Стробоскопическое устройство Советский патент 1989 года по МПК G01D15/18 B41J3/04 

Изобретение относится к устройствам электрокаплеструйной технологии и может найти применение при изготовлении, настройке, эксплуатации и исследования электро- каплеструйных маркирующих и печатающих устройств в полиграфии, выводных устройствах ЭВМ, а также при исследовании различных периодических процессов.

Цель изобретения - повышение качества печати путем предотвращения размазывания изображения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема стробоскопического устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу стробоскопического устройства; на фиг. 3 - один из вариантов реализации узла выделения периода; на фиг. 4 - импульсные микрофотографии каплеобра- зования.

Стробоскопическое устройство содержит генератор 1 опорной частоты, соединенный выходом с первым входом первой схемы 2 совпадения, а через делитель 3 частоты, имеющим коэффициент /( деления - с первым входом второй схемы 4 совпадения. Выход первой схемы 2 совпадения соединен с пер вым входом счетчика 5 измерения временного периода, выход второй схемы 4 совпадения соединен с вторым входом счетчика 5 измере - ния временного периода, связанного выходом с первым входом управляющего триггера 6, к выходу которого подсоединены второй вход первой схемы 2 совпадения, первый вход первого триггера 7 и вход импульсного источника 8 света, подсвечивающего оптическую плоскость микроскопа, источник 9 синхроимпульсов, соединенный выходом через преобразователь 10 формы синхроимпульсов с входом узла 1 1 задержки фазы, к выходу которого подключены первый вход второго триггера 12, первый вход третьего триггера 13 и вход узла 14 выделения периода, имеющего коэффициент М деления, выход которого соединен со вторым входом управляющего триггера 6. Выход первого триггера 7 соединен со вто4

ас со

N3

оъ

GO

рым входом второго триггера 12, выход которого соединен со вторым входом третьего триггера 13, входом генератора 1 опорной частоты, вторым входом делителя 3 частоты и третьим входом счетчика 5 измере- ния временного периода, а выход третьего триггера 13 соединен со вторым входом второй схемы 4 совпадения, вторым входом первого триггера 7 и третьим входом второго триггера 12.

Стробоскопическое устройство работает следующим образом.

После включения питания схема входит в режим работы автоматически и начальной установки по включению питания не требуется. Триггер 13 при установке в «единицу сбрасывает в «ноль триггер 7, одновременно триггер 13 сбрасывается в «ноль импульсами синхросигналов. Рассмотрим работу устройства после включения питания, когда на его вход поступают синхроимпульсы, которые через преобразователь 10 формы импульса и узел 11 задержки фазы попадают на вход узла выделения перио да и входы второго 12 и третьего 13 триггеров. Если триггер 7 находился в состоянии «единица, то на вход триггера 12 посту- пит «единица и по положительному перепаду на тактовом входе триггера 12 в него занесется «единица. Логическая единица на выходе этого триггера сбросит генератор 1 опорной частоты, делитель 3 частоты и счетчик измерения временного периода и занесет «единицу в триггер 13. «Единица в триггер 13 триггером 12 заносится, несмотря на наличие перепада на втором входе триггера, так как перепад длится короткий промежуток времени, тогда как логическая единица на выходе триггера 12 может находиться по крайней мере не меньше периода синхроимпульсов. Как только на выходе триггера 13 появится единица, произойдет сброс триггеров 7 и 12. Триггер 12 является формирователем короткого импульса и по положительному перепаду на выходе узла 11 задержки фазы длительность этого импульса равна сумме времен включения и выключения триггера. Состояние триггера 7 с приходом первого синхроимпуль- ма независимо от его начального состоя- ния при включении питания становится нулевым. При появлении «единицы на выходе триггера 13 серия импульсов с делителя час- готы 3 начинает увеличивать показания счегчика 5. Если после включения питания управляющий триггер 6 находился в состояния «единица, то через схему 2 разрешено прохождение импульсов непосредственно с генератора 1, вызывающих уменьшение показаний счетчика 5. Импульс на выходе триггера 12, образованный по первому перепаду синхроимпульса, обнулив счетчик 5, тем самым ускорит уменьшение показаний этого счетчика. На выходе переноса счетчика 5 появится импульс, сбрасывающий управляющий триггер 6 в нулевое

состояние, запрещая прохождение импульсов через схему 2 совпадения. Перепад, получаемый на выходе управляющего триггера 6 при переходе из «единицы в «ноль, заносит «единицу в триггер 7, после чего следующий положительный перепад на выходе узла задержки фазы переписывает единицу из триггера 7 в триггер 12. «Единица на выходе триггера 12 устанавливает триггер 13 в состояние «единица, при этом происходит сброс генератора 1, делителя 3 частоты и счетчика 5. «Единица на выходе триггера 13 сбрасывает в «ноль триггер 7 и триггер 12 и разрешает прохождение сигнала с выхода делителя 3 частоты через схему 4 совпадения. Следующий положительный перепад на выходе узла 11 задержки фазы сбрасывает триггер 13, запрещая прохождение сигналов с выхода делителя 3 частоты через схему 4 совпадения. К приходу третьего синхроимпульса стробоскопическое устройство будет находится в рабочем режиме, т. е. в режиме ожидания импульса с выхода узла 14 выделения периода, при этом в счетчике 5 находится истинное значение периода. Если при включении питания все четыре триггера 6, 7, 12 и 13 будут находиться в состоянии «ноль, то стробоскопическое устройство войдет в рабочий режим после первого импульса на выходе узла 14 выделения периода, т. е. не более, чем через М периодов синхроимпульсов. Осталось рассмотреть случай, когда питание подано и синхроимпульсы не поступают. В данной ситуации наихудшим является случай, когда триггер 13 и триггер 6 находятся в состоянии «единица. На счетчик 5 при этом приходят две серии импульсов: одна - с генератора 1 опорной частоты через схему совпадения 2, другая - с делителя 3 частоты через схему 4 совпадения. Частота импульсов с выхода схемы 4 совпадения в /(-раз выше, поэтому счетчик 5 измерения временного периода будет работать в режиме вычитания, а когда показания счетчика 5 уменьшаются до нуля, то произойдет сброс в «ноль триггера 6, в результате чего светодиоды отключаются, т. е. защита светодиодов, работающих в импульсном режиме, от непрерывного горения решена.

Рассмотрим работу устройства в установившемся режиме перед приходом очередного синхроимпульса, по которому образуется импульс на выходе узла 14 выделения периода. С приходом очередного синхроимпульса на выходе узла 14 выделения периода образуется импульс, по которому управляющий триггер 6 переходит в состояние «единица, включая импульсный источник 8 света, и разрешая прохождение импульсов с генератора 1 опорной частоты через логическую схему 2 совпадения на вход счетчика 5 измерения временного периода, работающего на вычитание. Серия импульсов уменьшает показания счетчика 5, в котором

15

20

находилось значение периода синхросигналов, замеренное счетчиком 5 при помощи входа, работающего на сложение. Как только показания счетчика 5 уменьшается до нуля, то на его выходе образуется импульс, , который сбрасывает управляющий триггер 6 в состояние «ноль, запрещая прохождение импульсов с генератора 1 опорной частоты через, схему 2 совпадения. При переходе триггера б в состояние «ноль в триггер 7 заносится «единица. С приходом следую- Ю щего синхроимпульса в триггер 12 заносится «единица, которая сбросит генератор 1 опорной частоты, делитель 3 частоты и счетчик 5 и установит в «единицу триггер 13. Появление «единицы на выходе триггера 13 разрешает прохождение импульсов с выхода делителя 3 частоты через схему 4 совпадения, сбрасывает в «ноль триггер 7 и триггер 12, разрешая работу генератору 1 опорной частоты, делителю 3 частоты и счетчику 5. Импульсы с делителя 3 частоты увеличивают показания счетчика 5. С приходом следующего синхроимпульса в триггер 13 занесется «ноль и будет запрещено прохождение импульсов через схему 4 совпадения, т. е. в счетчике 5 будет находиться значение периода и схема повторит свою работу после появления следующего импульса на выходе узла 14 выделения периода, т. е. схема будет ждать сигнала с выхода узла выделения периода. Это произойдет через (М-2) синхросигнала.

На фиг. 2 изображены временные диаграммы, (эпюры напряжений) поясняющие работу стробоскопического устройства. Источником синхроимпульсов является прямоугольное напряжение, подаваемое на пьезокерамичес- кие пластины. Так как эти пластины представляют емкостную нагрузку, то происходит искажение фронтов. Преобразователь 10 формы импульса преобразует синхроимпульсы в прямоугольные. Несмотря на то, что синхроимпульс на выходе 9 начался в момент t , на выходе 10 он появит- ся лишь в момент /2, когда на входе преобразователя 10 формы импульса будет напряжение достаточной величины для срабатывания преобразователя. По положительному перепаду на выходе 10 осуществляется за25

30

чика 5 до нуля произойдет в К. раз быстрее, чем наполнение, так как частота на выходе 2 в К раз выше, чем на выходе 4. Если наполнение счетчика было , то уменьшение показаний до нуля будет Гошхр/ /К- В момент tu счетчик 5 обнуляется и на его выходе появится импульс, который сбросит триггер 6, в результате чего триггер б отрицательным перепадом заносит «единицу в триггер 7 и схема ожидает следующего положительного перепада на выходе 11, (момент ts). С приходом этого перепада в триггер 12 заносится «единица. Эта «единица способствует установке в «единицу триггера 13. Появление «единицы в триггере 13 сбрасывает триггер 12 и триггер 7 в состояние «ноль, а также разрешает прохождение импульсов с выхода делителя 3 частоты через схему 4 совпадения. Длительность периода на выходе делителя 3 равна /С-Гточ. Серия импульсов на выходе схемы 4 совпадения присутствует в течение периода TCUHZp , так как, следующий положительный перепад на выходе 11 в момент времени /6 сбросит триггер 13 в «ноль и запретит серию импульсов на выходе схемы 4 совпадения.

В качестве генератора 1 опорной частоты может быть использован, например, кварцевый генератор, в качестве преобразователя 10 формы синхроимпульса - триггер, Шмитта, а в качестве узла II задержки фазы - ждущий мультивибратор.

35

Один из вариантов реализации узла 14 выделения периода показан на фиг. 3. В простейшем случае это может быть обыкновенный счетчик с коэффициентом М деления. Коэффициент М соответствует периоду заряда. Например, если капли заряжены одним и тем же зарядом через одну, то , если одна капля не заряжена, другая заряжена половинным зарядом, третья 40 не заряжена, четвертая заряжена целым зарядом, затем снова все повторяется, то и т. д. Но простой счетчик не позволяет управлять картиной пространственного расположения изображения, наблюдаемого в микроскопе, поэтому нужна схема.

пуск узла 11 задержки фазы. Время за- 45 обеспечивающая фазовый сдвиг, кратный периоду синхросигнала. Фазовый сдвиг достигается сравнением кода, находящемся в счетчике выбора периода с кодом счетчика синхроимпульсов. Схема сравнения анализирует состояние счетчиков и когда эти состояния совпадают, на выходе схемы возникает выходной сигнал. Изменяя состояние счетчика выбора периода, подавая импульсы с генератора одиночных импульсов, мы можем осуществлять фазовый сдвиг на выходе срав- сс нения относительно непрерывно работающего счетчика синхроимпульсов. Счетчик выбора периода и счетчик синхроимпульсов имеют одинаковый коэффициент пересчета М.

держки определяется между моментом запуска и моментом выключения узла 11 задержки фазы. Время задержки есть разность времен is и tz. Работа схемы рассматривается к моменту появления импульса на выходе узла 14 выделения периода. Этот импульс образуется по положительному перепаду на выходе 11 в момент времени /з.. По переднему фронту этого импульса происходит занесение «единицы в триггер 6. Наличие «единицы в триггере 6 разрешает появление серии импульсов на выходе схемы 2 совпадения. Период этих импульсов равен периоду генератора 1 опорной частоты. Уменьшение показаний счет5

0

5

0

чика 5 до нуля произойдет в К. раз быстрее, чем наполнение, так как частота на выходе 2 в К раз выше, чем на выходе 4. Если наполнение счетчика было , то уменьшение показаний до нуля будет Гошхр/ /К- В момент tu счетчик 5 обнуляется и на его выходе появится импульс, который сбросит триггер 6, в результате чего триггер б отрицательным перепадом заносит «единицу в триггер 7 и схема ожидает следующего положительного перепада на выходе 11, (момент ts). С приходом этого перепада в триггер 12 заносится «единица. Эта «единица способствует установке в «единицу триггера 13. Появление «единицы в триггере 13 сбрасывает триггер 12 и триггер 7 в состояние «ноль, а также разрешает прохождение импульсов с выхода делителя 3 частоты через схему 4 совпадения. Длительность периода на выходе делителя 3 равна /С-Гточ. Серия импульсов на выходе схемы 4 совпадения присутствует в течение периода TCUHZp , так как, следующий положительный перепад на выходе 11 в момент времени /6 сбросит триггер 13 в «ноль и запретит серию импульсов на выходе схемы 4 совпадения.

В качестве генератора 1 опорной частоты может быть использован, например, кварцевый генератор, в качестве преобразователя 10 формы синхроимпульса - триггер, Шмитта, а в качестве узла II задержки фазы - ждущий мультивибратор.

Один из вариантов реализации узла 14 выделения периода показан на фиг. 3. В простейшем случае это может быть обыкновенный счетчик с коэффициентом М деления. Коэффициент М соответствует периоду заряда. Например, если капли заряжены одним и тем же зарядом через одну, то , если одна капля не заряжена, другая заряжена половинным зарядом, третья не заряжена, четвертая заряжена целым зарядом, затем снова все повторяется, то и т. д. Но простой счетчик не позволяет управлять картиной пространственно- го расположения изображения, наблюдаемого в микроскопе, поэтому нужна схема.

обеспечивающая фазовый сдвиг, кратный пеобеспечивающая фазовый сдвиг, кратный пе

риоду синхросигнала. Фазовый сдвиг достигается сравнением кода, находящемся в счетчике выбора периода с кодом счетчика синхроимпульсов. Схема сравнения анализирует состояние счетчиков и когда эти состояния совпадают, на выходе схемы возникает выходной сигнал. Изменяя состояние счетчика выбора периода, подавая импульсы с генератора одиночных импульсов, мы можем осуществлять фазовый сдвиг на выходе срав- нения относительно непрерывно работающего счетчика синхроимпульсов. Счетчик выбора периода и счетчик синхроимпульсов имеют одинаковый коэффициент пересчета М.

На фиг. 4 помещены экспериментально полученные с помощью стробоскопического устройства импульсные микрофотографии каплеобразования. Изображение капельной струи сфотографировано на фоне шкалы микроскопа. Цифры на шкале соответствуют миллиметрам. Фотографирование производилось при и /(32.

Использование предлагаемого стробоскопического устройства позволяет (за счет авто матического поддержания яркости освещен- ности при различных значениях частоты наблюдаемых процессов) наблюдать не только каплеобразование, но и исследовать

Стробоскопическое устройство преимущественно для струйных печатающих систем содержащее генератор опорной частоты, выход которого соединен с первыми входами делителя частоты и схемы совпадения, выходом связанной с первым входом счетчика измерения временного периода, выходом соединенного с / -входом управляющего триггера, выход которого соединен с

отклонение заряженных капель на всем рабочем диапазоне частот, кроме того, имеется 15входом импульсного источника света и вто- возможность выделения конкретной каплирым входом схемы совпадения, а в источ- и слежения за перемещением выделеннойник синхроимпульсов через преобразователь капли практически на всей траектории дви-формы импульсов соединен с узлом задерж- жения с целью изучения влияния окружаю-ки фазы, отличающееся тем, что, с целью щей среды и влияния аэродинамическогоповышения качества печати путем предот- следа, оставляемого впереди летящей капли, 20вращения размазывания изображения, в не- а также влияние заряда, который пере-го введены узел выделения периода, допол- носит на себе впереди летящую капля. Стро-нительная схема совпадения и три триг- боскопическое устройство позволяет фото-гера, при этом выход узла задержки фа- графировать каплеобразование на всем ра-зы непосредственно связан с С-входами бочем диапазоне частот без затемнения по- 25первого и второго триггеров и через узел

мещения, в котором проводятся исследования. Изображение проецируется с микроскопа непосредственно на фотопленку при снятом объективе. Схемное решение поддержания автоматической яркости подсветвыделения периода - с С-входом управляющего триггера, выход которого дополнительно соединен с С-входом третьего триггера, выходом связанного с D-входом второго триггера, выход которого соединен с вхоройство может быть использовано при разработке жидкостей для струйных печатающих устройств.

Формула изобретения

Стробоскопическое устройство преимущественно для струйных печатающих систем содержащее генератор опорной частоты, выход которого соединен с первыми входами делителя частоты и схемы совпадения, выходом связанной с первым входом счетчика измерения временного периода, выходом соединенного с / -входом управляющего триггера, выход которого соединен с

входом импульсного источника света и вто- рым входом схемы совпадения, а в источ- ник синхроимпульсов через преобразователь формы импульсов соединен с узлом задерж- ки фазы, отличающееся тем, что, с целью повышения качества печати путем предот- вращения размазывания изображения, в не- го введены узел выделения периода, допол- нительная схема совпадения и три триг- гера, при этом выход узла задержки фа- зы непосредственно связан с С-входами первого и второго триггеров и через узел

входом импульсного источника света и вто- рым входом схемы совпадения, а в источ- ник синхроимпульсов через преобразователь формы импульсов соединен с узлом задерж- ки фазы, отличающееся тем, что, с целью повышения качества печати путем предот- вращения размазывания изображения, в не- го введены узел выделения периода, допол- нительная схема совпадения и три триг- гера, при этом выход узла задержки фа- зы непосредственно связан с С-входами первого и второго триггеров и через узел

выделения периода - с С-входом управляющего триггера, выход которого дополнительно соединен с С-входом третьего триггера, выходом связанного с D-входом второго триггера, выход которого соединен с вхо

Изобретение относится к устройствам электрокаплеструйной технологии и может найти применение при изготовлении, настройке, эксплуатации и исследовании электрокаплеструйных маркирующих и печатающих устройств в полиграфии выводных устройствах ЭВМ, а также при измерениях параметров вибрации и вращения, может быть использовано при разработке рабочих жидкостей для струйных печатающих устройств и позволяет повысить качество путем предотвращения размазывания изображения. Стробоскопическое устройство осуществляет импульсную подсветку с автоматическим выдерживанием силы освещенности в широком диапазоне частот, позволяет наблюдать капли, движущиеся различными траекториями, что имеет важное значение для повышения качества печати струйных устройств. 4 ил.

ки отлично от прототипа и построено на зо Д°м генератора опорной частоты, вторыми

одном счетчике, что не исключает достоинств аналога, вырабатывающего вспышки на каждый период синхросигнала. Например, при фотографировании каплеобразования на аналоге время экспонирования в два равходами делителя частоты и счетчика измерения временного периода и с S-вхо- дом первого триггера, выходом соединенного с / -входами третьего и второго триггеров и с первым входом дополнительной схе- за меньше, так как частные вспышки в 35 мы совпадения, второй вход которой сое- предлагаемом устройстве не могут быть ча- динен с выходом делителя частоты, а вы- ще,чем одна на два периода синхросигна- ход - с третьим входом счетчика изме- ла. Также как и аналог предлагаемое уст- рения временного периода.

Т7Г козф деления

фиг

Фиг. 2

н

коэф. деления фиг j

Фиг А