DE3621495A1 - Vorrichtung zur synchronisierung zweier bewegungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Synchro­ nisierung zweier in Impulse aufgelöster Bewegungen durch Steuerung des Antriebs der einen Bewegung in Ab­ hängigkeit von der Geschwindigkeit der anderen Be­ wegung, bei welcher die Impulse beider Bewegungen in einer differenzbildenden Zähleinrichtung verarbeitet werden, aus deren Ausgangssignal das Steuersignal für den Antrieb erzeugt wird.

In der Technik tritt häufig das Problem auf, zwei Ge­ schwindigkeiten miteinander zu synchronisieren. Wenn beispielsweise bei der Vertonung eines Films die Ton­ spur auf Magnetband aufgezeichnet ist, muß bei der Wiedergabe dafür gesorgt werden, daß die Geschwindig­ keit des Magnetbandes exakt mit der Transportgeschwin­ digkeit des Films übereinstimmt.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck die Filmlochung optisch oder mechanisch abzutasten und das Magnetband ebenfalls mit einer ent­ sprechenden Lochung zu versehen, die optisch abgetastet wird. In Abhängigkeit von den jeweiligen Laufgeschwin­ digkeiten von Film- bzw. Magnetband entstehen Impulse, deren zeitliche Abstände geschwindigkeitsproportional sind. Durch eine Steuerschaltung wird der wahlweise Magnetbandantrieb oder der Filmantrieb so gesteuert, daß die Anzahl der in einem bestimmten Zeitintervall von der Lochung des Magnetbandes erzeugten Impulse gleich der Anzahl ist, die in demselben Zeitintervall von der Lochung des Films erzeugt wird. Hierzu werden im Stand der Technik die Impulse der Filmlochung und der Magnetbandlochung in zwei separaten Zählern mit einer erforderlichen Kapazität von 2¹⁸ Impulsen für 700 m Film gezählt, deren Zählerstände miteinander ver­ glichen werden. Das Vergleichsergebnis liefert dann vorzeichenrichtig ein Maß für die Nachstellung, die durchzuführen ist, um Gleichlauf zu erzielen. Die bekannte Steuerschaltung erfordert einen hohen schaltungstechnischen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es bei einfachem schaltungstechnischen Aufwand ermöglicht, bei Stillstand beider Systeme die Differenz exakt zu speichern und später auszuregeln.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß dar­ in, daß die Zähleinrichtung ein Vorwärts-/Rückwärts- Zähler ist, der an seinem Vorwärts-Eingang Impulse der einen Bewegung und an seinem Rückwärts-Eingang Impulse der anderen Bewegung empfängt.

Durch Verwendung eines Vorwärts-/Rückwärts-Zählers wird erreicht, daß der gegenwärtige Zählerstand zu jedem Zeitpunkt ein Maß für das Nacheilen bzw. Voreilen des geführten Antriebs darstellt, so daß eine stetige Nach­ regelung erfolgen kann. Wenn Gleichlauf erreicht ist, bleibt der Zählerstand "0" und er geht lediglich kurz­ zeitig auf "+1" oder "-1", um anschließend sofort wie­ der den Wert "0" anzunehmen. Der Wert "-1" wird dabei repräsentiert durch den Zählerstand "999...", der eine Stelle vor dem Zählerstand "000..." erreicht wird.

Wenn an den beiden Eingängen des Zählers Impulse genau gleichzeitig auftreten, führt dies zu einem Zustand, der keine definierte Impulsverarbeitung durch den Zäh­ ler ermöglicht. Um auch in einem solchen Fall eine exakte Impulsverarbeitung sicherzustellen, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vor­ gesehen, daß je ein Impulsgeber für jede der Bewegungen eine bistabile Kippstufe steuert, daß die Ausgangs­ signale der Kippstufen jeweils mit einem steuerbaren Speicher verbunden sind, daß die Speicher von einem Taktgeber derart gesteuert sind, daß zu jedem Zeitpunkt nur einer der Speicher geladen werden kann, und daß die gespeicherten Signale zum Ansteuern des Zählers und zum Rücksetzen der betreffenden Kippstufe benutzt werden. Durch die Signale des Taktgebers werden die Ausgänge der beiden Kippstufen abwechselnd bzw. nacheinander abgefragt, so daß sichergestellt ist, daß niemals bei­ den Eingängen des Zählers gleichzeitig Signale zu­ geführt werden können. Selbst wenn beide Kippstufen genau gleichzeitig gesetzt werden, wird während der einen Halbwelle des Signals des Taktgenerators nur das Ausgangssignal der einen Kippstufe gespeichert und an den entsprechenden Eingang des Zählers weitergeleitet. Das Ausgangssignal der anderen Kippstufe ist in dieser Halbwelle unwirksam und wird erst während der nächst­ folgenden Halbwelle gespeichert. Die Frequenz des Takt­ gebers muß mindestens gleich der höchsten Frequenz sein, die durch die Impulsgeber erzeugt werden kann, sie kann und sollte jedoch viel höher sein.

Die Steuersignale für "schneller" und "langsamer" wer­ den jeweils von verschiedenen elektronischen Schaltern erzeugt, von denen der eine Schalter nur von dem höchstwertigen Bit des Zählers leitend gesteuert wird, während der andere Schalter von den übrigen Bits des Zählers leitend gesteuert und von dem höchstwertigen Bit zwangsweise gesperrt wird. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei der unteren Hälfte aller möglichen Zählerstände das höchstwertige Bit "0" ist, während dieses Bit bei der oberen Hälfte aller Zählerstände "1" ist. Die untere Hälfte der Zählerstände wird als posi­ tive Zahl gewertet, während die obere Hälfte der Zählerstände als negative Zahl gewertet wird. Wenn z.B. die nachgeführte Bewegung langsamer ist als die Führungsbewegung, dann ergeben sich positive Zähler­ stände; ist die nachgeführte Bewegung dagegen schneller als die Führungsbewegung, dann ergeben sich negative Zählerstände. Das höchstwertige Bit des Zählers kenn­ zeichnet das Vorzeichen der durchzuführenden Korrektur­ bewegung.

Vorzugsweise wird das Vorzeichen der erforderlichen Korrektur mit Anzeigeelementen angezeigt, die mit den elektronischen Schaltern in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise ist optisch erkennbar, ob die geführte Be­ wegung vorläuft, nachläuft oder genau synchron mit der Führungsbewegung ist. Im Fall Synchronismus leuchtet keines der Anzeigeelemente.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein schematisches Schaltbild der Synchronisierungsvorrichtung dargestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel dient als Führungsbewegung der Lauf eines Filmes 10, dessen Lochung mit einem Reed-Kontakt 11 abgetastet wird. Die Bewegung eines Tonbandes 12 soll der Bewegung des Films 10 angepaßt werden. Zu diesem Zweck ist das Tonband ebenfalls mit einer Lochung versehen, die von einer Lichtschranke 13 abgetastet wird.

Durch die Lochungen des sich bewegenden Films 10 bzw. Tonbandes 12 entstehen an dem Reed-Kontakt 11 bzw. an der Lichtschranke 13 Impulse, die über RC-Filterglieder 14, 15 an den Eingang eines Impulsformers (Schmitt- Triggers) 16 bzw. 17 gelegt werden. Die Impulse des Reed-Kontaktes 11 werden über den Impulsformer 16 dem Setz-Eingang der Kippstufe FF 1 zugeführt und die Impulse der Lichtschranke 13 werden über den Impuls­ former 17 dem Setz-Eingang der Kippstufe FF 2 zugeführt. Der Ausgang einer jeden Kippstufe ist über eine Diode 18 mit einem steuerbaren Speicher verbunden, der aus einem Widerstand 19, einem Kondensator 20 und einem dem Kondensator 20 parallelgeschalteten Transistor 21 be­ steht. Die Transistoren 21 der beiden Speicher 22 und 23 werden von dem Taktgenerator 24 abwechselnd leitend gesteuert. Derjenige Speicher, dessen Kondensator 20 durch den leitenden Transistor 21 überbrückt ist, ist nicht aufnahmefähig, während der andere Speicher, des­ sen Transistor 21 gesperrt ist, von dem Ausgangssignal der zugehörigen Kippstufe aufgeladen werden kann.

Der Ausgang des Speichers 22 ist über einen inver­ tierenden Impulsformer 25 mit dem Aufwärts-Eingang E _u des Aufwärts-/Abwärts-Zählers 26 verbunden und der Aus­ gang des Speichers 23 ist ebenfalls über einen inver­ tierenden Impulsformer 25 mit dem Abwärts-Eingang E _d des Zählers 26 verbunden. Die Ausgangssignale der Im­ pulsformer 25 steuern jeweils über einen Inverter 27 den Rücksetz-Eingang der betreffenden Kippstufe FF 1 bzw. FF 2 an.

Der Zweck der Kippstufen FF 1 und FF 2 sowie der Speicher 22, 23 besteht darin, die von den Impulsgebern 11 und 13 erzeugten Impulse auch dann zeitlich zu verteilen, wenn diese Impulse genau gleichzeitig auftreten. Jeder Im­ puls wird von der zugehörigen Kippstufe solange fest­ gehalten, bis er in den Speicher 22 bzw. 23 übertragen wurde, und das Rücksetzen der Kippstufe erfolgt dann, wenn der betreffende Impuls an den zugehörigen Eingang des Zählers 26 geliefert worden ist.

Ein im Ladevorgang (Transistor 21 erhält negative Halb­ welle vom Taktgeber und sperrt) befindlicher Konden­ sator 20 kann sich lediglich bis zur oberen Eingangs- Trigger-Schwelle von Schmitt-Trigger 25 aufladen. Wenn die Schwelle erreicht ist, schaltet der Schmitt-Trigger 25 mit seinem Ausgangssignal den nachgeschalteten Schmitt-Trigger 27, welcher die gerade ladende Kipp­ stufe FF zurücksetzt. Die Diode 18 verhindert ein Ent­ laden des Kondensators 20 über den jetzt auf Masse liegenden FF-Ausgang. Sie läßt zwar einen Auflade-, aber keinen Entladestrom über den FF-Ausgang zu.

Entladen werden kann der Kondensator 20 nur über den Transistor 21, wenn dieser vom Taktgeber 24 mit dem entsprechenden Takt (positive Halbwelle) leitend ge­ steuert wird. Der Basis-Vorwiderstand spielt hier eine wichtige Rolle. Über ihn wird der Kollektorstrom als Entladestrom des Kondensators 20 auf ein Minimum be­ grenzt. Würde der Kondensator zu schnell entladen, so würden die dadurch entstehenden Zähl- und Rücksetz­ impulse zu kurz und ein einwandfreier Betrieb der Schaltung wäre unmöglich.

Der Zähler 26 hat bei dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel eine Kapazität von 256 Impulsen, d.h. er kann von "0" bis "255" zählen. Der Zähler ist ein Binär­ zähler mit acht Stellen, deren Wertigkeiten in der Zeichnung angegeben sind. Die höchstwertige Stelle ("128") kennzeichnet die untere bzw. obere Hälfte des Zählbereichs. Die Ausgänge der niedrigwertigeren Stel­ len "1", "2", "4", "8", "16", "32", "64" sind jeweils über eine Diode 28 an eine Leitung 29 angeschlossen, die einen Widerstand 30 enthält und mit der Steuer­ elektrode eines steuerbaren Schalters 31 in Form eines Transistors verbunden ist. Die Dioden 28 bilden eine ODER-Schaltung, die an die Steuerelektrode des elek­ tronischen Schalters 31 ein "1"-Signal liefert, wenn mindestens einer der betreffenden Ausgänge des Zählers "1"-Signal führt.

Der Ausgang der höchstwertigen Stelle "128" des Zählers 26 ist über einen Widerstand 32 mit der Basis eines Transistors 33 verbunden, dessen Kollektor an die Steuerelektrode des Schalters 31 angeschlossen ist. Wenn die höchstwertige Stelle des Zählers 26 "1"-Signal führt, wird der Transistor 33 leitend und verbindet die Steuerelektrode des Schalters 31 mit Masse, so daß der Schalter 31 zwangsweise gesperrt wird - unabhängig von dem Signal, das ihm über Leitung 29 zugeführt wird. Die Signale der niedrigwertigeren Ausgänge des Zählers be­ einflussen den Schalter 31 also nur dann, wenn das Sig­ nal des höchstwertigen Ausgangs "0" ist.

Der Schalter 31 ist in Reihe mit einer Leuchtdiode 34 und einem Widerstand 35 zwischen die Pole der Ver­ sorgungsspannung geschaltet. Der Ausgang des Schalters 31 ist über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 36 und einer Diode 43 mit dem Steuerausgang 37 ver­ bunden, der zu dem Antrieb des Magnetbandes 12 führt.

Parallel zu der Reihenschaltung aus dem Schalter 31 und der Leuchtdiode 34 liegt eine Reihenschaltung aus einem weiteren elektronischen Schalter 38 in Form eines Tran­ sistors und einer Leuchtdiode 39. Die Steuerelektrode des Schalters 38 ist über einen Widerstand 40 mit dem höchstwertigen Ausgang "128" des Zählers 26 verbunden. In der oberen Zählhälfte des Zählers 26 (vom Zähler­ stand "128" bis zum Zählerstand "255") wird hierdurch der Schalter 38 leitend gesteuert. Der Schalter 31 wird in der unteren Zählhälfte (vom Zählerstand "1" bis zum Zählerstand "127") leitend geschaltet. Beim Zählerstand "000..." sind beide Schalter 31 und 38 gesperrt, so daß keine der Leuchtdioden 34, 39 leuchtet. Wenn der Tran­ sistor 31 leitend ist, verbindet er den Steuerausgang 37 über die Diode 43 und den Widerstand 36 mit Masse, so daß aus dem an den Steuerausgang 37 angeschlossenen (nicht dargestellten) Steuerkreis Strom nach Masse ab­ geleitet wird. Ist andererseits der Transistor 38 lei­ tend, so wird über die Diode 42 und den Widerstand 41 das positive Potential des Ausgangs "128" an den Steuerausgang 37 gelegt.

Der Ausgang der höchstwertigen Stelle des Zählers 26 ist ferner über den Widerstand 41 mit dem Steuerausgang 37 verbunden. Die an den Steuerausgang 37 angeschlosse­ ne Antriebsschaltung nimmt den ihr über den Widerstand 36 oder über den Widerstand 41 zufließenden oder ab­ fließenden Strom auf und erkennt anhand der Polarität, ob der Antrieb beschleunigt oder verzögert werden muß. Wenn der Schalter 31 leitend ist, muß der Antrieb schneller laufen, und wenn der Schalter 38 leitend ist, muß der Antrieb langsamer laufen. Anstelle des einzigen Steuerausgangs 37 können auch zwei getrennte Steueraus­ gänge für "schneller" und "langsamer" vorgesehen sein. Bei einem gemeinsamen Steuerausgang 37 ist mit dem Widerstand 41 eine Entkopplungsdiode 42 in Reihe ge­ schaltet.

In Abhängigkeit davon, welcher Transistor 31 oder 38 leitend ist, wird der Steuerkreis zur Regelung des Tonbandmotors entweder mit negativem oder positivem Potential verbunden. Für den Fall des Synchronlaufs (alle acht Stellen des Zählers 26 sind "0") ist die gesamte dem Zähler 26 nachgeschaltete Schaltung strom­ los, so daß keine Änderung der Geschwindigkeit des Tonbandgerätes erfolgt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Synchronisierung zweier in Impulse aufgelöster Bewegungen durch Steuerung des An­ triebs der einen Bewegung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der anderen Bewegung, bei welcher die Impulse beider Bewegungen in einer differenz­ bildenden Zähleinrichtung verarbeitet werden, aus deren Ausgangssignal das Steuersignal für den An­ trieb erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung ein Vorwärts-/Rückwärts- Zähler (26) ist, der an seinem Vorwärts-Eingang (E _u) Impulse der einen Bewegung und an seinem Rückwärts-Eingang (E _d) Impulse der anderen Be­ wegung empfängt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß je ein Impulsgeber (11, 13) für jede der Bewegungen eine bistabile Kippstufe (FF 1, FF 2) steuert, daß die Ausgänge der Kippstufen jeweils mit einem steuerbaren Speicher (22, 23) verbunden sind, daß die Speicher von einem Taktgeber (24) derart gesteuert sind, daß zu jedem Zeitpunkt nur einer der Speicher (22, 23) geladen werden kann, und daß die gespeicherten Signale zum Ansteuern des Zählers (26) und zum Rücksetzen der betreffen­ den Kippstufe (FF 1, FF 2) benutzt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Steuersignale für "schneller" und "langsamer" jeweils von verschiedenen elektro­ nischen Schaltern (31, 38) erzeugt werden, daß der eine Schalter (38) nur von dem höchstwertigen Bit des Zählers (26) leitend gesteuert wird, während der andere Schalter (31) von den übrigen Bits des Zählers (26) leitend gesteuert und von dem höchst­ wertigen Bit zwangsweise gesperrt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder der elektronischen Schalter (31, 38) mit einem Anzeigeelement (34, 39) in Reihe geschal­ tet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder der steuerbaren Speicher (22, 23) aus einem RC-Glied (19, 20) besteht, dessem Kon­ densator 20 ein von dem Taktgeber (24) gesteuerter Transistor (21) parallelgeschaltet ist.