Устройство для определения средних моментов прохождений звезд при фотоэлектрических измерениях Советский патент 1982 года по МПК G02B23/00 

39 серюдины метки до ближайшей полной секунды, реверсивный счетчик импульсов, соединен ный входом с выходом схемы ИЛИ-НЕ, и печатающее устройство, соединенное входом с выходом реверсивного счетчика импульсов, а у каждой К-и логической схемы первая четырехвходовая схема И-НЕ соединена первым входом с первым выходом К-го порогового устройства, вторым входом с выходом формирователя счетных импульсов, третьим входом с первым выходом формирователя сигналов метки, а четвертым входом с выходом формирователя сигнала начала регистрации, вторая четырехвходовая схема И-НЕ соединена первым входом с вторым выходом IC-ro порогового устройства, вторым входом с выходом фор1ушрователя счетных импульсов, третьим входом с третьим выходом формирователя сигналов метки, а четвертым входом с вьиодом формирователя сигнала начала регистрации 2. Однако эта установка характеризуется недо статочной точностью определения средних моментов прохождений звезд через меридиан, обусловленной малым количеством уровней регистрации и отсутствием их автоматического подбора в зависимости от амплитуды сигнала. Цель изобретения - повышение точности определения среднего момента прохождения звезд через меридиан. Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения средних момен,тов прохождений звезд при фотоэлектрических измерениях, содержащее фотоэлектрический телескоп, дифференциальный усилитель, соединенный входами с выходом фотоэлектрического телескопа, многопороговое устройство, состоящее из К пороговых схем, каждая из которых включает пороговое устройство и первая и вторая из которых соединены входами с выходами дифференциального усилителя, формирователь счетных импульсов формирователь сигналов метки, соединенный с входом с выходом формирователя счетных импульсов, формирователь сигнала начала регистрации, соединенный входами с первым выходом первой пороговой сХемы и первым вбгходом формирователя сигналов метки, формирователь интервала времени от середины метки до ближайшей полной секун ды, соединенный входом с вторым выходом формирователя сигналов метки, К логических схем, каждая из которьрс включает две четырехвходовые схемы И-НЕ и схему ИЛИ, соединенную входами с выходами четырехвходовых схем И-НЕ, временной распределитель импульсов, схему ИЛИ-НЕ, соединенную первым входом с выходом формирователя интервала времени от середины метки до ближайшей полной секунды, реверсивный счетчик импульсов, соединенный входом с выходом схемы ИЛИ-НЕ, и печатающее устройство, . соединенное входом с выходом реверсивного счетчика импульсов, а у каждой К-и логической схемы первая четырехвходовая схема И-НЕ соединена первым входом с первым выходом К-го порогового устройства, вторым, входом с выходом фoplvrapoвaтeля счетных импульсов, третьим входом с первым выходом формирователя сигналов метки, а четвертым входом с выходом формирователя сигнала начала регистрации, вторая четырехвходовая схема И-НЕ соединена первым входом с вторым выходо К-.го порогового устройства, вторым входом с выходом формирователя счетных импульсов, третьим входом с третьим выходом фор1ушрователя сигналов метки, а четвертым входом с выходом формирователя сигнала начала регистрации, снабжено инвертором, соединенным входом с выходом дифференциального усилителя, блоком автоматического задания величины порогов, соединенным входом с выходом инвертора, К-входовой схемой ИЛИ, соединенной первый входом с выходом схемзз ИЛИ первой логической схемы, а остальными (К-1) входами с (К-1) выходами временного распределителя импульсов, который (К-1) входами соединен с выходами 2, .;., К логических схем, делителем, соединенным входом с выходом К-вхрдовой схемы ИЛИ, а выходом с вторым входом схемы ИЛИ-НЕ, блок автоматического задания величины порогов состоит из раз-рядного узла и щести каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные переменное сопротивление, пороговое устройство, запоминающее устройство, второе пороговое устройство и электронный ключ, при этом переменные сопротивления подключены к выходу инвертора, а вторые входы запоминак)щих устройств соединены с выходом разрядного узла, а каждая из 2,..., К пороговых схем многопорогового устройства дополнительно снабжена шестью после-, довательно соединенными резисторами, каждь.ш из которых зашунтирован нормально замкнутым контактом реле соответствующего запоминающего устройства блока автоматического задания величины порогов, при этом первый резистор второй пороговой схемы подключен к выходу дифференциального усилителя, первые резисторы 3 К пороговых схем подключены к выходу инвертора, а шестые резисторы 2, ..., К пороговых схем подключены к входу соответствующих пороговых устройств многопорогового устройства. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для определения средних моментов прохождений звезд при фотоэлектрических И1мерениях; . на фиг. 2-7 - временные диагммы электрических сигналов этого устрой ства. Устройство для определения средних мом тов прохождения звезд при фотоэлектрических наблюдениях содержит фотоэлектрический телескоп (на фиг. I условно не показан), дифференциальный усилитель 1, соединенный входами с выходом фотоэлектрического телескопа, многопороговое устройство 2, блок 3 логических схем, временной расп делитель 4 импульсов, формирователь 5 счетных импульсов, формирователь 6 сигналов метки, соединенный входом с выходом формирователя 5 счетных импульсов, форми рователь 7 сигнала начала регистрации, формирователь 8 интервала времени от середины метки до ближайшей полной секунды, соединеийьш входом со вторым выходом . формирователя 6 сигналов метки, К-входовую схему 9 ИЛИ, делитель 10, соединенный входом с выходом К-входовой схемы ИЛИ, схему 11 ИЛИ-НЕ, соединенную пер|вым входом с выходом формирователя 8 I интервала времени от середины метки до ближайшей полной секунды, а вторым с выходом делителя 11, реверсивный счетчик 12, соединенный входом с выходом схемы 11 ИЛИ-НЕ, печатающее устройство 13, соединенное входом с выходом реверси ,ного счетчика 12 импульсов, инвертор 14, соединенный входом с выходом дифференциального усилителя 1, блок 15 автоматичес кого задания величины порогов, соединенны входом с выходом инвертора 14. При этом многопороговое устройство 2 состоит из А, В, С ..., К пороговых схем, каждая .из которых включает пороговое уст ройство 16, а каждая, из В, С, ..., К пороговых схем дополнительно снабжена ступенчатым переключателем 17 порогового уровня Первая (А) и вторая (В) пороговые схемы многопорогового устройства 2 соединены входами с выходами дифферендаального уси лителя 1. Блок 3 логических схем содержит А , В , С , ..., Ю логических схем, (где Ю К), каждая из которых включает две четырехвходовые схемы И-НЕ и схему ИЛИ, соединенную входами с выходами четырехвходовых схем И-НЕ (эти схемы И-НЕ и ИЛИ на фиг. 1 условно не показаны), У каждой А , В, С , ..., К логической схемы первая четырехвходовая схема И-НЕ соединена первым входом с первым выходом порогового устройства 16 соответствующей А, В, С К пороговой схемы, вторым входом - с выходом формирователя 5 счетных импульсов, третьим входом - с первым выходом формирователя 6 сигналов метки, а четвертым входом - с выходом формирователя 7 сигнала начала регистрации, вторая четырехвходовая схема И-НЕ соединена первым входом со вторым выходом порогового устройства 16 соответствующей А, В, С, .... К пороговой схемы, вторым входом - с выходом формирователя 5 счетных импульсов, третьим входом - с третьим выходом формирователя 6 сигналов метки, а четвертым входом - с выходом фqpмиpoвaтеля 7 сигнала начала регистрации. Временной распределитель 4 импульсов состоит из К одаювибраторов, где К К-1. К - входовая схема 9.ИЛИ соединена первым входом с выходом схемы ИЛИ первой логической схемы А , а остальными (К-I) входами - с (К-1) выходами временного распределителя 4 импульсов, который (К-1) входами соединен с выходами (К-1) логических схем В , С , ..., К . Блок 15 автоматического задания величины порогов состоит из разрядного узла 18 и шести каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные переменное сопротивление 19, первое пороговое устройство 20, запоминающее устройство 21, второе пороговое устройство 22 и электронный ключ 23, при этом переменные сопротивления 19 подключены к выходу инвертора 14, а вторые входы запоминающих устройств 21 соединены с выходом разрядного узла 18. Ступенчатый переключатель 17 порогового уровня выполнен из шести последовательно соединенных резисторов (на фиг. I условно не показаны), каждый из которых защунтирован нормально замкнутым контактом реле соответствующего запоминающего устройства 23блока 15 автоматического задания величины порогов. Первый резистор ступенчатого переключателя 17 порогового уровня второй пороговой схемы подключен к выходу дифференциального усилителя 1. Первые резисторы С, ..., К пороговых схем подключены к выходу инвертора 14, а шестые резисторы В, ..., К пороговых схем подключены к входу соответствующих пороговых устойств 16 многопорогового устройства 2. Устройство работает следующим образом. Сигнал а от звезды, полученный при прооЗДении изображения звездь через решетку 4(показана на фиг. 2 условно) фотоэлектри еского телескопа, после дифференциального силителя 1 поступает на вход порогового 79 устройства 16 пороговой схемы А непосредственно, на вход порогового устройства 16 пороговой схемы В через ступенчатый перекл чатель 17 порогового уровня, а на входы ос тальных пороговых устройств 16 пороговых схем С, ..., К через инвертор 14 и ступенчатые переключатели 17 порогового уровня пороговых схем С, ..., К. . Каждое порогбвое устройство 16 пороговых схем В, С, ..., К работает на разных уровнях, регулируемых блоком 15 автоматического задания величины порога, а пороговое устройство 16 пороговой схемы А (первого уровня) работает только на нулевом напряжении порога. Сигналы после пороговых устройств 16 пороговых схем. А, В, С, ..., К подаются на логические схемы А , В , С , ... К блока 3 логических схем, на которые также подаются сигналы счетных импульсов б, меток в, г и сигнал начала регистрации д. Взаимное расположение этих сигналов относительно решетки показано на фиг. 2. С выходов логических схем А , В , С , ... Ю блока 3 логических схем счетные импульсы (фиг. За) подают на входы одновибраторов. В , С , .,., К временного распределителя 4 импульсов. Каждый одновибратор В, С, ..., К форми рует прямоугольный импульс (фиг. 36), длительность которого равна времени необходимого сдвига счетных импульсов данного уров ня. Эти импульсы потом дифференцируются, из образовавшихся в результате дифференцирования импульсов берется только положител ная часть (фиг. 2в), прИ зтом образуется заданный сдвиг счетных импульсов. Это необхо димо, чтобы при суммировании они не совпадали друг с другом. , Счетные импульсы, измеряющие на каждом уровне четверть периодов звездного сигнала с учетом выбросов, суммируются (объедиияются в одну последовательность импульсов на К-входовой схеме 9 ИЛИ. На фиг. 4 показан сдвиг импульсов для пяти уровней, где Ate - импульсы, приходящие с формирователя 8 интервала времени от середины метки до ближайшей полной секунды, Собщ. - счетные импульсы, обьединенные в одну последовательность импульсов Эти импульсы затем делятся на число уровней /Г и на число К - четверти периодов сигнала, например п 12. При многоуровневой регистрации общий средний момент определяется по следующей формуле 4o3u;-- -lA c l.4(.... + Xu-b{ H-...)(V где 2. суммарный интервал времени на данном уровне (см. фиг. 5), 1.2, ..., j ...; К - номер уровней; Ate - время от середины метки до ближайшей полной секунды, которое вырабатывается формирователем; N - номер секунды соответствующей середины меток. Устройство сначала регистрирует в каждом уровне2л t., потом сдвигает их по времени, а затем суммирует их. Таким образом, на выходе К - входовой схемы 9 ИЛИ уже получается вьфажение , . (lAtV .-. формулы (1). На выходе делителя 10 получается вьфажение (7:A-tt TAi(...lA-tWV...-HZAi ) формулы (1). Полученные импульсы опять суммируются на схем 11 ИЛИ-НЕ с импульсами Ate, приходящими с формирователя 8. С выхода схеме 11 ИЛИ-не получаются импульсы, выраженные в u-tc-4-t(:LA-t(.i(f...,. ... Потом они поступают на реверсивный счетчик 12. Он вьшолняет две операции: вычитает импульсы, поступающие на его вход от целой секунды N (от 1000 мс), учитывает результаты (tqj. общ.) которые подаются на печатающее устройство 13. Для правильного выбора числа уровней в устройстве, работающем на нескольких уровнях с автоматическим подбором уровней, получена эмпирическим путем формула суммарного интервала случайных выбросов (СИСВ) (Г - viqx-T)Ao (t)60° (i; (hi4-i) где С - среднее значение СИСВ на одном пересечении; S,- максимальное, значение постоянной времени ( мс); t - постоянная времени в данной ус тановке; m - величина звезды; tC - склонение звезды, выбирается в cpewteM (Тс - 40°, если склонение данной звезды меньше 60°, ( 60 , если оно больше 60°; AO(V) коэффициент, зависящий от пос янной времени (Ао(0 Ь34«10 при tr-0,04 с; Ao(t)1.8MOпри -j-T. 0,027 с. На фиг. S показан СИСВ, где G - иа первой границе, Rj - на второй границе. А также показаны верхняя и нижняя границы уровней регистрации, т.е. область работы Рекомендуется выбрать верхний граничный уровень ± Urp Oi6 и«и 3 нижний граничный уровень (Jrp - выше шумовой амплитуды, т.е. больше 0,5 . Максимальное число К уровней, на которых можна провести не зависимые друг рт друга регистрации определяется по формуле JH (уп) -(пи-о /боI/ - Р L ------ - Р ср (tTniax-CMoCtr; где TC - период сигнала, который определяется формулой Wec(r--2,86seccr, ,е$с); tH - время продолжительности сигнала от О до Игр, которое равно 0,15Т Итак, получаем 1С 10-214. Значит. могут ра ботать для любых звезд fie более 10 уровней, если наблюдаются звез ды не слабее чем m 6,3. Таким образой, заранее выбирается число уровней К 10. Блок автоматического задания величины п рогов 15 работает следующим образом. Порог срабатывания первых пороговых устройств 22 устанавливается с помощью переменных сопротивлений 21 так, чтобы на ра ности напряжения между самым сильным и слабым сигналами порог срабатывания первых пороговых устройств 22 всех каналов был равномерно распределен. Например, дафференциальный усилитель 1 дает сигнал не меньше 1,5 В при слабой звезде m 6,3. Порог срабатывания первого канала установлен на 1 В, второго ка|нала на 2 В и так далее. Порог срабатьгоа|ния последующих каналов установлен больше Ьредьщущего. Тогда работает только первый (фиг. 6а) канал автомата и на выходе его первого порогового устройства 20 получаем напряжение (J/j (фиг. 66). Это напряжение с момента времени ti быстро заряжает конденсатор (не показан) запоминающего устрой ства 21 первого канала. В момент времени tj, когда нет напряжения, он начинает медле но разряжаться, ио время разряда выбрано достаточно большое, чтобы за время от. tj до t3 (фиг. 6а) он не успел разрядиться. Это рассчитано для самых медленных звезд. Итак, напряжение Uo, на конденсаторе можно 10 сшпатьг неизменным от начала до конца регистрации. За счет напряжения Uj Р второе пороговое устрбйстао 22 пе рвого канала, следовательно срабатьтает эпектромагшшюе реле (не показано) электронного ключа 23 и находится до конца регистрации в ЭТОМ состоянии. Это реле размьпсает свои контакты в ступенчатых переключателях , 17 порогового 5гровня. При самой слабой звезде сигнал (у, ). поступает на пороговое устройство всех уровней через первый резистор. При этом уровни регистрации устанавливаются близко друг друга (фиг. 7а), т.е. на расстоянии Л Up- 1, 2U tjl- .Где К - число уровней, например на фиг. 7 оно выбрано на подупериоде, равном 5. Если сигнал сильнее предыдущего, например (J - 2,5 В, то сработают первый и второй каналы автомата, реле PI, Р (не показашя) срабатывают и своими контактами подключают первый и второй резисторы ступенчатых переключателей 17 пороговых уровней второго и третьего пороговых устройств 16 и пороговые уровни выбираются выше предыдущего. При сильном сигнале ( U ), соответствующем яркости m If. 2,3, все шесть каналов работают и все резисторы ст)тенчйтых переключателей 17 пороговых уровней включаются на входы пороговых устройств 16 и устанавливаются уровни. регистрации далеко друг от друга (фиг. 76). Йа расстоянии Ь2 UK, г - к. Таким образом, подбором резисторов в зависимости от амплитуды звездного сигнала автоматически выбираются разные уровни. На фиг. 7 обозначены пороговые напряжения через и и и /j для первого и второго уровня соответственно. Для того чтобы U--(J, (Выбираются резисторы ступенчатых переключателей 17 порогового уровня равными, а равенство U 20 осуществляется подбором первого резистора (не показано) четвертого уровня. Также подбираются сопротивления других уровней. После прекращения входаых сигналов коненсаторы запоминающих устройств 21 нахоятся под напряжением не менее 10 мин. то может мешать работе после перекладки стройства, поэтому введен разрядный узел 8 для быстрого разряда конденсаторов заоминающих устройств 21. Этрт узел упраВяется сигналом Конец регистращси. Предлагаемое устройство по сравнению с звестными работает на нескольких уровнях егистрации; эти уровни устанавливаются автоматически в зависимости от амплитуды сигнала. Применение многоу ровневой регистрации с автоматическим подбором уровня позволяет повысить точность измерения до десятков Миллисекунд по сравнению с известными устройствами, благодаря увеличению числа регистрируемых моментов прохождений звезд Формула изобретения Устройство для определения средних момен тов прохождений : звезд при фотоэлектрических измерениях, содержащие фотоэлектрический телескоп, дифференциальный усилитель, соединенный входами с вьгходом- фотозлектрического телескопа, многопороговое устройство, состоящее из К пороговых схем, каждая из которых включает пороговое устройство и первая и вторая из которых соеди нены входами с выходами дифференциальног усилителя, формирователь счетньхх импульсов формирователь сигналов метки, соединенный входом с выходом формирователя счетных импульсов, формирователь сигнала начала регистрации, соединенный входами с первым выходом первой пороговой схемы и первым выходом формирователя сигналов метки, фор мирователь интервала времениот середины метки до ближайшей полной секунды, соединенный входом с вторым выходом формиро вателя ( сигналов метки, К логических схем, каждая из которых включает две четырехвходовые схемы И-НЕ и схему ИЛИ, соединенную с выходами четырехвходовых схем И-НЕ, временной распределител импульсов, схему ИЛИ-НЕ, соединенную пер вым входом с выходом формирователя интервала времени от середины метки до ближайшей полной секунды, реверсивный счетчик импульсов, соединенный входом с выходом схемы ИЛИ-НЕ, и печатающее устройство, соединенное входом с вь1ходом реверсивного счетчика импульсов, а у каждой К-и логической схемы первая четырехвходовая схема И-НЕ соединена первым входом с первым выходом К-го порогового устрой ства, вторым входом с выходом, формирователя счетных импульсов, третьим входом с первым выходом формирователя сигналов метки, а четвертым входом с выходом формирователя сигнала начала регистрации, вторая четырехвходовая схема И-НЕ соединена первым входом с вторым выходом К-го порогового устройства, вторым входом с выходом формирователя счетных импульсов, третьим входом с третьим выходом формирователя сигналов метки, а четвертым входом с выходом фop rapoвaтeля сигнала начала регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения средних моментов прохождения звезд через меридиан, оно снабжено инвертором, соединенным входом с выходом вд1фференциального усилителя, блоком автоматического задания величины порогов, соединенным входом с выходом инвертора, К - входовой схемой ИЛИ, соединенной первым входом с выходом схемы ИЛИ первой логической схемы, а остальными (К-1) входами с (К-1) выходами временного распределителя импульсов, который (К-1) входами соединен с выходами 2, ..., К логических схем, делителем, соединенным входом с выходом К - входовой схемы ИЛИ, а выходом с вторым входом схемы ИЛИ-НЕ, блок автоматического задания величины порогов состоит из разрядного узла и шести каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные переменное сопротивление, первое пороговое устройство, запоминающее устройство, второе пороговое устройство и электронный ключ, при этом переменные сопротивления подключены к выходу инвертора, а вторые входа запоминающих устройств соединены с выходом разрядного узла, а каждая из 2, ..., К пороговых схем многопорогового устройства дополнительно снабжена шестью последовательно соединенными резисторами, каждый из которых зашунтирован нормально замкнутым контактом реле соответствующего запоминающего устройства блока автоматического задания величины порогов, при этом первый резистор второй пороговой схемы подключен к выходу дифференциального усилителя, первые резисторы 3, ..;, К пороговых схем подключены к выходу инвертора, а шестые резисторы 2, ..., К пороговых схем подключены к входу соответствующих порого- . вых устройств многопорогового устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N° 330415, кл. G 02 В 23/00, 23.02.1970. -- 2.Соларич Н. Фотоэлектрическая установка для регистрации моментов прохождения звезд в Загребе. Материалы международного совешания по фотоэлектрической регистрации моментов прохождения звезд, М., 6-8 июля 1976 (прототип).

п

± I

//

fj

1112

I

Риг.г

/It

Со5щ.- й2мс

„д

X

к

. dJjLl-ikk LL /A/f фигЛ