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An Wechselstromnetze verschiedener Spannung und Frequenz: anschließbarer
Laufbildprojektor Die Erfindung betrifft einen Laufbildprojektor mit Einphasen-Induktionsmotor,
der an Stromnetze mit unterschiedlichen elektrischen Werten anschließbar ist.
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Die Stromnetze, welche die Bevölkerung Europas und der Welt mit elektrischer
Energie versorgen, sind bekanntlich nicht einheitlich. Sie differieren in der Spannungshöhe
und, soweit es Wechselstromnetze sind, auch in der Frequenz. Am häufigsten vorkommend
sind Wechselstromnetze mit folgenden elektrischen Werten: 220 V/50 Hz, 110 V/50
Hz, 117 V/60 Hz.
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Es ist nun nicht ohne weiteres möglich, ein Gerät, das mit einem für
eine bestimmte Wechselspannung gebauten Motor ausgerüstet ist, ohne größeren Umbau
an einem anderen als dem vorgesehenen, Netz zu betreiben. Besonders Geräte, bei
denen es auf eine konstante Drehzahl der Motorwelle ankommt, wie z. B. Laufbildprojektoren,
erfordern eine genaue Beobachtung ihrer elektrischen Daten: Laufbildprojektoren
sind in der Regel mit Einphasen-Induktionsmotoren ausgerüstet, deren Drehzahl direkt
frequenzabhängig ist. So ergibt sich beispielsweise bei Verwendung eines für 50
Hz ausgelegten Motors an einem 60-Hz-Netz eine Erhöhung der Drehzahl um etwa 20
%, während das Drehmoment um etwa 10 °/o sinkt.
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Neben dem Ausgleich der unterschiedlichen Spannungen sind daher besondere
Maßnahmen zur Konstanthaltung der Drehzahl erforderlich. Daher bestand die Aufgabe,
einen Einphasen-Induktionsmotor in einem Laufbildprojektor so zu schalten bzw. ihn
mit einem nachgeschalteten Getriebe zu versehen, daß er ohne Umbau und mit einem
Minimum an Handgriffen an jedes der drei genannten Netze anschließbar ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein beim Umschalten
von 50-Hz- auf 60-Hz-Betrieb zu betätigendes Stellmittel zur gleichzeitigen gemeinsamen
Umschaltung des übersetzungsverhältnisses eines die Motorwelle mit der Königswelle
kuppelnden Getriebes sowie der Sekundäranschlüsse eines Speisetransformators für
den Motor und der Schaltung eines dem Motoren-Kondensator parallel geschalteten
zweiten Kondensators vorgesehen ist. Dabei kann mit dem Stellmittel ein weiterer
Schalter zur primärseitigen Umschaltung des Speisetransformators steuerbar sein,
die aber auch selbsttätig mittels eines spannungsabhängigen Relais und eines von
diesem gesteuerten Doppelschalters bewirkt werden kann.
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Ein erfindungsgemäß ausgerüsteter Laufbildprojektor ist ohne Rücksicht
darauf, ob es sich um ein 220-V-/50-Hz- oder um ein 110-V-/50-Hz-Netz handelt, vom
Benutzer ohne besonderen Handgriff an das Netz anschließbar. Die erforderliche Umschaltung
erfolgt automatisch durch das eingebaute, spannungsabhängige Relais.
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Lediglich, wenn sich außer der Spannung auch die Frequenz ändert -
wie das z. B. bei Anschluß des Gerätes an das amerikanische Netz der Fall wäre -,
ist ein zusätzlicher Handgriff, nämlich die Betätigung des Stellmittels, erforderlich.
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Als dem Motor nachgeschaltetes Getriebe ist erfindungsgemäß ein Keilriemengetriebe
vorgesehen, dessen Keilriemen auf einer Seite zwischen zwei in an sich bekannter
Weise in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbaren Riemenscheibenhälften
läuft. Die unterschiedliche Riemenspannung wird durch eine Spannrolle ausgeglichen.
Es sind ferner Mittel vorgesehen, die den Abstand der beiden Riemenscheibenhälften
und damit die Übersetzung in Abhängigkeit von der Stellung des Frequenzstellmittels
ändern, wodurch der bei der Änderung der Frequenz auftretende Drehzahlunterschied
kompensiert wird. Für diese Mittel können in jedem Frequenzbereich entweder je eine
oder je zwei Stellungen vorgesehen sein. Das bedeutet, daß im ersteren Fall der
Laufbildprojektor stets mit einer konstanten Bilderzahl pro Sekunde läuft, während
er im letzteren Fall
wahlweise auf zwei Bildfrequenzen, z. B.. .18.
und 24, einstellbar ist.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt. Esi zeigt Fig.1 einen Projektor in schematischer Darstellung in Frontalansicht,
Fig. 2 eine schematische Ansicht der Rückseite des Projektors bei abgenommener Rückwand,
Fig. 3 und 4 Schaltbilder des Motors in zwei verschiedenen Ausführungsbeispielen,
Fig.5 eine perspektivische Darstellung des Keilriemengetriebes mit Frequenzstellmittel,
eingerichtet für eine konstante Bildfrequenz, Fig.6 eine perspektivische Darstellung
des Keilriemengetriebes mit Frequenzstelhnittel, eingerichtet für zwei Bildfrequenzen.
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In Fig.1 trägt das Gehäuse 1 eines Laufbildprojektors ein Projektionsobjektiv
2 vor einem Lampengehäuse 3. Zwischen letzterem und dem Objektiv 2 sind eine Filmführungsbahn
4 und eine Bildfensterplatte 5 angeordnet. Oberhalb und unterhalb des Objektivs
2 liegen zwei Filmtransportrollen 6 und 7, die den von einer Vorratsspule 8 kommenden
Film 9 transportieren und ihn über die Filmführungsbahn 4
der Aufwickelspule
10 zuführen.
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Die Filmtransportrollen 6 und 7 sowie eine vor der Filmführungsbahn
umlaufende Sektorenblendell und ein Greifer 18 werden von einem Motor 13 über eine
Königswelle 14 angetrieben.
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Motor 13 und Welle 14 sowie weitere Bauteile sind in Fig.1 zur allgemeinen
Orientierung gestrichelt eingezeichnet. Ihre genaue Lage ist aus Fig.2 zu ersehen.
Dort ist erkennbar, daß die Welle13a des Motors 13 mittels eines Riemens 15 mit
der Königswelle 14 getrieblich verbunden ist. Mit letzterer fest verbunden sind
zwei Schnecken 16 und 17. Schnecke 16 treibt ein Zahnrad 10a, das über eine Friktionskupplung
mit der Aufwickelspule 10 zusammenwirkt, während Schnecke 17 mit zwei Zahnrädern
6a, 7a kämmt, welche die Transportrollen 6 und 7 antreiben. Mit der Königswelle
14 ist ferner die Sektorenblende 11 fest verbunden, deren Nabe 11a eine Steuerkurve
11b trägt, die bei umlaufender Königswelle 14 in an sich bekannter und daher nicht
näher erläuterter Weise einen Greiferarm 18 bewegt. Auf den Greiferlg bzw. auf dessen.
Führungstei118a wirkt in ebenfalls bekannter Weise ein auf einer Welle 19a sitzender
Exzenter19 ein. Eine Verstellung des Exzenters 19 durch Betätigung eines Rändelknopfes
20 bewirkt eine Höhenverstellung der Arbeitsstrecke der Greiferspitze. Diese Einrichtung
dient der Bildstrichverstellung bei der Projektion.
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Die getriebliche Verbindung zwischen dem Motor 13 und der Königswelle
14 besteht aus einer einstückigen, mit der Motorwelle starr verbundenen, kleinen
Riemenscheibe 13b, dem schon erwähnten Riemen 15 und einer großen zweistückigen
Riemenscheibe 21a, 21b. Die Riemenscheibenhälfte 21a sitzt fest auf der Königswelle
14, auf der auch die Riemenscheibenhälfte 21b, allerdings axial beweglich, angeordnet
ist.
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Die einander zugekehrten Seitenflächen .der Riem2nscheibenhälften
verlaufen unter einem dem Flankenwinkel des Keilriemens entsprechenden Winkel zueinander.
Beide Riemenscheibenhälften sind durch Stifte 22 miteinander verbunden, die in der
Riemenscheibenhälfte21a fest eingelassen sind und lose in entsprechende Löcher 21c
in der Riemenscheibenhälfte 21b eingreifen. Die verbreiterten Köpfe 22a der Stifte
22 begrenzen die Axialbewegung der losen Riemenscheibenhälfte 21b nach einer Seite.
Die Bewegungsbegrenzung nach der anderen Seite ist durch die feste Riernen:scheibenhälfte21a
selbst gegeben. Über die Stifte 22 erfolgt auch die Mitnahme der losen Riemenscheibenhälfte
21 b bei der Drehung der Königswelle 14.
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Zu dem beschriebenen Riemengetriebe gehören ferner eine Spannrolle
23 (Fig. 2 und 5) mit Spannrollenarm 24 und ein Schalthebe125. Letztere sind mit
einer Nockenwelle 26 fest verbunden, die im Gehäuse 1 und einem Lagerbock 27 drehbar
gelagert ist. Auf der Nockenwelle 26 sitzen außerdem zwei Nokkenscheiben 28ä, 28b,
die zwei Mikroschalter 29a, 29b steuern. Die Nockenwelle 26 dient der Umstellung
des Projektors von 50-Hz- auf 60-Hz-Betrieb und führt sowohl die mechanische Umschaltung
des Riemengetriebes als auch durch Betätigung der Mikroschalter 29a und 29b die
erforderliche elektrische Umschaltung durch. Die mechanische Getriebeumschaltung
erfolgt durch den Schaltarm 25, der in, einer seiner Schaltstellungen die bewegliche
Riemenscheibenhälfte21b gegen die feste Riemenscheibenhälfte 21a drückt, während
er in seiner anderen Schaltstellung nicht auf die Riemenscheibenhälfte 21 b einwirkt.
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Letztere bewegt sich dann unter dem Druck des Riemens 15 von der festen
Riemenscheibenhälfte21a fort, -soweit es die Stifte 22 zulassen.
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Für die Nockenwelle 26 können mehrere Betriebsstellungen vorgesehen
sein, je nachdem, ob der Projektor nur für eine oder für mehrere Bildfrequenzen
gebaut ist (z. B. 18 und 24 Bilder pro Sekunde).
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In Fig. 2 sind ferner außer dem Motor 13 weitere elektrische Bauteile,
wie z. B. der Anschlußstecker 33, der Transformator 34, das Relais 35 und die Kondensatoren49
und 50, dargestellt, deren elektrische Schaltung aus der Fig.3 ersichtlich ist.
Die Primärwicklung des Transformators 34 hat drei Anschlußklemmen: für den. Null-Leiter,
für 110V und 220V. Von einem Pol 33 a des Anschlußsteckers 33 geht eine Leitung
37 direkt zur Null-Klemme des Transformators 34, während: vom zweiten Pol 33b je
eine Leitung 38, 39 über einen Doppelschalter 40, 41 zur 110-V-Klemme und
zur 220-V-Klemme des Transformators läuft. Der Doppelschalter 40, 41 wird von einem
spannungsabhängigen Relais 35 betätigt. Letzteres ist zwischen die beiden Pole 33a,
33b des Anschlußsteckers 33 geschaltet.
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Sekundärseitig hat der Transformator 34 fünf Abgriffe. Zwei von ihnen
führen zu einer Niederspannungslampe 43, während die restlichen drei für den Motorbetrieb
bestimmt sind. Der Null-Leiter 44 verläuft dabei direkt zu demEinphasen-Induktionsmotor
13, während die von der 180-V-Klemme kommende Leitung 45 bzw. die von der 200-V-Klemme
kommende Leitung 46 über einen Umschalter 29a und einen zweiten Umschalter 48 zum
Motor 13 führen. Der Umschalter 29 a schaltet den Motor 13 dabei entweder an die
180-V-Leitung 45 oder an die 200-V-Leitung 46 an, während der Umschalter 48 bei
Betätigung eine Umschaltung der Drehrichtung der Motorwelle bewirkt. Zwischen die
Statorwicklungen des Motors 13 ist in bekannter Weise ein: der Phasenverschiebung
des Stromes dienender Kondensator 49 geschaltet, dem ein zweiter Kondensator 50
parallel geschaltet werden kann. Diese Parallelschaltung wird
durch
einen Schalter 29 b bewirkt, der zusammen mit dem Umschalter 29a von der Nockenwelle
26 betätigt wird.
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Bei Verwendung eines Speisetransformators, der primärseitig für 110
Volt ausgelegt ist, kann die gezeigte Schaltung ,mit spannungsabhängigem Relais
ebenfalls mit Vorteil zur Zuschaltung eines entsprechenden Vorwiderstandes verwendet
werden.
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Die elektrischen Bauelemente und die mechanischen Getriebeteile arbeiten
in ihrer Funktion wie folgt zusammen: Soll das Gerät z. B. an ein Wechselstromnetz
mit 220 V/50 Hz angeschlossen werden, so muß sich der Benutzer zunächst vergewissern,
daß die Nockenwelle 26 entsprechend 50 Hz eingestellt ist.
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Durch die Einstellung der Nockenwelle 26 auf die 50-Hz-Marke wird
der Motor 13 mittels des Umschalters 29a an die 180-V-Leitung 45 angeschlossen.
Gleichzeitig wird der Schalter 29b geschlossen, d. h., der Kondensator 50 wird dem
Kondensator 49 parallel geschaltet. In dieser Stellung der Nockenwelle 26 wirkt
der Schaltarm 25 nicht auf die lose Riemenscheibenhälfte 21 b ein.
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Letztere bewegt sich- daher unter dem Zug des Riemens 15 in axialer
Richtung in eine Stellung, die von den Köpfen 22a der Stifte 22 begrenzt wird. In
den sich dadurch zwischen der festen und der losen Riemenscheibenhälfte 21a und
21b verbreiternden Spalt 52 rutscht der Riemen 15 ein, soweit es seine Dicke zuläßt,
d. h., der Riemen rutscht ein bis zu einem bestimmten, die Übersetzung des Getriebes
bestimmenden Durchmesser. Das sich aus dem an den Riemenscheibenhälften 21a, 21b
wirksam werdenden kleineren Durchmesser ergebende Spiel des Riemens 15 wird durch
die Spannrolle 23 ausgeglichen, die bei Einstellung der Nockenwelle 26 auf die 50-Hz-Marke
gegen den Riemen gedrückt wird.
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Wird der Projektor nach erfolgter Einstellung der Nockenwelle 26 an
das Netz angeschlossen, so erfolgt die an der Primärseite des Transformators 34
nötige Schaltung auf 220 V automatisch. Das zwischen die Pole 33a und 33b
des Anschlußsteekers 33 geschaltete Relais 35 ist spannungsabhängig, d. h., es zieht
bei einer Spannung von etwa 220 V an. Dabei öffnet es den Schalter40 in der 110-V-Leitung38
und schließt den Schalter 41 in der 220-V-Leitung 39. Der Projektor ist damit
auf einen Anschlußwert von 220V/50 Hz Wechselspannung eingestellt.
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Wird nachfolgend das Gerät beispielsweise an ein 110-V-/50-Hz-Netz
angeschlossen, sind keinerlei besondere Handgriffe des Benutzers erforderlich. Die
Anpassung an 110 V geschieht dadurch, daß das Relais 35 in diesem Fall nicht genügend
Spannung erhält und daher nicht anzieht.
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In diesem Zustand ist der Schalter40 geschlossen und verbindet den
Pol33b des Anschlußsteckers33 mit der 110-V-Klemme des Transformators
34. Der Schalter 41 ist geöffnet.
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Die gleiche primärseitige Schaltung des Transformators 34 wird bewirkt,
wenn das Gerät an ein 117-V-/60-Hz-Netz angeschlossen wird. Sowohl bei Anschluß
an ein 110-V- als auch an ein 117-V-Netz wird die verfügbare Spannung auf der Primärseite
an die 110-V-Klemme gelegt. Dadurch tritt bei der Projektion unter Benutzung eines
117-V-Netzes ein Unterschied in der Bildfrequenz auf. Dieser ist jedoch vernachlässigbar
gering und kann zudem bei der Bemessung des Getriebes berücksichtigt werden. Vor
Anschluß des Gerätes an ein 117-V-/60-Hz-Netz ist vom Benutzer die Nockenwelle 26
auf die 60-Hz-Marke einzustellen. Damit werden folgende Funktionen ausgeführt: Erstens
wird der Umschalter 29a betätigt, der den Motor 13 an die 200-V-Leitung 46 anschließt,
gleichzeitig wird der Schalter 29b geöffnet, d. h., der Kondensator 50 wird abgeschaltet.
Der Motor 13 muß bei 60-Hz-Betrieb an eine etwas höhere Spannung als bei 50-Hz-Betrieb
angelegt' werden, um das sonst um etwa 10 % sinkende Drehmoment wieder auszugleichen.
Bei höherer Frequenz wird jedoch zur Phasenverschiebung nur eine geringere Kapazität
des Kondensators benötigt, welch letzterer Umstand durch die Abschaltung des Kondensators
50 berücksichtigt Ist.
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Zweitens wird der Schaltarm 25 gegen die lose Riemenscheibenhälfte
21b gedrückt und gleichzeitig die Spannrolle 23 mit Spannrollenarm 24 vom Riemen
15 abgehoben. Der vom Schaltarm 25 auf die Riemenscheibenhälfte 21b ausgeübte Druck
verschiebt diese längs der Königswelle 14, bis sie an der festen Riemenscheibenhälfte
21a anliegt. Dadurch ist der Spalt 52 enger geworden, und der Riemen 15 läuft nunmehr
auf einem Kreisumfang größeren Durchmessers. Dieser Durchmesser ist jetzt für das
übersetzungsverhältnis bestimmend, das ungefähr 20 % höher liegt als bei Einstellung
der Nockenwelle 26 auf die 50-Hz-Marke.
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Sind an dem Projektor mehrere, z. B. zwei Bildfrequenzen einstellbar,
so müssen für die Nockenwelle 26 statt zwei vier Schaltstellungen vorgesehen sein,
nämlich zwei für 50-Hz-Betrieb und zwei für 60-Hz-Betrieb. Fig. 6 stellt das Riemengetriebe
eines Projektors dar, der zum wahlweisen Betrieb mit zwei Bildfrequenzen vorgesehen
ist. Spannrollenarm 24' und Schaltarm 25' sind hier nicht fest mit der Nockenwelle
26 verbunden, sondern sind auf einer zusätzlichen Achse 30 drehbar gelagert. Beide
sind als zweiarmige Hebel ausgebildet, deren einer Arm 24'a und 25'a auf
je einer Radialkurvenscheibe 32, 32 a gleitet und an deren anderem Arm 24'b und
25'b je eine Feder 31 und 31a angreift. Den vier Schaltstellungen entsprechen vier
Stellungen des Schaltarmes 25' und damit vier Stellungen der losen Riemenscheibenhälfte
21 b. Der Schaltarm 25' ist an seinem unteren Ende mit einem schräg zur Königswelle
14 stehenden Lappen 25'a versehen, der in den einzelnen Schaltstellungen
nach Art eines Keiles oder einer schiefen Ebene mehr oder weniger stark gegen die
lose Riemenscheibenhälfte 21 b drückt und diese in vier verschiedenen Stellungen
festhält. Daraus ergeben sich vier verschiedene Übersetzungsverhältnisse, die auf
die verwendete Frequenz und die gewünschte Bildzahl pro Sekunde abgestimmt sind.
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Zusammen mit dem Schaltarm 25' nimmt auch der Spannrollenarm 24' vier
verschiedene Stellungen ein, die dem bei der jeweiligen Übersetzung vorhandenen
Spiel des Riemens 15 angepaßt sind.
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Schaltarm 25' und Spannrollenarm 24' können auch bei diesem Ausführungsbeispiel
fest mit der Nockenwelle 26 verbunden sein. Allerdings wird dann der Schaltweg von
Schaltstufe zu Schaltstufe sehr gering. Daher ist es zweckmäßiger, beide Arme über
besondere Radial-Kurvenscheiben 32, 32a zu verstellen, deren Anstieg .so gewählt
ist, daß der Benutzer eine ausreichend große Drehbewegung (z. B. 9'0°) an der Nockenwelle
26 ausführen muß, um mit
Sicherheit von einer Bildfrequenz auf eine
benachbarte umzuschalten. Dabei ist die Stellung der Nockenscheiben 28a und 28b
der Stellung der Radialkurven 32, 32a so zugeordnet, daß die elektrische Umschaltung
bei Verdrehung der Nockenwelle 26 von der Einstellung 60 Hz/18 Bilder/Sekunde auf
die Einstellung 50 Hz/24 Bilder/Sekunde erfolgt.
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Fig.4 zeigt den Schaltplan eines weiteren, allerdings stark vereinfachten
Ausführungsbeispieles. Ein Gerät dieser Art ist nur dazu bestimmt, wahlweise an
ein Netz mit 220 V/50 Hz und an ein Netz mit 117 V/60 Hz angeschlossen zu
werden. Es unterscheidet sich von dem in Fig.3 dargestellten im wesentlichen dadurch,
daß im Primärstromkreis des Transformators 34' das spannungsabhängige Relais eingespart
ist. Da mit einer Spannungsänderung bei diesem Gerät auch immer eine Frequenzänderung
verbunden ist, muß bei Umschaltung in jedem Fall die Nockenwelle 26 betätigt
werden. Der Spannungsumschalter 60 des Primärstromkreises ist daher ebenfalls von
der Nockenwelle 26 betätigbar gemacht und wird von dieser zusammen mit den übrigen
elektrischen Schaltmitteln und dem Getriebe geschaltet. Dadurch wird, bei allerdings
begrenzter Verwendungsmöglichkeit des Gerätes, eine Verbilligung erreicht.