Устройство для фотографирования равномерно ускоренных моделей

Устройство для фотографирования равномерно ускоренных моделей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<19 01>

А1 (51)4 4 03 В 15 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4025369/24-10 (22) 24.02.86 (46) 15.07.87, Бюл. 11 - 26 (71) Московский инженерно-физический институт (72) И.М.Ядыкин (53) 771.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1174888, кл. G 03 В 15/16, 1984. (54) УСТРО11СТВО ДЛЯ ФОТОГРАФИРОВАНИЯ

РАВНОМЕРНО УСКОРЕННЫХ МОДЕЛЕЙ (57) Изобретение может быть исполь. зовано для автоматизации физических экспериментов в системах исследования движущихся объектов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей. Устройство содержит датчики 1-3 положения движущихся мо4 И делей, фотоаппараты 4 -4 с затворами, импульсные источники 5 -5 излу1 я чения, реверсивные преобразователи

6 и 7, регистр 8, регистры 9 и 10 хранения, запоминающее устройство 1 l схемы 12 и 13 сравнения, счетчик 14 адреса, дешифраторы 15 и 16, элемент

17 задержки, элемент ИЛИ 18, сумматор 19, шину 20 тактовых 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.

47k /ад Н 1

1 1324003 2

Изобретение относится к измерительной технике,и может быть использовано для автоматизации физических экспериментов в системах исследования движущихся объектов. 5

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства sa счет последовательного фотографирования ускоренных моделей в N ранноудаленных сечениях траектории поле- 10 та.

На чертеже приведена функциональная структурная схема устройства.

Устройство содержит три датчика

1-3 положения движущихся моделей, фо- 15

» К тоаппараты 4 -4 с затворами, импульсные источники 5» -5 излучения (( с затворами, два реверсивных времяимпульсных преобразователя 6 и 7, клавищный регистр 8, два регистра 9 и 10 хранения, запоминающее устройство (ЗУ) 11, две цифровые схемы

12 и 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 обнуления, шину 32 начальной установки, входы

33-36 приема, информационные входы

37-40, вход 41 обращения к ЗУ, входы

42 и 43 разрешения работы схем 12 и

13 сравнения, разрешающие входы 44 и 45, входы 46 и 47 адреса, входы

48 -48 и 49 -49 закрытия и открыч» (( и тия затворов d.oòoàïïàðàòîâ 4 -4 входы 50 -50 упр авления з атв ор ами

Й 40 импульсных источников 5 -5, входы и

51 -51 управления импульсными источ(( никами 5 -5 излучения, счетный вход я

52, вход 53 режима работы ЗУ, шину

54 импульсов записи, выход 55 пере45 полнения и входы 56 и 57 сннхроимпульсов.

Выходы датчиков 1 — 3 подключены к соответствующим входам 22, 24, 26 и 23, 25 реверсивных преобразовате50 лей 6 и 7, к второму входу элемента

ИЛИ 18, к входам 42 и 43 схем 12 и

13 сравнения и к входам 35 и 36 регистров 9 и 10, шина 32 начальной установки соединена с входами 27-31 об55 нуления, шина 20 тактовых импульсов соединена с входами 56 и 57 синхроимпуль сов, шина 54 и мпуль сов з апи си соедйнена с третьим входом элемента

ИЛИ 18, в((ход которого соединен с входом 41 обращения, шина 21 режима 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 соеди— нен с входом 33 приема, первым входом элемента ИЛИ 18, счетным входом

52 счетчика 14, входом 34 приема в регистр 9 и входом 44 разрешения дешифратора 15, выходы разрядов преобразователя 7 подключены к соответствующим информационным входам 38 регистра 10 хранения, к второй группе разрядных входов схемь(12 сравнения и к первой группе разрядных входов схемы 13 сравнения, выход которой подключен к разрешающему входу 45 дешифра- тора 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 выходы которого подключены к второй группе входов схемы 13 сравнения, разрядные выходы счетчика 14 подключены к адресным входам 46 и

47 дешифраторов 15 и 16, выходы дешифратора 15 соединены с соответствующими входами 50 -50 управления

М затворами источников 5 -5 ; выходы (И. дешифратора 16 соединены с соответствующими входами 51 -51 управления н (( запуском источников 5 -5, входами и

49 -49 открытия затворов фотоаппара" тов 4 -4 и входами 48 -48" закры" тия затворов фотоаппаратов предыдущего сечения, вход элемента !7 задержки подключен к N-му выходу дешифратора 15, а выход соединен с входом 48 закрытия затвора N-ro фо(( тоаппарата 4" °

На чертеже приняты следую(хие обозI начения: 1, — расстояние между первым 1 и вторым 2 датчиками положеИ ния; 1 — расстояние между вторым 2 и третьим 3 датчиками положения 1

3 расстояние между первым сечением фотографирования и третьим датчиком положения 1 = 1. =- .... = 1((= 1

1324003 4 расстояния между соседними сечениями фотографирования.

Устройство работает следующим образом. 5

Принцип работы устройства основан на предположении постоянства ускорения модели на исследуемом участке

1о + 1о + 1 + 1 + ° + 1и тр рии движения. При линейном изменении l0 скорости модели на участке 1 с постоянным ускорением А значение скорости V в момент времени t определяется как U = А ° t + Ч где V — на0 1 о чальное значение скорости, Время t; 15 пролета участка 1; можно записать через время t . пролета соседних

Н И участков: t t + pt С = t +

+ ht У t — tZ + ЛС2 э ° ° ° 3 tl

У 1+ + mt;+„> гнг = t„+ 6tq ° В,,20 предположении равенства участков 1.

1 = 1 = 1 = .. = 1 можно полоо z и жить, что время пролета пар соседних участков отличается на одно.и то же время, т.е. bt = pt< = и

Таким образом, определяя разность времени Ь пролета участков (Н

1, и 1 и уменьшая на эту разность время пролета t, можно задать мо(I мент и = с — д пролета моделью 30

0 ь первого сечения фотографирования, в который вырабатывается импульс на вход 50 управления затвором источ-! ника 5 излучения. Моменты t; пролета

3 моделью других сечений фотографиро- 35 вания можно задавать, уменьшая на

= 5t время пролета t; < преды, дущего уча а 1 : :" = - а о

Учитывая, что разность времен проле та ь t; соседних участков постоянна 40 вдоль всей трассы исследования, моменты пролета моделью i-ro сечения относительно момента пролета предыдущего (i-1)-го сечения фотогра фирования можно записать через время

t пролета между вторым 2 и третьим

3 датчиками положения: о

° ht ф

Время t 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 исследуе55 мого сечения вырабатывается импульс на выходе схемы 12 сравнения, который поступает на вход 33 приема в преобраэователь 7 и записывает в,него эна-. (I чение с иэ регистра IO. После пролета моделью датчика 3 положения преобразователь 7 в течение дальнейшего эксперимента находится в режиме обратного преобразования, Вычисление

I разности времен пролета dt = i ° ЬС выполняется на сумматоре 19 и регистре 9 хранения. При этом разность времен пролета ь.с вычисляется на преобо разователе б, Перед началом эксперимента определяют задержку срабатывания каждого импульсного источника излучения

t д . — 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 в единицах Т„ и в двоичном

ПР коде устанавливают йа клавишном регистре 8. На шине 21 устанавливают режим Запись", и при подаче одиночных импульсов по шине 54 выполняется последовательное занесение tää

ЗУ 11, Выработка управляющего импульса на запуск импульсного источника излучения происходит последовательно по выходам дешифратора 16 через время относительно момента пересеченйя моделью третьего датчика 3 (для

1) или предыдущего сечения фотографирования (для i 3 2): t t>n1 уI — При этом время задержки срабатывания Г ° считываетзлд ся иэ ЗУ 11 и поступает на схему 13 ср авне ни я .

Учитывая возможность засветки пленки при срабатывании соседних источников излучения, в состав фотоап! М паратов 4 — 4 введены затворы, которые последовательно открываются при приближении модели и закрываются после пересечения моделью соответствующего сечения исследования при подаче управляющих импульсов по входам 49 и 48" .

Перед началом эксперимента на шине 21 устанавливается режим "Измерение" и по шине 32 начальной установки подается импульс, который обнуляет содержимое реверсивных времяимпульсных преобразователей 6 и 7, ререгистра 9 хранения, регистра адре1324003 са ЗУ 11 и двоичного счетчика 14 адреса.

При пересечении моделью плоскости первого 1 датчика в реверсивный преобразователь 6 по входу 22 прямого преобразования поступает импульс, инициирующий прямое преобразование таким образом, что тактовые импульсы с периодом Т„„ поступают на вход прямого счета. Одновременно импульс от датчика 1 поступает через элемент

ИЛИ 18 на вход 41 обращения к ЗУ 11, по которому происходит считывание

,„А, для источника 5 „ и это значе( ние 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

I код, характеризующий время t пролета участка 1, Далее тактовые импульсы с периодом Т „р поступают на вход обратного счета. Одновременно от дат чика ? к реверсивному времяимпульсному преобразователю 7 по входу

23 прямого преобразователя поступает импульс, инициирующий его прямое преобразование, При пересечении моделью плоскости датчика 3 к преобразователю 6 по входу 26 остановки преобразования поступает импульс, прекращающий по<.— тупление на преобразователь тактовых импульсов, к этому моменту в преобразователе 6 сформирован код, характе- 40 ризующий разность <

<

0 с периодом Т поступают на вход об- 50

АР ратного счета преобразователя 7, при— чем данный режим устанавливается до окончания 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 ьГ u t, Сигнал с а o выхода датчика 3 поступает по входам

42 и 43 на схемы l2 и 13 сравце сия, разрешая выполнение сравнения кодов.

Б момент совпадения состояний времяимпульсного преобразователя 7 и информационных выходов ЗУ 11 схема 13 сравнения по выходу вырабатывает импульс, поступающий на разрешающий вход 45 дешифратора l6. При этом на первом выходе дешифратора 16 вырабатывается импульс, поступающий

< на вход 51 запуска первого импульсного источника 5, инициируя процесс

"накачки", хотя модель находится еще до исследуемого сечения, а также име

i пульс поступает на вход 49 откры1 вает затвор фотоаппарата 4, подготавливая его к съемке, Б момент совпадения состояний времяимпульсного преобразователя 7 и регистра 9 хранения схема 12 сравнения по выходу вырабатывает импульс, поступаюший на разрешающий вход 44 дешифратора 15. При этом на первом выходе дешифратора 15 вырабатывается импульс, управляющий по входу 50

1 затвором импульсного источника 5 излучения, В предположении постоянства разности g t времен пролета для пар

О

I jl E

< — ь пролета участка 1<,Таким образом, в данный момент модель находится в первом исследуемом сечении 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 Г из регистра 10 хранения в преобразователь

7, находящийся в режиме обратного счета, и на вход 34 приема в регистр

9 хранения ° При этом Hà каждом из входов сумматора 19 установлены значения ьГ и„ следовательно, в регистр

9 записывается разность времени

ht2 = 2 В <,. Одновременно импульс с выхода схемы 12 сравнения также поступает через элемент ИЛИ 18 на вход 41 обращения к ЗУ, инициируя считывание t 2 и подавая его на

3<<1 2 схему 13 сравнения, и на счетный вход 52 двоичного счетчика 14, увеличивая его состояние на единицу и устанавливая на нем адрес следующего (второго) исследуемого сечения.

1324003

15

Таким образом, устройство гбтово для выработки управляющих импульсов, обеспечивающих фотографирование во втором исследуемом сечении. В преобразователе 7 вновь начинается процесс обратного преобразования от иэмерен(! ного начального кода t пролета !! участка 1, полученного при прямом о 1 преобразовании с периодом Т„р .

В момент совпадения состояний преобразователя 7 и ЗУ 11 (t ) схема 13 сравнения вырабатывает по выходу импульс, поступающий на вход

45 через время t3f)fj о з,!д относительно первого сечения исследования. Этот импульс проходит на второй выход дешифратора 16 и запус2 кает по входу 51 импульсный источник 5, открывает затвор фотоаппараР

2 г та 4 по входу 49 и закрывает затвор первого фотоаппарата 4 по входу

48

Затем по выходу схемы 12 сравнения вырабатывается импульс через время tz = t — 2 ьй,, который поступает на разрешающий вход 45 дешифратора 15 и вырабатывается на его г втором выходе, поступая на вход 50 управления затвором источника 5 .Кроме того, этот импульс записывает в регистр 9 хранения значение разнос-! ти at = 3 q t, заносит в преобра" о

j! зователь 7 значение t, из регистра

10 хранения и считывает из ЗУ 11 значение за*э

Далее производится аналогичная выработка управляющих импульсов на входы 48-51 для фотографирования в последующих сечениях исследования траектории движения модели.

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

При проведении экспериментов вы-! !! бирают размеры участков 1, = 1

1 = 1 =... = 1„, такими, чтобы время пролета „ с.учетом разности времени пролета ht> было достаточным дйя "накачки" лампы излучателя (t3OA11 3

В качестве импульсных источников излучения 5 — 5 возможно применен ние лазерных источников излучения и любых других, требующих двух управляющих импульсов: одного — для управления запуском Накачки" лампы, другого — для управления затвором источника.

Формула изобретения

Устройство для фотографирования равномерно ускоренных моделей, содержащее фотоаппарат, импульсный 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 соответствующим входам обнуления и синхронизации первого и второго преобразователей, о тличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет последовательного фотографирования ускоренных моделей в Б равноудаленных сечениях траектории полета, в него дополнительно вве" дены (N-1) фотоаппаратов и (N-1) импульсных источников излучения с эатворами, 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 сравне3 1О разрешающему входу первого депп фратора и к второму входу приема первого регистра хранения, выход второй схемы сравнения подключен к разрешающему входу второго дешифратора, шина тактовых импульсов записи, введенная в устройство, соединена с третьим входом элемента ИЛИ, i-выход первого дешифратора соединен с входом управления затвором i-го импульсного источника, a i-й выход второго дешифратора подключен к входу управления

i-го импульсного источника, к входу открытия затвора i-го фотоаппарата и к входу закрытия затвора (i"1)-ro фотоаппарата, N-й выход первого дешифратора также соединен с входом элемента задержки, выход которого подключен к входу закрытия затвора

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

9 132400 ния, двоичный счетчик адреса, выходы разрядов .которого подключены к адресным входам первого и второго дешифраторов, 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 10 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- 20 тель, к первому входу элемента ИЛИ, к счетному входу счетчика адреса, к

Составитель А.Жуков

Техоед Л Сердюкова

Редактор А.Огар

Корректор Л.Патай

Заказ 2964/51 Тираж 420

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4