Устройство для последовательного фотографирования движущейся модели Советский патент 1988 года по МПК G03B15/16 

-О

fj

(Л

N-кратного фото1 рафирования движущейся модели в одном исследуемом сечении траектории устройство содержит три датчика положения 1-3 движуI N

щихся моделей, фотоаппараты 4 -А с затворами, импульсные источники излучения 5-5 с затворами, два реверсивных времяимпульсных преобразователя 6 и 7, две цифровые схемы 8 и 9 сравнения, клавишный регистр 10, логический элемент ИЛИ 11, стековую память 12, сумматор 13, мулыивибратор 14, счетчик 15, два дешифратора 16 и 17, шину 18 остановки, шину 19 начальной установки, шину 20 тактовых импульсов, шину 21 импульсов записи, шину 22 режима, входы 23 и 24 прямого преобразования, входы 25 и 26 обратного преобразования, вход 27 останопкя преобразования, входы 28-и 29 синхроимпульсов, входы 30 установки периода мультивибратора, входы 31-36 обнуления, вход 37 обращения, входы 38 и 39 разрешения- работы схем 8 и 9 сравнения, вхрд 40 запуска мультивибратора 14, счетный вход 41, разрешающие входы 42 и 43 дешифраторов 16 и 17, входы 44 и 45 адреса, выход 46 кода задержки, выходы 47 и 48 сравнения, выход 49 мультивибратора 14, выход 50 переполнения, входы 5l -5l и 52-52 открывания и закр|,1пания затворов фотоаппаратов

f ,Co cnN

4 -ч , входы 5J -53 управления импульсными источниками излучения

с 1 с N- / с / N

J -J , входы э4 -54 управления затворами источников излучения 5-5 . 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизации аэробаллистических экспериментов в системах исследования процессов взаимодействия тел между собой при высокоскоростном движении. Для обеспечения

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизации аэробаллистических экспериментов в системах исследования процессов взаимодействия тел между собой при высокоскоростном движении. I

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет N-кратного фотографирования движущейся модели в одном исследуемом сечении траектории.

На чертеже приведена функциональная структурная схема устройства.

Устройство содержит три датчика 1-3 положения движущихся моделей,

I Ы

фотоаппараты 4-4 с затворами, импульсные источники 5 -5 излучения с затворами, два реверсивных времяим- пульсных преобразователя 6 и 7, две цифровые схемы 8 и 9 сравнения, клавишный регистр 10, логический элемен ИЛИ 11, стековую память 12, сумматор 13, мультивибратор 14, счетчик 15, два дешифратора 16 и 17, шину 18 остановки, шину 19 начальной установки, шину 20 тактовых импульсов, шину 21 импульсов записи, 1лину 22 режима, входы 23 и 24 прямого преоб- разования, входы 25 и 26 обратного преобразования, вход 27 остановки

преобразования, входы 28 и 29 синхроимпульсов, входы 30 установки периода мультивибратора, входы 31-36 обнулсмшя, вход 37 оГфашения, входы 38 и 39 разрешения работы схем 8 и9 сравнения, вход 40 запуска мультивибратора 14, счетн,й вход 41, разрешающие вход1 1 42 и 43 дсши|1)раторов 16 и 17, вход1л 44 и 45 адреса, выход 46 кода задержки, выходы 47 и 48 сравнения, выход 49 мультивибратора 14, выход 50 переполнения, входы 51 -51 и открытия и закрытия затворов iJjoToannapaTOB 4-4, входы управления импульсными источниками 5-5 , входы 54 -54 управс cN

ления затворами источников 5 -5 .

Вь ход|;1 датчиков 1-3 подключены к соответствующим входам 23, 25, 27 и 24, 26 реверсивных преобразователей 6 и 7, к первому входу элемента ИЛИ 11 и к входам 38 и 39 схем 8 и9 сравнения, шина 19 начальной установки соединена с входами 31, 32, 33, 35 и 36 обнуления, шина 20 тактовых импульсов соединена с входами 28 и 29 синхроимпульсов, ишна 21 записи соединена с вторым входом элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с входом 37 обр чи1е1111я к стековой памяти 12, шина 22 режима подключена к

входу режима обращения (записи-счи- тывания) к памяти 12, информационные входы которой подключены к соответствующим разрядньм выходам клавишного регистра 10, первая группа выходов 46 памяти 12 подключена к второй группе разрядных, входов сумматора 13 вторая группа выходов памяти 12 подключена к адресным входам 45 дешифратора 17, разрядные выходы преобразователя 6 подключены к первой группе разрядных входов схемы 8 сравнения и к первой группе разрядных входов сумматора 13, разрядные выходы которого подключены к второй группе разрядных входов схемы 9 сравнения, выход 48 которой соединен с разрешающим входом 43 дешифратора 17 и с третьим входом элемента ИЛИ 11, разрядные выходы преобразователя 7 подключены к первой группе разрядных входов схемы 9 сравнения и к второй группе разрядных входов схемы 8 сравнения, выход 47 которой соединен с входом 40 запуска мультивибратора 14 выход 49 мультивибратора 14 соединен с разрешающим входом 42 дешифратора 16 и со счетным входом 41 счетчика

15,разрядные выходы которого подключены к адресным входам 44 дешифратора

16,выход 50 переполнения счетчика 15 соединен с входом 34 обнуления мультивибратора 14 и является выходом 18 остановки эксперимента, выходы дешифратора 16 соединены с соответствующими входами 54 -54 управления затс с

ворами импульсных источников Ь -з , входами 52-52 закрытия затворов фот(аппаратов 4 -4 и входами 51 -51 открытия затворов фотоаппаратов 4-4, выходы дешифратора 17 соединены с соответствующими входами 53 -53 управления запуском источников 5-5, вход 51 открытия затвора первого фотоаппарата 4 подключен к выходу третьего датчика 3 положения.

На чертеже введены обозначения 1, и 1-2 - расстояния между датчиками 1-3; Ij - расстояние между исследуемым сечением траектории и третьим датчиком 3 положения.

Устройство работает следующим образом.

Принцип работы устройства основан на предположении постоянства ускорения модели на исследуемом участке 1, + + 1 траектории движения, При линейном изменении .скорости моде5216

ли на участке I с постоянным ускорением А, значение скорости v в момент времени t определяется как V A t+Vj,, где Vg - начальное значение скорости, а время t; пролета- участков L,, Ij и 1, определяют из выражения

10

t. -21i.

V;-bV,,,

где vj , V- - значения скорости на границах участка,

При равенстве участков 1, 1 ° 1 И определении времен пролета, как tj t, -t- &t, и t t + tit , можно предположить, что времена пролета соседних участков отличаются на

одно и то же время, т,е, t, t , Таким образом, определяя разность времени Qt, пролета участков 1, и 1 и увеличивая (уменьшая) на эту разность время пролета t, можно задать

момент времени tj t bt, пролета моделью сечения фотографирования, в которьм вырабатывается импульс по выходу 47 схемы 8 сравнения на запуск мультивибратора 14 для управления

затворами источников излучения. Длительность Т периода импульсов мультивибратора 14 задается на входах 30 установки периода и определяет интервал времени между последовательными экспозициями фотографирования модели в исследуемом сечении. Импульсы на управление затворами источников излучения и фотоаппаратов вырабатываются на выходах дешифратора 16, управление его адресными входами осуществляется счетчиком 15, работающим в пересчетном режиме от импульсов мультивибратора 14,

Перед началом эксперимента определяют задержку срабатывания t, каждого импульсного источника излучения - это время от подачи управляющего импульса на запуск лампы излучателя до момента начала собствен

0

ного излучения, т,е, время накачки , после которого можно производить фотографирование. Полагая дискретность (период тактовых импульсов) прямого и обратного преобразования Т равными, выражают измеренные в единицах Трр , Учитьшая длительность с периода времени между экспозициями и порядок срабатывания источников, на клавишном регистре устанавливают

51

-lOAi (где i - номер источника) в двоичном коде и номер i источника и записывают эти значения в стековую память 12. Для выполнения операции записи на шине 22 режима устанавливают Запись и при подаче одиночных импульсов по шине 21 осуществляется последовательное занесение t . J , номер i в стек. Запись информации производится в порядке наступления моментов времени запуска источников, т.е. в зависимости от разброса времен t ; , порядок включения источниковможет быть отличен от порядка управления затворами источников. Номер запускаемого источника (его адрес) считывается по второй группе выходов стека 12 и поступает на адресные входы 45 дешифратора 17, запуская импульсом по выходу 48 требуемый источник.

Учитывая момент времени t. t + t, пролета моделью сечения фотографирования, в устройстве обеспечен выработка управляющих импульсов по выходу 48 схемы 13 сравнения на запуски источников через время t -(t,c, - if ) t, - (&t, +

ft,.. - ic) относительно момента од

времени пересечения моделью плоскост третьего датчика 3. Вычисление значения fit, + t-Jaд; - i. t выполняется на сумматоре 13, на входы которого At, поступает с разрядных выходов преобразователя 6 и С,„д - it с выходов стековой памяти 12, а код с выходов сумматора 13 поступает на схему 9 сравнения.

В состав всех фотоаппаратов 4 -4 введены затворы, которые позволяют исключить засветку пленки при сраба- тьшании соседних источников излучения. Управление открытием (i+1)-ro затвора по входу и закрытием i-ro затвора по входу 52 осуществляется по заднему фронту импульсов с выходов дешифратора 16, а управление затвором 54 i-ro импульсного источника 5 - по передним фронтам. При этом учитывается, что время задержки открытия и закрытия затворов фотоаппаратов больше времени срабатывани затворов импульсных источников излучения.

Перед началом эксперимента на шин 22 устанавливается режим Измерение т.е. стековая память 12 находится в режиме считывания, и подается импуль

166

по шине 19 начальной устаногжи, кЬто- рый обнуляет содержимое времяимпульс- ных преобразователей 6 и 7, счетчика

15, регистра адреса (указателя) стековой памяти и останавливает мультивибратор 14.

При пересечении моделью плоскости первого датчика 1 к реверсивному прербразователю 6 по входу 23 поступает импульс, инициирующий прямое преобразование, таким образом, что тактовые импульсы ТИ с периодом „. поступают на вход прямого счета. Одновременно

импульс от датчика 1 поступает через элемент ИПИ 11 на вход 37 обращения к стеку 12, по которому выполняется считывание первого t ад,- if для i-ro источника, который должен быть запуЩен первым, и это значение и номер i устанавливаются на двух группах разрядных выходов стека 12, с которых подаются на схему 9 сравнения и адресные входы 45 дешифратора 17.

При пересечении моделью плоскости датчика 2 к реверсивному преобразователю 6 по входу 25 поступает импульс, инициирующий его обратное преобразование. К этому моменту в

преобразователе 6 сформирован двоичный код, характеризующий время t, пролета участка 1,. Далее тактовые импульсы с периодом Тпр поступают на вход обратного счета. Одновременно от датчика 2 к реверсивному время-им-. пульсному преобразователю 7 по входу 24 поступает импульс, инициирующий его прямое преобразование.

При пересечении моделью плоскости

датчика 3 к преобразователю 6 по

входу 27 остановки поступает импульс, прекращающий поступление на преобразователь тактовых импульсов. К этому моменту в преобразователе 6 сформирован код, характеризующий разность it, времени пролета участков 1 и Это код поступает на первую группу входов сумматора 13, где складывается со значением - if и поступает

на схему 9 сравнения. Одновременно от датчика 3 к преобразователю 7 по входу 26 поступает импульс, инициирующий его обратное преобразование. К этому моменту в преобразователе 7 сформирован код, характеризующий время tj пролета участка 1,. Далее тактовые импульсы ТИ с периодом Tj,p поступают на вход обратного счета в преобразователе 7, причем данный ре-

71

жим обратиог-о счетп устаяапливастся до окончания эксперимента. Кроме того, от датчика 3 по входам 38 и 39 на схемы 8 и 9 срявнсния поступает

сигнал разрешения сравнения, а также

он поступает на вход 5| , открывая затвор первого фотоаппарата 4 , подготавливая его к съемке.

В момент совпадения состояний времяимпульсного преобразователя 7 и сумматора 13 схема 9 сравнения по выходу 48 вырабатывает импульс, которы) проходит на i-й выход дешифратора 17, адрес i которого задан на входах 45, и запускает по входу 53 лампу i-ro источника излучения 5. Начинается процесс накачки, но модель находится еще до исследуемого сечения. Одновременно импульс с вы- хода 48 через элемент ИЛИ 11 поступает на вход 37 обращения к стеку 12 считывается адрес i и второе значени

; которое также складывали ; I

ется с разностью it , установленной на преобразователе 6, и поступает на схему 9 сравнения. Преобразователь 7 продолжает обратный счет импульсов ТИ и в момент совпадения состс яний преобразователя 7 и сумма- тора 13 вновь вырабатывается импульс на В1,1ходе 48, который проходит на выход дешифратора 17 и запускает следующий источник 5. Далее повторяется для запуска других источников хотя модель еще находится до исследуемого сечения.

В момент совпадения состояний времяимпульсных преобразователей 6 и 7 (при обратном счете преобразо- вателя 7) схема 8 сравнения по выходу 47 вырабатывает импульс, запускающий мультивибратор, на выходе 49 которого с периодом вырабатываются импульсы, поступаюшле на счетный вхо 41 счетчика 15 и разрешающий вход 42 дешифратора 16. В предположении пос- стоянства разности &t времени пролета для пар соседних участков 1,1 и Ij1 , в преобразователе 7 форми- руется код, характеризующий время + t, пролета участка l. Таким образом, в данный момент модел находится в исследуемом сечении, на первом выходе дещифратора 16 выраба- тывается импульс, поступающий на вход 54 управления затвором первого импульсного источника 5 , и проис ходит освещение модели импульсом из-

68

лучении - 5)отс)графиро1 ан1к . lio :1лд- нему фр(Я1ту импульса с деь ик.Ьрати), U закрывается затвор первого 4 ф(.1тос т

аппарата по входу bz и откр|,1иается затвор второго 4 фотоаппа1)ата по входу 51 , подготавливая его к С1)ем- ке. По за,пнему фронту импульса с выхода 49 увеличивается на единицу значение счетчика 15, устанавливая адрес второго источника 5. Далее с выработкой импульса по выходу 49 мультивибратора 14 происходят фотографирование модели через время Т и подготовка следующего с ютоаппарата 4

Далее производится выработка управляющих импульсов на входы 51, 52 и 54 для фотографирования в исслелу- емом сечении последующими фотоаппаратами 4 при срабатывании гледуюи(их источников 5 излучения. Остановка работы устройства происходит при выработке импульса по выходу 50 переполнения счетчика 15.

При проведении экспериментов выбирают размеры участков 1, Ц 1 такими, чтобы время пролета t с учетом разности времени пролета ut, было достаточным для накачки ламп излучателей (. « 1 мс) . Кроме того, необходимо учитывать, что при движении моделей с отрицательным ускорением (торможением) при обратном счете преобразователи 6 и 7 проходят нулевое состояние, поэтому разрядность преобразователей выбирают такой, чтобы можно было измерят время пролета во всем диапазоне скоростей и ускорений.

В качестве импульсных источников

с i: N

излучения 5 -Ь возможно применение лазерных источников, ренгеновских источников излучения и других, требующих два управляющих импульса: один - для управления запуском лампы другой - для управления затвором источника.

Формула изобретения

Устройство для последовательного фотографирования движущейся модели, содержащее три датчика положения движущейся модели, два реверсивных время- импульсных преобразователя, клавиши iu регистр, две цифровые схемы сравнения. Фотоаппарат, импульсный источник излучения с затвором и счетчик, причем

выход первого датчика соединен с входом прямого преобразования первого преобразователя, разрядные выходы

которого подключены к первой группе

разрядных входов первой схемы сравнения, выход второго датчика подключен к входу обратного преобразования первого преобразователя и входу прямого преобразования второго преобра- зователя, выход третьего датчика подключен к входу остановки преобразования первого преобразователя, к входам разрешения двух схем сравнения и к входу обратного преобразования второго преобразователя, разрядные выходы которого подключены к второй группе разрядных входов первой схемы сравнения и к первой группе разрядных входов второй схемы сравнения, о т- личающееся тем, что с целью расширения функциональных возможностей за счет N-кратного фотографирования движущейся модели в одном исследуемом сечении траектории, в него доволнительно введены N-1 фотоаппарат с затворами и N-1 импульсный источник излучения с затворами, сумматор, установленный между разрядными выходами первого преобразователя и второй группой разрядных входов второй схемы сравнения, стековая память, подключенная информационными входами к разрядным выходам клавишного регистра, логический элемент ИЛИ, соединен- ньш первым входом с выходом первого датчика положения,мультивибратор и два дешифратора, причем выход первой схемы сравнения подключен к входу запуска мультивибратора, выход которого сое- динен со счетным входом счетчика.

разрядные выходы которого подключены к адресным входам первого дешифратора, а его разрешающий вход соединен с выходом мультивибратора, выход переполнения счетчика соединен с вторым входом обнуления мультивибратора, шина начальной установки, выеденная в устройство, подключена к входам обнуления первого и второго преобразователей, стековой памяти, счетчика и мультивибратора, шина тактовых импульсов соединена с синхровходами первого и второго преобразователей, шина импульсов записи, введенная в устройство, соединена с ; вторым входом элемента HJlHj выход которого подключен к входу обращения к стековой памяти, шина режима, введенная в устройство, подключена к входу управления режимом работы стековой памяти, первая группа разрядных выходов которой подключена к второй группе разрядных входов сумматора, а вторая группа разрядных выходов памяти подключена к адресным входам второго дешифратора, выход второй схемы сравнения подключен к третьему входу элемента ИШ1 и разрешающему входу второго дешифратора, выходы которого подключены к соответствующим входам запуска импульсных источников, выход Tpeibero датчика положения также подключен к входу открытия затвора, введенного в состав первого фотоаппарата, а i-й выход первого дешифратора подключен к входу управления затвором i-ro источника, к входу закрытия затвора 1-го фотоаппарата и к входу открытия (i+1)-ro фотоаппарата.