра с точностью до ±0,1 кадра.

Синхронизатор состоит из двух формирователей прямоугольных импульсов, двух четырехразрядных двоичных счетчиков, логического устройства, сравнивающего устройства, регулятора скорости двигателя проектора, индикатора синхронной скорости кинопроекции и блока питания. Принципиальная электрическая схема синхронизатора приведена на рис. 1.

Формирователь импульсов, выполненный на реле К.1 и элементах D1.Z и D1.2, устраняет дребезг контактов датчика импульсов магнитофона (ДИМ) и реле K.U обеспечивая получение прямоугольных счетных импульсов.

Формирователь импульсов, выполненный на элементах D1.3 и D1.4, обеспечивает устранение дребезга контактов датчика импульсов проектора (КГП), выдавая на выходе прямоугольные счетные импульсы.

Светодиоды V2 и V3 служат для визуального контроля работы формирователей импульсов.

Счетчик импульсов магнитофона выполнен на элементах D3 и D4, а счетчик импульсов проектора — на элементах D14 и D15. Каждый из них представляет собой четырехразрядный двоичный счетчик, выполненный на D-триггерах.

Максимальная емкость счетчиков— 15 двоичных единиц. Установка счетчика в исходное состояние производится кнопкой S1.

Логическое устройство на элементах D5, D6.1 и D6.2, предназначено для анализа состояния триггеров старших разрядов счетчиков (элементы D4.2 и D15.2) и установки их в состояние 0, если эти триггеры находятся в состоянии I (операция вычитания числа восемь из чисел, хранящихся в счетчиках).

Сравнивающее устройство, выполненное на элементах D7—D12 предназначено для поразрядного сравнений двух четырехразрядных двоичных чисел, поступающих в него со счетчиков импульсов. Если число, поступающее со счетчика магнитофона, меньше числа, поступающего со счетчика проектора, или числа равны, на выходе сравнивающего устройства (вывод 8 элемента DT2.2) формируется уровень логического 0. Если число, поступающее со счетчика магнитофона, больше числа, поступающего со счетчика проектора, формируется уровень логической 1. Светодиод V7 обеспечивает контроль результата сравнения.

Регулятор скорости двигателя проектора, выполненный на элементе D13.1, транзисторах V4, V5 и реле К 2 , осуществляет импульсное регулирование скорости вращения двигателя проектора. При поступлении на его вход уровня логического 0 с выхода сравнивающего устройства (вывод 8 элемента D12.2) обмотка реле К.2 обесточена, в цепь питания двигателя проектора последовательно включен резистор R2. При поступлении уровня логической 1 реле К 2 срабатывает и шунтирует резистор R2.

Индикатор синхронной скорости кинопроекции, выполненный на элементах D11.2, D13.3, D13.4, резисторах R11—R15 и микроамперметре RA1, позволяет определить позиционную ошибку в пределе ± 2 кадра с точностью до 0,1 кадра.

Принцип действия стрелочного индикатора основан на том, что через микроамперметр, по шкале которого производится точный отсчет величины рассогласования, протекает разнополярный ток, среднее значение которого пропорционально отношению интервалов времени уровней логического 0 и логической 1 на выходе сравнивающего устройства.

При синхронной кинопроекции среднее значение тока через прибор равно нулю. При наличии позиционной ошибки в пределе ±2 кадра среднее значение тока увеличивается, стрелка прибора отклоняется вправо или влево, пропорционально величине и знаку рассогласования. При ошибке в два и более кадров сила тока через прибор максимально, стрелка прибора находится в крайнем положении.

Блок питания состоит из трансформатора питания Т 1 , выпрямителя на диодах V8—V11, стабилизатора напряжения на транзисторе V12 и стабилитрона V13.

Датчик импульсов магнитофона самодельный. Роль контактов выполняют скользящий токосъем б и коллектор-прерыватель а, установленный на валу обрезиненного ролика и приводимый во вращение движущейся магнитной лентой. Диаметр обрезиненного ролика рассчитан таким образом, что за время протяжки 16 кадров фильма цепь коллекторскользящий токосъем замыкается и размыкается четыре раза. Чертежи и описание ДИМ приведены в брошюре В помощь радиолюбителю, вып . 45 (М., ДОСААФ, 1974).

В исходном состоянии системы синхронизации контакты ДИМ разомкнуты, верхний и средний контакты КГП разомкнуты, на входы счетчиков поступает напряжение с уровнем логического 0, все триггеры счетчиков находятся в состоянии 0, на выходе логического устройства (вывод 6 элемента D6.2) уровень логической 1, на выходе сравнивающего устройства (вывод 8 элемента D12.2) — уровень логического 0, обмотка реле К 2 обесточена.

При включении магнитофона и проектора синхроимпульсы с ДИМ и КГП поступают на формирователи прямоугольных импульсов, и счетчики магнитофона и проектора начинают их пересчет. В связи с тем, что продолжительность разгона двигателя проектора больше времени разгона двигателя магнитофона, количество синхроимпульсов, поступающих с КГП вначале, будет несколько меньше количества синхроимпульсов, поступивших с ДИМ. Сравнивающее устройство при этом формирует сигнал на включение реле К 2 . Шунтирование сопротивления R2 в цепи питания двигателя проектора обеспечивает форсированный разгон двигателя. Реле К 2 остается включенным на время, пока количество синхроимпульсов, поступивших с КГП, не станет равным количеству синхроимпульсов, поступивших с ДИМ. Практически время переходного процесса при пуске двигателей составляет не более 2,5 с , при этом максимальная величина рассогласования достигает не более 5 импульсов (20 кадров).

Переполнение счетчиков во время пуска системы и в течение всего времени ее работы при рассогласованиях не более 7 импульсов (28 кадров фильма) исключается логическим устройством, осуществляющим операцию вычитания числа 8 из чисел, хранящихся в счетчиках. Предположим, что очередной синхроимпульс с ДИМ перевел счетчик магнитофона в положение, при котором триггеры D3.1 и D3.2 находятся в состоянии 0, а триггеры D4.1 и D4.2 — в состояние 1 (число 12); счетчик проектора находится в положении, при котором триггеры D14.1, D14.2, D15.1 находятся в состоянии 1, а триггер D15.2 — в состоянии 0 (число 7). С приходом очередного синхроимпульса с КГП триггеры D D14.1, D14.2, D15.1 счетчика проектора переходят в состояние 0, а триггер D 15.2 — в состояние 1 (число 8), при этом на выводы 1 и 2 элемента D5.1 поступают сигналы с уровнем логической 1, триггер логического устройства (элементы D5.3 и D5.4) переходит в состояние 1, с вывода 6 элемента D6.2 на вход V триггеров D4.2 и D15,2 поступает сигнал с уровнем логического 0, переводя триггеры в состояние 0.

Принудительный сброс триггеров старших разрядов счетчиков соответствует вычитанию числа 8 из чисел, хранящихся в счетчиках.

После установки триггеров D4.2 и D15.2 в состояние 0 на выводы 4 и 5 элемента D5.2 поступают сигналы с уровнем логической 1, триггер логического устройства переходит в состояние 0, уровень логического 0 с входа V триггеров D4.2 и D15.2 снимается. Счетчики находятся в состоянии, при котором разность рассогласования осталась прежней.

Периодическое вычитание числа 8 из счетчиков позволяет постоянно сохранять разность двух чисел и исключает переполнение счетчиков при неограниченном количестве импульсов, поступающих на входы счетчиков.

В режиме установившейся синхронной скорости проекции синхроимпульсы, поступающие с ДИМ и КГП, равны по частоте, но следуют с некоторым сдвигом во времени (импульсы с КГП отстают примерно на половину периода). При каждом очередном синхроимпульсе, поступающем с ДИМ, число в счетчике магнитофона становится больше числа в счетчике проектора на единицу, при этом включается реле К 2 , шунтирующее своими контактами резистор R2 в проекторе. При каждом очередном синхроимпульсе с КГП числа в счетчиках становятся равными, и реле К 2 выключается, в цепь питания двигателя проектора включается последовательно резистор R2. Периодически, через каждые восемь синхроимпульсов, поступающих с датчиков, когда значения чисел в счетчиках становятся равными восьми, счетчики сбрасываются на ноль.

Таким образом, в процессе синхронной работы проектора и магнитофона контакты реле К 2 периодически (4 раза в секунду) замыкают и размыкают резистор R2 в цепи питания двигателя проектора, а среднее значение напряжения на двигателе пропорционально отношению интервалов времени замыкания и размыкания резистора R2.

При абсолютно синхронной работе проектора и магнитофона время замыкания резистора R2 равно времени его размыкания.

Если в результате каких-либо причин (изменения напряжения источника питания двигателя или изменения нагрузки на валу двигателя проектора) скорость проекции начинает увеличиваться (уменьшаться), то время замыкания контактов реле К 2 уменьшается (увеличивается), при этом среднее значение напряжения на двигателе проектора уменьшается (увеличивается), сохраняя скорость проекции синхронной относительно фонограммы фильма. Возникающий при этом некоторый сдвиг участков фильма и фонограммы не превышающий ±2 кадра может быть устранен оператором при помощи регулятора скорости проекции (резистор R1 проектора). Контроль качества синхронизации с точностью до 0,1 кадра производится по стрелочному индикатору синхронной скорости.

При выключении проектора и магнитофона поступление синхроимпульсов от ДИМ прекращается почти мгновенно, а от проектора, в силу инерционности его механизма, в счетчик поступает еще несколько синхроимпульсов (практически не более 6). Однако емкость счетчика не позволяет ему переполниться.

Таким образом, при озвучивании фильма можно включать и выключать проектор и магнитофон, не боясь потерять синхронность изображения и звука.

Детали и конструкция. В синхронизаторе использованы следующие детали: микроамперметр РА 1 — прибор М592 с силой тока полного отклонения 100 мкА и нулем посередине шкалы. Возможно применение приборов М265, М494 с аналогичной шкалой. Если имеются приборы с меньшей чувствительностью, то следует изменить сопротивление резисторов R11l—R15.

Реле К 1 и К2 РЭС-15 (паспорт РС4.591.002) или РЭС-55А (паспорт РС4.569.603). Потенциометры R13 и R15 — CП-2, Тумблер S2 — ТВ 1-1. Кнопка S1 — КМ1-1. Трансформатор 77 выполнен на сердечнике ШЛ 20 X 20. Его первичная обмотка содержит 3000 витков провода ПЭВ-2 0,15, а вторичная— 110 витков провода ПЭВ-2 0,51. Микросхемы серии К155, используемые в синхронизаторе, можно заменить серией К133. Конденсаторы—К50—6 и К10—23, резисторы — МЛТ-0,125. Подключение синхронизатора к проектору производится восьмиштырьковым октальным цоколем от радиолампы.

Конструкция синхронизатора произвольная, в частности, корпус синхронизатора может быть выполнен в виде подставки к проектору.

Доработка проектора сводится к отпайке провода от среднего контакта КГП и соединению среднего контакта новым проводником с лепестком 3 штепсельной панели подключения синхронизатора. Для установки проектора в исходное положение перед пуском на диск зубчатого барабана и корпус проектора необходимо нанести метки. Для этого к гнездам 3 и 6 штепсельной панели подключают омметр. Вращая ручку покадровой проекции, определяют начальный момент замыкания контактов КГП. Довернув зубчатый барабан на 1/16 оборота по часовой стрелке, на диске зубчатого барабана и корпуса проектора делают метки.

Налаживание и контроль работы синхронизатора. К гнездам датчика импульсов магнитофона подключают омметр. Поворачивая обрезиненный ролик против часовой стрелки, определяют начальный момент размыкания его контактов и ставят метку на его диске против отметки на направляющей колонке.

Контроль работы синхронизатора осуществляется при выключенных двигателях проектора и магнитофона.

Контроль работы ДИМ и формирования прямоугольных импульсов осуществляется при помощи светодиода V2. За один оборот обрезинешюго ролика ДИМ светодиод должен зажигаться четыре раза.

Контроль работы КГП и формирования прямоугольных импульсов осуществляется при помощи светодиода V3. При вращении ручки покадровой проекции за один оборот зубчатого барабана светодиод должен зажигаться четыре раза.

Настройка индикатора синхронной скорости производится следующим образом. ДИМ и КГП устанавливают в положения, при которых светодиоды V2 и УЗ не горят. Нажатием на кнопку устанавливают счетчики в исходные положения. Светодиод V7 гореть не должен. Вращая ось потенциометра R15, устанавливают стрелку РА 1 на крайнее левое деление шкалы (100 мкА), после чего ось потенциометра фиксируют стопором, Вращая обрезиненный ролик ДИМ, формируют один счетный импульс. Обрезиненный ролик ДИМ поворачивают до зажигания светодиода V2, при этом зажигается и светодиод V7. Вращая ось потенциометра R13, устанавливают стрелку РА 1 на крайнее правое деление шкалы (100 мкА), после чего ось потенциометра фиксируют стопором.

Для контроля работы счетчиков, логического и сравнивающего устройств ДИМ и КГП устанавливают в положения, при которых светодиоды V2 и V3 не горят. Нажимают на кнопку S1, светодиод гореть не должен. Вра щая поочередно обрезиненный ролик ДИМ и ручку покадровой проекции, формируют одиночные синхроимпульсы на счетчики магнитрона и проектора. Формирование синхроимпульсов контролируют по светодиодам V2 и V3. При подаче первого и последующих синхроимпульсов с ДИМ должны зажечься светодиод V7 и сработать реле К 2 , а стрелка индикатора РА1 отклониться на всю шкалу вправо. При подаче первого и последующих синхроимпульсов с КГП светодиод V7 и реле К 2 должны выключаться, стрелка индикатора отклоняться на всю шкалу влево. Всего на каждый из счетчиков необходимо подать по 17 синхроимпульсов.

Подготовка проектора, магнитофона и синхронизатора к работе заключается в том, что подают питание на проектор, синхронизатор и магнитофон. Вращая ручку покадровой проекции, совмещают метки на зубчатом барабане и корпусе проектора. Регулятор скорости проекции устанавливают в положение, при котором обеспечивается номинальная скорость проекции. Проектор заряжают кинолентой. Начальный меченый кадр фильма устанавливается в фильмовом канале. Магнитофон заряжают магнитной лентой и совмещают, метки, имеющиеся на магнитной ленте, направляющей колонке и обрезиненном ролике ДИМ. Включают тумблер S2 синхронизатора и нажимают на кнопку S1, при этом светодиоды V2, V3 и V7 гореть не должны, стрелка индикатора РА 1 должна находиться в крайнем левом положении. Проектор, магнитофон и синхронизатор готовы к работе.

Сразу же после пуска проектора и магнитофона регулятор скорости проекции корректируют в положение, при котором стрелка индикатора синхронной скорости РА 1 находится на нуле. Отклонение стрелки индикатора на несколько делений вправо или влево от нуля свидетельствует об опережении или отставании изображения от звука. Два деления шкалы соответствуют несинхронности в 0,2 кадра, половина шкалы — одному кадру фильма.