Устройство для фотографирования высокоскоростных моделей Советский патент 1988 года по МПК G03B15/16 

ратель 7, триггер 8, двухразрядный чвоичный счетчик 9, логические эле- ченты ЗИЛИ 10, 2ИЛИ 11, ЗИ 12, допаа- нительный И 13, основной И 14, эле- |vieHT задержки .15, генератор тактовых |импульсов 16, шину 17 начальной установки, вход 18 синхронизации механизма покадровой перемотки пленки фотоаппарата 4, вход 19 запуска им- 1ульсного источника излучения 5, раз1429083

рядные входы 20 загрузки преобразователя 7, вход 21 прямого счета преобразователя 7, вход 22 обратного счета преобразователя 7, вход 23 записи в преобразователь 7, вход 2А записи в триггер 8, вход 25 нулевой установки счетчика 9, выход 26 преобразователя 7, вход 27 загрузки триггера 8, синхровход 28 триггера 8, синхро- вход 29 счетчика 9. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизации аэробаллистических экспериментов в системах исследования движущихся моделей. Ца-D лью изобретения является повышение ка-, чества фотоснимков за счет повышения точности определения момента запуска импульсного источника излучения относительно момента пролета исследуемого сечения моделью, движущейся с ускорением или торможением, и упрощение устройства. В основу работы устройства положен принцип постоянства ускорения на исследуемом участке траектории. Устройство содержит три датчика 1-3 положения движущейся модели, фотоаппарат 4 с механизмом покадровой перемотки пленки, импульсный источник излучения 5, клавишный регистр 6, реверсивный время-импульсный преобразо-«о И

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использова- яо для автоматизации аэробаллистичес- их экспериментов в системах исследования движущихся объектов.

Цель изобретения - повышение качества фотоснимков за .счет повышения точности определения момента запуска | 1мпульсного источника излучения отно- г-.ительно момента пролета исследуемого 1 течения моделью, движущейся с ускоре- isneM или торможением, и упрощение Устройства,

; На чертеже приведена функциональная структурная схема устройства. j Устройство содержит три датчика 1-3 положения движущейся модели, фотоаппарат 4 с механизмом покадровой перемотки пленки, импульсный источник 5 излучения, клавишный регистр 6 реверсивный врёмяимпульсный преобра-- Ьователь 7, триггер 8, двухразрядный двоичный счетчик 9, логические элементы ЗИЛИ 1D, 2шт 11, ЗИ 12, дрпол- нительный И 13, основной И 14, элемент 15 задержки., генератор 16 тактовых импульсов, шину 17 начальной установки, вход 18 синхронизации механизма покадровой перемотки пленки фотоаппарата 4, вход 19 запуска импульсного источника излучения, разрядные входы 20 загрузки преобразователя 7„ вход 21 прямого счета преобразователя 7, вход 22 обратного счета преобразователя 7, В5сод 23 запи- си в преобразователь 7, вход 24 записи в триггер 8, вход 25 нулевой установки счетчика 9, выход 26 заема преобразователя 7, вход 27 загрузки триггера 8, си1гхровход 28 триггера 8 и синхровход 29 счетчика 9.

0

5

0

5 Q

Выходы датчиков 1-3 положения движущейся модели подключены к входам элемента ЗИЛИ 10, выход которого соединен с синхровходом 29 счетчика 9, прямой выход младшего (0-го) разряда счетчика 9 подключен к второму входу дополнительного элемента И 13 и к второму входу основного элемента И 14, Первый вход основного элемента И 14 соединен с третьим входом элемента ЗИ 12 и подключен к входу генератора 16 тактовых импульсов, выход основного элемента И 14 подключен к синхровходу 28 триггера 8, Инверсный выход триггера 8 соединен с первым входом дополнительного элемента И 13, вькод которого соединен с входом 22 обратного счета преобразователя 7. Прямой выход старшего (1- го) разряда счетчика 9 подключен к первому входу элемента ЗИ 12, и нвер- сньй выход младшего (0-го) разряда счетчика 9 подключен к второму входу элемента 2И 12, выход которого соединен с входом 21 прямого счета преобразователя 7. Разрядные выходы клавишного регистра 6 соединены с соответствующими разрядными входами 20 загрузки преобразователя 7.Выход 26 заема преобразователя 7 подключен к входу 19 запуска импульсного источника 5, к второму входу элемента 2Ш1И 11 и к входу элемента 15 задержки, выход которого подключен к входу 18 синхронизации механизма покадровой перемотки пленки фотоаппарата 4. Младший разряд гславишного регистра соединен с входом 27 загрузки триггера 8, шина 17 начальной установки подключена к первому входу элемента 2ЙЛИ 11, выход которого соединен с входом

25 нулевой установки счетчика 9, с входом 23 записи в прео бразователь 7 и с входом 24 записи в триггер 8.

Датчики 13 положения движущейся модели располагаются вдоль траектории движения на расстояниях 1 и Ij . Фотографирующая система, содержащая фотоаппарат 4 с механизмом покадровой перемотки пленки и импульсньвЧ источ- ник 5 излучения, находится Б исследуемом сечении, расположенном на расстоянии Ij за датчиком 3, причем все отрезки расстояний равны между собой

Устройство работает следующим образом.

Принцип работы устройства основан на предположении постоянства ускорения модели на исследуемом участке 1 + 20 ютавишном регистре 6, При подаче +1,+1, траектории движения. При лиимпульса по шине 17 начальной установки в преобразователь 7 и триггер 8 записывается код Т коде, т.е. .

нейном изменении скорости модели на участке 1 с постоянным ускорением А значение скорости V в момент времени t определяется как V А-t + Vo, где Vo - начальное значение скорости, а время tj, пролета участков 1, 1 и Ij определяются из выражения

14

2U Vi +Vi ,

на

где V;,, V| - значения скорости границах участка.

В предположении равенства участков -1 и определении времени их пролета как tj, и t,i или в случае торможения tj, и tj t +fltj. можно положить, что время пролета соседних участков отличается на одно и то же время, т.е. ut ut. Таким образом, выражая разность ut пролета участков 1„ и 1(2. как ut (или для торможения At,) ,,) и подставляя At вместо 4 tj., можно задать момент времени tj tj-ut

35

Затем, после регистрации модели датчиком 1 в преобразователе 7, до- полненном триггером 8, вычисляется значение -t, T.e. определяется величина -t -tjciA При зтом на вход 22 -обратного счета поступают и 0тyльc с инверсного выхода триггера 8. Далее, после регистрации модели датчиком 2 только в преобразоватепе 7 осу ществляется прямой счет импульсов, т.е. вычисление 2tf. К моменту переt +/jt,

Ч +

(или для торможения tj , т.е. независимо от -знака ускорения) пролета моделью сечения фотографировання.

Учитывая, что импульсный источник излучения имеет фиксированную задержку- tjaft - время от подачи управляюсечения моделью датчика 3 в пре.обра- зователе будет сфориирован код, рав- «ый Ьзц„ -t,, .

После регистрации модели датчиком

4Q 3j преобразователь 7, дополненный триггером 8, вновь переключается на режим обратного счета. В момент, когда значение преобразователя 7 прижимает нулевое значение и триггер 8 рвключается из единичного в нулевое состояние, на выходе 26 заема вырабатывается импульс, который поступает на вход 19 запуска импульсного источника 5. Этот импульс вырабатывается

gQ через время t3tin после пересечения плоскости датчика 3 (фиг. 2).

При пересечении моделью плоскости датчика 1 через злемент ЗИЛИ 10 на

синхровход 29 счетчика 9 поступает щего импульса на запуск лампы излуча- gg импульс, переключающий его младший теля до .момента начала собственно i(0-й) разряд в единичное состояние,

излучения, т.е. время накачки, пос- При этом разрешается прохождение им- ле которого можно производить фото-пульсов ГИ через элемент И 14 на

графирование, необходимо определитьсинхровход 28 триггера 8 и импульсов

момент ирег- опи t ;ап на включен1ге импульсного сеточника излучения, которое можно опредепить, как tj - ioA относительно момента пролета I датчика 3. Тогдй момент запуска источника через времена пролета участка 1 и Ij можно определить как tjf,n -ti + (f

Вычисление момента времеш tjQr запуска источника можно выполнить на одном реверсивном времяимпульсном преобразователе 7, дополненном од- . ним младшим разрядом на триггере 8,

Перед начатом эксперимента определяют задержку tj3ft срабатывания источника 5, выражают измеренное СдадВ единицах ТПР (периода тактовых и myль- сов) и в двоичном коде устанавливают

20 ютавишном регистре 6, При подаче

аад

в обратном

25

30

35

импульса по шине 17 начальной установки в преобразователь 7 и триггер 8 записывается код Т коде, т.е. .

Затем, после регистрации модели датчиком 1 в преобразователе 7, до- полненном триггером 8, вычисляется значение -t, T.e. определяется величина -t -tjciA При зтом на вход 22 -обратного счета поступают и 0тyльcы с инверсного выхода триггера 8. Далее, после регистрации модели датчиком 2 только в преобразоватепе 7 осуществляется прямой счет импульсов, т.е. вычисление 2tf. К моменту пере

сечения моделью датчика 3 в пре.обра- зователе будет сфориирован код, рав- «ый Ьзц„ -t,, .

После регистрации модели датчиком

4Q 3j преобразователь 7, дополненный триггером 8, вновь переключается на режим обратного счета. В момент, когда значение преобразователя 7 прижимает нулевое значение и триггер 8 рвключается из единичного в нулевое состояние, на выходе 26 заема вырабатывается импульс, который поступает на вход 19 запуска импульсного источника 5. Этот импульс вырабатывается

gQ через время t3tin после пересечения плоскости датчика 3 (фиг. 2).

При пересечении моделью плоскости датчика 1 через злемент ЗИЛИ 10 на

с инверсного выхода триггера 8 через элемент И 13 на вход 22 преобразователя 7. Таким образом,, на преобразователе 7 организуется обратный счет импульсов с периодом 2Tf,p а на преобразователе 7, дополненном триггером 8, организуется счет с периодом

ТПР .

При пересечении моделью плоскости

ступает на вход элемента 15 задержки, на выходе которого через время, не- обзодимое на процесс накачки и собственно фотографирование в исследуе- 5 мои сечении, вырабатывается импульс, поступаюБлий на вход 18 синхронизации механизма покадровой перемотки пленки фотоаппарата 4. При этом фотоаппарат Д подготавливается к съемке следующей модели.

Кроме того, импульс с выхода 26 преобразователя 7 поступает на второй вход элемента 2ШШ 11, с выхода которого он поступает на счетчик 9 и вхоШ

датчика 2 через элемент ЗИЛИ 10 поступает импульс, переключающий счетчик 9 в следующее состояние (0-й разряд в нулевое состояние, 1-и разряд - в единичное). При этом запрещается прохождение импульсов га через элементы 5 ды 23 и 24. При этом счетчик 9 уста- И 14 и 13 и разрешается прохождениенавливается в нулевое состояние, а в

импульсов ГИ через элемент ЗИ 12 напреобразователь 7 и триггер В заносит

вход 21 прямого счета, К этому моменту времени в преобразователе -7, до20

ся обратный код - Т,цд , Таким образом, устройство подготовлено для выполненном триггером 8, сформирован двоичный код, характеризующий время ()пролета участка 1 с учерйботки управляющих сигналов для регистрации следующей модели. Однако модель все еще находится до исследуемого сечения. Поэтому при проведении экспериментов необходимо учитывать, что интервал времени между моделями должен быть больше времени пролета исследуемого участка 1j плюс время на подготовку импульсного источника 5 и фотоаппарата 4 к еле- . дующему кадру.

том 1

iOA

Далее только в преобразователе 7 организуется-прямой счет импульсов с периодом ТПР .. Таким образом в преобразователе 7 организуется преобразование времени t пролета участка 1р с частотой fr , вдвое большей, чем времени t пролета участка 1 (с частотой fГЦ /2),

При. пересечении моделью плоскости датчика 3 счетчик 9 переключается в следующее состояние; 0-й разряд - в единичное, 1-й разряд остается в еди25

30

рйботки управляющих сигналов для регистрации следующей модели. Однако модель все еще находится до исследуемого сечения. Поэтому при проведении экспериментов необходимо учитывать, что интервал времени между моделями должен быть больше времени пролета исследуемого участка 1j плюс время на подготовку импульсного источника 5 и фотоаппарата 4 к еле- дующему кадру.

В момент времени tj -t + 2t tictn + Ь ддПосле пересечения плос кости датчика 3 модель находится в .исследуемом сечении и происходит -осничном. При этом прекращается поступ- 35 вещение модели импульсом излучения.

лени.е импульсов ГИ на вход 21 прямого счета и разрешается поступление импульсов ГИ на вход 28 триггера 8, а также с его инверсного выхода на вход 22 обратного счета. К этому моменту в преобразователе 7, дополн.ен- ном триггером 8, сформирован двоичный код, характеризующий время

( -t, +2t ,j) , равное моменту за-ми, чтобы время tj пролета участка

пуска источника. Далее в преобразова- 1з с учетом исследуемых диапазонов

скоростей и ускорений (торможений) было достаточным для накачки лампы излучателя (). Разрядность времяимпульсного преобразователя 7 50 выбирают такой, чтобы быпо возможно измерять времена пролета участков с учетом tJQд в исследуемых диапазонах

теле 7 организуется режим обратного счета тактовых импульсов ГИ при измерении интервала времени tj.

В режиме обратного счета в момент нулевого состояния времяимпульсного преобразователя 7 и триггера 8 на выходе 26 заема вырабатьшается импульс, поступающий на вход 19 запуска импульсного источника, инициируя процё сс накачки. Этот момент харак теризуется временем относительно пересечения моделью плоскости датчика 3, Одновременно этот импульс по

ступает на вход элемента 15 задержки, на выходе которого через время, не- обзодимое на процесс накачки и собственно фотографирование в исследуе- 5 мои сечении, вырабатывается импульс, поступаюБлий на вход 18 синхронизации механизма покадровой перемотки пленки фотоаппарата 4. При этом фотоаппарат Д подготавливается к съемке следующей модели.

Кроме того, импульс с выхода 26 преобразователя 7 поступает на второй вход элемента 2ШШ 11, с выхода которого он поступает на счетчик 9 и вхо

5 ды 23 и 24. При этом счетчик 9 уста- навливается в нулевое состояние, а в

преобразователь 7 и триггер В заносит

ся обратный код - Т,цд , Таким образом, устройство подготовлено для вы

рйботки управляющих сигналов для регистрации следующей модели. Однако модель все еще находится до исследуемого сечения. Поэтому при проведении экспериментов необходимо учитывать, что интервал времени между моделями должен быть больше времени пролета исследуемого участка 1j плюс время на подготовку импульсного источника 5 и фотоаппарата 4 к еле- . дующему кадру.

В момент времени tj -t + 2t tictn + Ь ддПосле пересечения плос кости датчика 3 модель находится в .исследуемом сечении и происходит -ос

собственно фотографирование. Дополнительного импульса на фотографирова-t кие не требуется, так как считается, что источник срабатывает через фиксированное время tздд после его запуска.

При проведении экспериментов размеры участков l, выбирают такискоростей и ускорений (торможений) было достаточным для накачки лам пы излучателя (). Разрядность времяимпульсного преобразователя 7 50 выбирают такой, чтобы быпо возможно измерять времена пролета участков с учетом tJQд в исследуемых диапазонах.

Формула изобретения

55

Устройство для фотографирования высокоскоростных моделей, содержащее три датчика положения движущейся модели, импульсный источник излучения, фотоаппарат с механизмом покадровой перемотки пленки, реверсивный время- и fflyльcный преобразователь, клавишный регистр, триггер, элемент задержки и логический элемент И, отличающееся тем, что, с целью повышения качества фотоснимков за счет повышения точности определения момента запуска импульсного источника излучения относительно момента пропета исследуемого сечения моделью, движущейся с ускорением или торможением, и упроще1шя устройства, в- него допол- нительно введены двухразрядный двоичный счетчик и логические элементы И, ЗИ, 2ИЛИ, ЗИЛИ, причем выходы трех - датчиков положения подключены к входам элемента ЗИЛИ, выход которого подключен к синхровходу счетчика, прямой выход младшего разряда счетчика подключен к вторым входам основного и дополнительного элементов И, первый вход.основного элемента И соединен с третьим входом элемента ЗИ и выходом введенного в устройство генератора тактовых импульсов, выход основного элемента И подключен к синхровходу триггера, инверсный выход которого

соединен с первым входом дополнительного элемента И, выход которого соединен с входом обратного счета преобразователя,, прямой выход старшего разряда счетчика подключен к первому входу элемента ЗИ, янверсный выход мпадшего разряда счетчика подключен к второму входу элемента ЗИ, выход которого соединен с входом прямого счета преобразователя, разрядные выходы клавишного регистра соединены с соответствующими разрядными входами загрузки преобразователя, выход заема которого соединен с входом запуска импульсного источника излучения, с вторым входом элемента 2ИЛИ и с входом элемента задержки, выход которого подкпючен к входу синхронизации механизма покадровой перемотки пленки фотоаппарата, мпад- ший разряд клавишного регистра соединен с вх.одом загрузки триггера, шина начальной установки, введенная в устройство, подключена к первому входу элемента 2ИЛИ, выход которого соединен с входом нулевой установки счетчика, входом записи в преобразователь и входом записи в триггер.