Устройство для фотографирования равномерно ускоренных моделей Советский патент 1987 года по МПК G03B15/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизации физических экспериментов в системах исследования движущихся объектов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройсва за счет последовательного фотогрфирования ускоренных моделей в N раноудаленных сечениях траектории пол та.

На чертеже приведена функциональная структурная схема устройства.

Устройство содержит три датчика 1-3 пол ожения движущихся моделей, ф тоаппараты 4-4 с затворами, импульсные источники излучения с затворами, два реверсивных время- импульсных преобразователя 6 и 7, клавизцный регистр 8, два регистра 9 и 10 хранения, запоминающее устройство (ЗУ) 11, две цифровые схемы

12и 13 сравнения, двоичный счетчик 14 адреса, два дешифратора 15 и 16, элемент 17 задержки, логический элемент ИЛИ 18, сумматор 19, шину 20 тактовых импульсов, шину 21 режима работы, входы 22 и 23 прямого преобразования, входы 24 и 25 обратного преобразования, вход 26 остановки преобразования, входы 27-31 обнулен шину 32 начальной установки, входы 33-36 приема, информационные входы 37-40, вход 41 обращения к ЗУ, вход 42 и 43 разрешения работы схем 12 и

13сравнения, разрещающие входы 44 и 45, входы 46 и 47 адреса, входы и закрытия и открытия затворов фотоаппаратов 4 -4 , входы 50 -50 управления затворами импульсных источников 5-5 , входы

5l -5l

управления импульсными истониками излучения, счетный вхо 52, вход 53 режима работы ЗУ, шину 54 импульсов записи, выход 55 переполнения и входы 56 и 57 синхроимпульсов.

Выходы датчиков 1-3 подключены к соответствующим входам 22, 24, 26 и 23, 25 реверсивных преобразователей 6.и 7, к второму входу элемента ИЖ 18, к входам 42 и 43 схем 12 и 13 сравнения и к входам 35 и 36 регистров 9 и 10, шина 32 начальной утановки соединена с входами 27-31 онуления, шина 20 тактовых импульсов -соединена с входами 56 и 57 синхро

импульсов, шина 54 импульсов записи положения; 1 Ij

соедйнена с третьим входом элемента ИЛИ 18, выход которого соединен с

входом 41 обращения, шина 21 режима

5

О

-5 дом

0

5

подключена к входу 53 режима работы ЗУ, выходы разрядов преобразователя 6 подключены к второй группе входов сумматора 19, выходы которого подключены к соответствующим информационным входам 40 регистра 9 хранения, разрядные выходы которого подключены к первой группе входов сумматора 19 и первой группе разрядных входов схемы 12 сравнения, выход которой соединен с входом 33 приема, первым вхо- злемента 11ПИ 18, счетным входом 52 счетчика 14, входом 34 приема в регистр 9 и входом 44 разрешения дешифратора 15, выходы разрядов преобразователя 7 подключены к соответст0 вующим информационным входам 38 регистра 10 хранения, к второй группе разрядных входов схемы 12 сравнения и к первой группе разрядных входов схемы 13 сравнения,вькод которой подключен к разрешающему входу 45 дешифратора 16, разрядные выходы регистра 10 хранения подключены к информационным входам 37 преобразователя 7, выходы разрядов клавишного .регистра 8 подключены к информационным входам 39 запоминающего устройства 11, разрядные вькоды которого подключены к второй группе входов схемы 13 сравнения, разрядные выходы счетчика 14

5 подключены к адресным входам 46 и 47 дешифраторов 15 и 16, выходы дешифратора 15 соединены с соответст- вуюв1ими входами управления затворами источников 5 выходы дешифратора 16 соединены с соответ- ствуюпшми входами 5г -5 управления запуском источников 5 -5 , входами открытия затворов фотоаппаратов 4-4 и входами закрытия затворов фотоаппаратов предыдущего сечения, вход элемента 17 задержки подключен, к N-му выходу дешифратора 15, а выход соединен с входом 48 закрытия затвора N-ro фо0 тоаппарата 4 ,

На чертеже приняты следуюгр е обозначения: 1р - расстояние между первым 1 и вторым 2 датчиками положе, п

ния;

0

5

5

и вторым l - расстояние между вторым 2

-о и третьим 3 датчиками положения; 1 расстояние между первым сечением фотографирования и третьим датчиком

1

м

Дьрасстояния между соседними сечениями фотографирования.

Устройство работает следующим образом.

Принцип работы устройства основан на предположении постоянства ускорения модели на исследуемом участке l + Ig + 1, + Ig +...+ 1 траектории движения. При линейном изменении скорости модели на участке 1 с постоянным ускорением А значение скорое ти V в момент времени t определяется как V А t + Уд , где V - начальное значение скорости. Время пролета участка I,- можно записать через время пролета соседних y4acTKOB:t t + at.; t, t, t.

-0 t, .„

Ч + At, ; t t + itg ; ..., u, . tf4i + At., ; t, t + At. предположении равенства участков 1.

1

1 можно полог

1. ч

жить, что время пролета пар соседних участков отличается на одно и то же

время, т.е. ut At

а

4t . Таким образом, определяя разность времени &t пролета участков 1 д и 1|| и уменьшая на эту разност время пролета , можно задать момент t

tp - ut пролета моделью

первого сечения фотографирования, в который вырабатывается импульс на вход 50 управления затвором источника 5 излучения. Моменты t пролета моделью других сечений фотографиро- вания можно задавать, уменьшая на at,- время пролета t преды, дущего участка 1., : t., - л t Учитывая, что разность времен пролета л t соседних участкоз постоянна

.вдоль всей трассы исследования, моменты t пролета моделью i-ro сечения относительно момента пролета предыдущего (i-l)-ro сечения фотографирования можно записать через время пролета между вторым 2 и третьим 3 датчиками положения: t- t 10

- 1 -At,.

Время tp пролета моделью между датчиками 2 и 3 вычисляется при прямом преобразовании на реверсивном преобразователе 7 и заносится на ре-, гистр 10 хранения, на котором хранится в течение всего эксперимента. При пролете моделью очередного исследуе- мого сечения вырабатьшается импульс на выходе схемы 12 сравнения, которы поступает на вход 33 приема в преоб

5

O f5

0

5

30

35

50

разователть 7 и записывает в .него зна-. чение t иэ регистра 10. После пролета моделью датчика 3 положения Преобразователь 7 в течение дальнейшего эксперимента находится в режиме обратного преобразования. Вычисление

t , разности времен пролета At- i At

вьтолняется на сумматоре 19-и регистре 9 хранения. При этом разность времен пролета &.t вычисляется на преобразователе 6.

Перед началом эксперимента определяют задержку срабатьгоания каждого импульсного источника излучения tjg. - это время от подачи управляющего импульса на запуск лампы излучателя, после которого можно производить фотографирование. Полагая дискретность (период тактовых импульсов) прямого и обратного преобразований Т равными, выражают измеренные -jdAi ° единицах Т и в двоичном коде устанавливают на клавишном регистре 8. На шине 21 устанавливают режим Запись, и при подаче одиночных импульсов по шине 54 выполняется последовательное занесение t-jg. ЗУ 11.

Выработка управляющего импульса на запуск импульсного источника излучения происходит последовательно по выходам дешифратора 16 через время t относительно момента пересечения моделью третьего датчика 3 (для i 1) или предыдущего сечения фотографирования (для i 2): t - t . При этом время задержки срабатывания tj.- считывается из ЗУ 1 1 и поступает на схему 13 сравнения.

Учитывая возможность засветки пленки при срабатывании соседних источников излучения, Б состав фотоап/1 / f

паратов ч - 4 введены затворы, которые последовательно открываются при приближении модели и закрываются после пересечения моделью соответ- ствующего сечения исследования при подаче управляющих импульсов по входам 49 и . ,.

Перед началом эксперимента на шине 21 устанавливается режим Измерение и по шине 32 начальной установки подается импульс, который обнуляет содержимое ре.версипмых времяим- пульсных преобразователей 6 и 7, ре- регистра 9 хранештя, регистра адреса ЗУ 11 и двоичного счетчика 14 адреса.

При пересечении моделью плоскости первого 1 датчика в реверсивный преобразователь 6 по входу 22 прямого преобразования поступает импу.пьс, инициирующий прямое преобразование таким образом, что тактовые импульсы с периодом поступают на вход прямого счета. Одновременно импульс от датчика 1 поступает через элемент ИЛИ 18 на вход 41 обрагчения к ЗУ 11, по которому происходит считывание зоА1 источника 5 и это значение устанавливается на разрядных выходах ЗУ и подается на схему 13 сравнения.

При пересечении моделью плоскости датчика 2 к реверсивному преобразователю 6 по входу 24 поступает им- .пульс, инициирующий обратное преобразование, К этому моменту в преобразователе 6 сформирован двоичный код 5 характеризузопщй время tj, пролеfO

42 и A3 на схемы 12 и 13 сравнени разрешая выполнение сравнения код

В момент совпадения состояний времяимпульсного преобразователя и информационных выходов ЗУ 11 сх ма 13 сравнения по выходу вырабат вает импульс, поступающими на разр шаюи1ий вход 45 дешифратора 6. Пр этом на первом выходе дешифратора вырабатывается импульс, поступающ на вход 51 запуска первого импул ного источника 5 j инициируя проц накачки, хотя модель находится

до исследуемого сечения, а также t S i

пульс поступает на вход 49 , откр вает затвор фотоаппарата 4 , подг тавливая его к съемке,

В момент совпадегшя состояний времяимпульсного преобразователя и регистра 9 хранения схема 12 ср нения по выходу вырабатывает импу поступающий на разрешающий вход 4 дешифратора 15 При этом на перво выходе дешифратора 15 вырабатывае

20

та участка l . Далее тактовые импуль- импульс, управляющий по входу 50

сы с периодом Т поступают на вход обратного счета. Одновременно от дат- чика 2 к реверсивному времяим- пульсному преобразователю 7 по входу 23 прямого преобразователя поступает импульс5 инициирующий его прямое преобразование.

При пересечении моделью гшоскос- ти датчика 3 к преобразователю 6 по входу 26 остановки преобразования поступает импульс, прекращаюгдий поступление на преобразователь тактовых импульсов, к этому моменту в преобразователе 6 сформирован код, характеризующий разность Atjj времен пролета участков 1 и l . Одновременно от датчика 3 к преобразователю 7 по входу 25 обратного преобразования постуИмпульс с выхода схемы 12 сравне ния одновременно поступает на вход 33 приема в преобразователь 7, и по нему выполняется занесение t из ре гистра 10 хранения в преобразоват-ел 7р находящийся в режиме обратного счета, и на вход 34 приема в регист

пает импульс, инициирующий его обрат- 45 g хранения, При этом на каждом из

нов преобразование. К этому времени в преобразователе 7 сформирован код, характеризующий время t пролета

входов сумматора чения it, и

19 установлены зна в регис

участка

1

о

Далее тактовые импульсы

с периодом Т поступают на вход обратного счета преобразователя 7, причем данный режим устанавливается до оконча11ия эксперимента. Кроме того, от датчика 3 по входам приема 35 и 36 в регистры 9 и 10 хранения поступает импульс, который заносит в них -значения кодов &t и , Сигнал с в ыхода датчика 3 поступает по входам

50

9 записывается разность времени &t 2 лtp. Одновременно импульс с выхода схемы 12 сравнения также поступает через элемент ИЛИ 18 на вход 41 обращения к ЗУ, инициируя считывание t,.., „ и подавая его на

схему 13 сравнения, и на счетный

за л 2 схему 13 ера

55 вход 52 двоичного счетчика 14, увел чивая его состояние на единицу и ус

танавливая на нем адрес следующего (второго) исследуемого сечения.

42 и A3 на схемы 12 и 13 сравнения, разрешая выполнение сравнения кодов.

В момент совпадения состояний времяимпульсного преобразователя 7 и информационных выходов ЗУ 11 схема 13 сравнения по выходу вырабатывает импульс, поступающими на разре- шаюи1ий вход 45 дешифратора 6. При этом на первом выходе дешифратора 16 вырабатывается импульс, поступающий на вход 51 запуска первого импульсного источника 5 j инициируя процесс накачки, хотя модель находится еще

до исследуемого сечения, а также им- i

пульс поступает на вход 49 , открывает затвор фотоаппарата 4 , подготавливая его к съемке,

В момент совпадегшя состояний времяимпульсного преобразователя 7 и регистра 9 хранения схема 12 сравнения по выходу вырабатывает импульс, поступающий на разрешающий вход 44 дешифратора 15 При этом на первом выходе дешифратора 15 вырабатывается

импульс, управляющий по входу 50

0

времен пролета для пар

t I -I 1 1 1„ 1. .и 1„ 1, в

7 фор о -- о - о преобразователе

затвором импульсного источника 5 излучения. В предположении постоянства разности t соседних участков этот момент в мируется код, характеризующий время tj t - Atp пролета участка 1 .Таким образомJ в данный момент модель находится в первом исследуемом сече- 5 НИИ и происходит освещение модели импульсом излучения - собственно фотографирование.

Импульс с выхода схемы 12 сравнения одновременно поступает на вход 33 приема в преобразователь 7, и по нему выполняется занесение t из регистра 10 хранения в преобразоват-ель 7р находящийся в режиме обратного счета, и на вход 34 приема в регистр

0

5 g хранения, При этом на каждом из

входов сумматора чения it, и

19 установлены зна- в регистр

9 записывается разность времени t 2 лtp. Одновременно импульс с выхода схемы 12 сравнения также поступает через элемент ИЛИ 18 на вход 41 обращения к ЗУ, инициируя считывание t,.., „ и подавая его на

схему 13 сравнения, и на счетный

за л 2 схему 13 ера

вход 52 двоичного счетчика 14, увеличивая его состояние на единицу и устанавливая на нем адрес следующего (второго) исследуемого сечения.

71324

Таким образом, устройство гйтово для выработки управляющих импульсов, обеспечивающих фотографирование во втором исследуемом сечении. В преобразователе 7 вновь начинается процесс

обратного преобразования от измеренного начального кода tj - пролета участка 1, полученного при прямом преобразовании

В момент совпадения преобразователя 7 и ЗУ 11 схема 13 сравнения вырабатывае т по выходу импульс, поступающий на вход

с периодом .

состояний

(Ч.Аг)

з« п г

- t

ЗЯА2

иссле- на

45 через время t относительно первого сечения дования. Этот импульс проходит второй выход дешифратора 16 и запускает по входу 51 импульсный источник 5 , открывает затвор фотоаппарата 4 по входу 49 и закрывает затвор первого фотоаппарата 4 по входу 48

Затем по выходу схемы 12 сравнения вырабатывается импульс через

II

время tj Ср - / Atg, который поступает на разрешающий вход 45 депшф- ратора 15 и вьфабатьтается на его втором выходе, поступая на вход 50 управления затвором источника 5.Кроме того, этот импульс записывает в регистр 9 хранения значение разности Atj 3 лtg, заносит в преобразователь 7 значение из регистра 10 хранени;| и считывает из ЗУ 11 значение t

ЗЯАЗ

Далее производится аналогичная выработка управляюпщх импульсов на входы 48-51 для фотографирования в пос- ледунлцих сечениях исследования траектории движения модели.

При выработке импульса по N-му выходу дешифратора 15 он поступает также на вход, элемента 17 задержки, на выходе которого через время t , требуемое на фотографирование в N-« .сечении, вырабатывается импульс, который поступает на вход 48, закрывая затвор фотоаппарата 4. Остановка работы устройства происходит при выработке импульса по выходу 55 переполнения счетчика адреса 14.

При проведении экспериментов

выбирают размеры участ

Ly . . .

1

м

1.

время пролета

времени пролета flt

дяя накачки

(Ч«АП

tjj С.у а At| лампы и 1 мс).

8

В качестве излучения 5

импульсных источников возможно применение лазерных источников излучения и любьпс других, требующих двух управляющих импульсов: одного - для управII

ления запуском накачки лампы, другого - ника.

для управления затвором источfO

Формула- изобретения

f5

20

25

30

35

40

45

50

Устройство для фотографирования равномерно ускоренных моделей, содержащее фотоаппарат, импульсньтй источник излучения с затвором, клавишный регистр, три датчика положения движущихся моделей, подключенные соответственно к входам прямого и обратного преобразований и остановки преобразований первого реверсивного времяимпульсного преобразователя, выходы второго и третьего датчиков также подключены к входам прямого и обратного преобразования второго реверсивного времяимпульсного преобразователя, разрядные выходы которого соединены с соответствующими разрядами второй группы входов первой цифровой схемы сравнения и первой группы входов второй цифровой схемы сравнения, разрешающие входы первой и второй схем сравнения подключены к выходу третьего датчика положения, шины начальной установки и тактовых импульсов, подключенные к соответствуклцим входам обнуления и синхронизации первого и второго преобразователей, о т- личающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет последовательного фотографирования ускоренных моделей в N равноудаленных сечениях траектории полета, в него дополнительно введены (N-1) фотоаппаратов и (N-1) импульсных источников излучения с затворами, затворы в состав всех фотоаппаратов, последовательно соединенные сумматор и первый регистр хранения, установленные между разрядными выходами первого преобразователя и первой группой входов первой схемы сравнения, второй регистр хранения, установленный между разрядными выходами и информационными входами второго преобразователя, запоминающее устройство, установленное между разрядными выходами клавишного регистра и второй группой входов второй схемы сравнения, двоичный счетчик адреса, выходы разрядов .которого подключены к адресным входам первого и второго дешифраторов I логический элемент ИЛИ и элемент задержки, причем выход первого датчика положения также подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом обращения запоминающего устройства, вход режима которого соединен с шиной режима работы устройства, введенной в устройство, к шине начальной установки также подключены входы обнуления первого регистра хранения, запоминающего устройства и счетчика адреса, выход третьего датчика положения также соединен с входами приема первого и второго регистров хранения, выход первой схемы сравнения подключен к входу приема во второй преобразова- тель, к первому входу элемента ИЛИ, к счетному входу сЧетчика адреса, к

разрешающему входу первого деш фра- тора и к второму входу приема первого регистра хранения, вьжод второй схемы сравнения подключен к разрешаигщему входу второго дешифратора, шина тактовых импульсов записи, введенная в устройство, соединена с третьим входом элемента ИЛИ, i-выход первого дешифратора соединен с входом управЛенин затвором i-ro импульсного источника, а i-й выход второго дешифратора подключен к входу управления i-ro импульсного источника, к входу открытия затвора i-ro фотоаппарата

и к входу закрытия затвора ()-ro фотоаппарата, N-й выход первого дешифратора также соединен с входом элемента задержки, выход которого подключен к входу закрытия затвора

N-ro фотоаппарата, выход переполнения счетчика адреса является выходом остановки эксперимента.

Изо бретение может быть использовано для автоматизации физических экспериментов в системах исследования движущихся объектов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит -О датчики 1-3 положения движущихся моделей, фотоаппараты 4-4 с затворами, импульсные источники 5 -5 излучения, реверсивные преобразов.атели 6 и 7, регистр 8, регистры 9 и 10 хранения, запоминающее устройство 11, схемы 12 и 13 сравнения, счетчик 14 адреса, дешифраторы 15 и 16, элемент 17 задержки, элемент ИЛИ 18, сумматор 19, шину 20 тактовьпс импульсов, шину 21 режима работы. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет последовательно фотографировать ускоренные модели в N равноудаленных сечениях траектории полета. 1 ил, О. с (Л С