Сергей Перелыгин, студент гр. 613 (ФАВТ)

Метод стабилизации скорости движения киноплёнки
в телекинопроекторе

Среди общедоступной цифровой аппаратуры всё большее распространение получают телекинодатчики (фильм-сканеры), дающие возможность преобразовать записи на киноплёнках в цифровой вид. Нередко появляется и необходимость в просмотре на экране архивных киноплёнок, разумеется, в реальном времени. В ходе сканирования или проекции приходится иметь дело с киноплёнками, непригодными для воспроизведения в обычной кинопроекционной аппаратуре по причине их износа и хрупкости. Представляя ценность для владельцев и являясь уникальным историческим материалом, такие киноплёнки требуют осторожное обращение. В частности, их нельзя подвергать сильному и резко изменяющемуся механическому воздействию. Для этого необходимо обеспечить непрерывность работы механизма транспортирования и высокую стабильность движения киноленты относительно ПЗС-матрицы. Следователь-но, к движущим механизмам перечисленных устройств предъявляются особые требования.
В современной выпускаемой и разрабатываемой цифровой аппаратуре нашли широкое применение бесколлекторные микродвигатели постоянного тока. Их можно отнести к группе синхронных микродвигателей ввиду равенства средней частоты вращения ротора и частоты вращения поля статора. Однако, несмотря на постоянство средней частоты вращения ротора, даже в трёхфазном синхронном двигателе переменного тока имеют место колебания мгновенной частоты вращения, вызванные различными возмущающими воздействиями, что выражается отклонением фазы ротора относительно фазы поля статора. В бесколлекторном же двигателе управление вращением ротора осуществляется периодическими импульсами, что само по себе является возмущающим воздействием и неизбежно приводит к дополнительным колебаниям мгновенной частоты вращения. Очевидно, что в механизмах, использующих синхронный двига-тель, в котором предельно важна точность мгновенного углового положения ротора (лазерные записывающие устройства, фильм-сканеры, телекинопроекторы), допустимое отклонение фазы не должно превышать нескольких долей угловой минуты. Это обстоятельство становится ограничивающим фактором на пути обеспечения непрерывности движения киноплёнки в телекинопроекторе при сканировании и просмотре в реальном времени. Для устранения подобного рода сложностей в блок управления двигателем вводится система автоматической стабилизации частоты вращения с высокой точностью. Используя необходимые датчики, она сравнивает мгновенное значение фазы поля статора с мгновенным угловым положение ротора, затем формирует сигнал ошибки и воздействует им по цепи обратной связи на фазу питающего напряжения двигателя. Рассматривая двигатель как колебательное звено второго порядка, можно показать, что введение коэффициентов передачи обратной связи вызывает изменение параметров колебательного звена и, как следствие – изменение амплитуды, частоты и коэффициента затухания колебаний фазы ротора.
В работе показано влияние коэффициентов передачи обратной связи (по пропорциональному усилению сигнала ошибки, а также его первой и второй производной) на амплитудно-частотную характеристику двигателя, представлены аналитические выражения, характеризующие параметры и характеристики колебательного звена для импульсного и периодического возмущающего воздействия, получен алгоритм нахождения оптимального соотношения между коэффициентами передачи обратной связи в соответствии с требованиями к точности стабилизации, составлена программа, позволяющая применить перечисленные операции к расчёту двигателей с произвольными параметрами соответствующего колебательного звена.
Ввиду широкого применения бесколлекторных двигателей в цифровой технике их изучение и усовершенствование представляется весьма перспективным. Поэтому исследования, проведённые в ходе научной работы, могут сыграть положительную роль при дальнейшем развитии современной кино-и телевещательной аппаратуры и решить некоторые задачи, стоящие сегодня перед цифровым кинематографом.