Устройство для последовательного фотографирования движущейся модели

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 151)4 G 03 В 15 16

ВОСОР ЕА Л !

11

1 м

* 1

ТЕ

ЬИЬЛ 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4032989/24 4— 10 (22) 05 . 03. 86 (46) 07. 08. 88. Вюл. )1 29 (71) Московский инженерно-физиче ский .институт (72) И.М.Ядыкин (53) 771 ° 4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1254411, кл. G 03 В 15/16, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЫ1ОГО

ФОТОГРАФИРОВА11ИЯ ДВИЖУЩЕЙСЯ МОДЕЛИ (57) Изобретение относится к области измерительной -.åõíèêè и может быть использовано для автоматизации аэробаллистических экспериментов в системах исследования процессов взаимодействия тел между собой при высокоскоростном движении. Для обеспечения

1415216

N-кратного фотографирования движущейся модели в одном исследуемом сечении траектории устройство содержит три датчика положения 1-3 движущихся моделей, фотоаппараты 4 -4 с

>1 затворами, импульсные источники излучения 5 -5 с затворами, два ревер1 Н сивных времяимпульсных преобразователя

6 и 7, две цифровые схемы S и 9 сравнения, клавишный регистр 10, логический элемент ИЛИ 11, стековую память 12, сумматор 13, MJJJlblивибратор

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 осИзобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизации аэробаллистических экспериментов» >истемах исследования процессов взаимодействия тел между собой пр» высокоскоростном движении.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей эа счет N-кратного фотографирования дв»жущейся модели в одном исследуемом сечении траектории.

На чертеже приведена функциональная структурная схема устройства. 15

Устройство содержит три датчика

1-3 положения движущихся моделей, фотоаппараты 4 -4 с затворами им1 Н

»

У пульсные источники 5 — 5 иэлучен»я с затворами, два реверсивных времяим- 20 пульсных преобразователя 6 и 7, две цифровые схемы 8 и 9 сравнения, клавишный регистр 10, логический элемент

ИЛИ 11, стековую память 12, сумматор

13, мультивибратор 14, счетчик 15, 25 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 прсоб- 30 разования, входы 25 и 26 обратного преобразования, вход 27 ос та новк» тановк»»реобраэования, входы 2S и

29 синхроимпульсов, входы 30 установки периода мультивибратора, входы

31 — 36 обнуления, вход 37 обращения, входы 38 и 39 разрешение работы схем

8 и 9 сравнения, вход 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 51 -51 и 52 -52 открывания

1 N 1 N и закрывания эатвороя фотоаппаратов

N н

4 -4, входы 53 -53 упр;>вления импульс»ыми источниками излучения

N 1 N

5 — 5, входы 54 -54 управления

N затворам» источников излучения 5 -5

1 и >. преобразования, входы 28 и 29 синхроимпульсов, входы 30 установки периода мульт»вибратора, входы 31 — 36 об»улс»»я, вход 37 обращения, входы

38 и 39 разрешения работы схем 8 и 9 сравне»»я, вход 40 запуска мульт»вибратора 14, счетный вход 41, разрешающ»е входы 42 и 43 деш»фраторов 16 и 17, входы 44 и 45 адреса, вь>ход 46 кода задержки, выходы 47 и 48 срав—

»ения, выход 49 мульт»нибратора 14, выход 50 »с реполнения, входы 51 -51 и

» 52 -52 открытия и закрытия зат» воров фотоаппаратов 4 -4, входы

r 1 >> з3 — 53 управле ния импульсными ис1 N М точниками 5 — 5, входы 54 — 54 управ» ления затворами источ»»ков 5 -5

Выходы датчиков 1-3 подключены к соответствующ»м входам 23, 25, 27 и

24, 26 реверс»нных преобра..>ователей б и 7, к первому входу элемента

ИЛИ 11» к входам 38 и 39 схем 8 и 9 срав»ен»я, шина 19»ачальной уста»овки соединс на с входами 31, 32, 33, 35 и 36 обнуления, шина 20 тактовых импульсс>в соединена с входами 28 и

29 си»хро»мпульсов, ш»на 21 записи соединена с вторым входом элемента

ИЛИ 11, выход которого соединен с входом 37 обраше»»я к стековой памяти 1 2, »>»»а 22 рс жима >п>дключена к

3 14 152 входу режима обращения (записи-счигывания) к памяти 12, информационные входы которой подключены к соответствующим разрядным 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

10 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 1r„ 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 ЫЖ 11, разряд- 20 ные 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 25 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 подклю- 0 чены 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 де35 шифратора 16 соединены с соответствуМ ющими входами 54 — 54 управления затя ворами импульсных источников 5 -5 входами 52 -52 закрытия затворов н

1 М г. н фотоаппаратов 4 -4 и входами 51 -51 40 открытия затворов фотоаппаратов

4 -4", выходы дешифратора 17 соединены с соответствующими входами

53 -53 управления запуском источников 5 -5 вход 51 открытия затвора 4 н 1

I ! . первого фотоаппарата 4 подключен к выходу третьего датчика 3 положения.

На чертеже введены обозначения

1, и 1г — расстояния между датчиками

1-3; 1, — растояние между исследуемым сечением траектории и третьим датчиком 3 положения.

Устройство работает следующим образом.

Принцип работы устройства основан

55 на предположении постоянства ускорения модели на исследуемом участке

1 + 1г + 1> траектории движения °

При линейном изменении, скорости моде16

4 ли на участке 1 с постоянным ускорением А, значение скорости н момент времени t определяется как

v = А t+v, где v, — начальное значение скорости, а время t; пролета. участков 1,, 1 и 1з определяют из выражения

21, v +v

1 1%I где v;, ч;, — значения скорости на границах участка.

При равенстве участков 1, = 1г

1 и определении времен пролета, г tl +dt, " t> t +6, можно предположить, что времена пролета соседних участков отличаются на одно и то же время, т.е.

Таким образом, определяя разность времени d t, пролета участков 1, и lг и увеличивая (уменьшая) на эту разность время пролета t, можно задать момент времени Г = tz + htl пролета моделью сечения фотографирования, в который вырабатывается импульс по выходу 47 схемы 8 сравнения на запуск мультивибратора 14 для управления затворами источников излучения. Длительность 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 каждого импульсного источника излучения — это время от подачи управляющего импульса на запуск лампы излучателя до момента начала собственIl 1I ного излучения, т. е. время накачки после которого можно производить фотографирование. Полагая дискретность (период тактовых импульсов) прямого и обратного преобразования Т равными, выражают измеренные t»> в единицах Т . Учитывая длительность с, пр периода времени между экспозициями и порядок срабатывания источников, на клавишном регистре устанавливают

1415216

t эц, 1 E (Где 1 номер источ ника) 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 „, номер i н стек. Запись

МА информации производится в порядке наступления моментов времени запуска источников, т.е. в зависимости от разброса времен t „, порядок включения источников может 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 = tz +

+ d,t, пролета моделью сеченйя фото1 графирования, в устройстве обеспечена выработка управляющих импульсов по выходу 48 схемы 13 сравнения на запуски источников через время

-(г.„ц,, — i ) = t, — (де, +

+ t — i ) относительно момента абсид 1 времени пересечения моделью плоскости третьего датчика 3. Вычисление значения gt, + t д, — 1 . выполняется на сумматоре 13, на входы которого

6 t поступает с разрядных выходов

I преобразователя 6 и t < — 1 . с выходов стеконой памяти 12, а код с выходов сумматора 13 поступает на схему 9 сравнения.

1 И

В состав всех фотоаппаратов 4 -4 введены затворы, которые позволяют исключить засветку пленки при срабатывании соседних источников излучения. Управление открытием (i+1)-ro затвора по входу 51 " и закрытием

i-го затвора по входу 52 осуществляется по заднему фронту импульсов с выходов дешифратора 16, а управление затвором 54 i-го импульсного источника 5 — по передним фронтам. При этом учитывается, что время задержки открытия и закрытия затноров фотоаппаратов больше времени срабатывания затворов импульсных источников излучения.

Перед началом эксперимента на шине

22 устанавливается режим "Измерение", т.е. стековая память 12 находится н режиме считывания, и подается импульс

55 по шине 19 начальной установки, кЬторый обнуляет содержимое нремяимпульсных преобразователей 6 и 7, счетчика

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

При пересечении моделью плоскости первого датчика 1 к ренерсивному преобразователю 6 по входу 23 поступает импульс, инициирующий прямое преобразование, таким образом, что тактовые импульсы ТИ с периодом Т„ поступают на вход прямого счета. Одновременно импульс от датчика 1 поступает через элемент ИЛИ 11 на вход 37 обращения к стеку 12, по которому выполняется считывание первого . — i . для i-го источника, который должен быть запущен первым, и это значение и номер 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 н преобразователе 6 сформирован дноичный код, характеризующий время пролета участка 1,. Далее тактовые импульсы с периодом Т„р поступают на вход обратного счета. Одновременно от датчика 2 к реверсивному время-импульсному 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

bt, времени пролета участков 1 и 1 .

Это код поступает на первую группу входов сумматора 13, где складывается со значением tù, — iE 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 сформиронан код, характеризующий время t пролета участка 1,. Далее тактовые импульсы ТИ с периодом Тр поступают на вход обратного счета в преобразователе 7, причем данный ре141521«1

50

55 жим обрлтногo счеT;l устанлвливлетсн до окончания эксперимента. Кроме того, от датчика 3 цо входам 38 и 39 на схемь1 8 и 9 сравнения поступает сигнал разрешения сравнения, ы также он посту«!ает нл вход 5i, открывая

1 затвор первого фотоаппарата 4 подготавливая его к съемке.

В момент совпадения состояний времяимпульсного преобразователя 7 и сумматоры 13 схема 9 сравнения по выходу 48 вь(рлбатывлет импульс, который проходит нл 1 и выход дешифратора 17, адрес i которого задан на входах 45, и запускает по входу 53 лампу 1 го источника излучения 5 .

Начинается процесс накачки, но модель находится еще до исследуемого сечения. Одновременно импульс с выхода 48 через элемент ИЛИ 11 поступает ««л вход 37 обращения к стеку 12, считывается адрес i и второе значение о, — i(, которое также складывается с разностью д(1, 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 сумматора 13 вновь вырабатывается импульс на выходе 48, который проходит на выход дешифратора 17 и запускает следующий источник 5 . Далее повторяется для запуска других источников, хотя модель еще находится,(о исследуемого сечения.

В момент сонпаг!ения состояний времяимпульсных преобразог«ателей

6 и 7 (при обрлтном счете преобразователя 7) схема 8 сравнения по вы1 ходу 47 вырабатывает импульс, запускающий мультивибратор, на выходе 49 которого с периодом с вырабатываются импульсы, поступающие на счетный вход

41 счетчика 15 и разрешающий вход 42 дешифрлтора 16. В предположении посстоянства разности t времени пролета для пар соседних участков 1, 12 и 121 в преобразователе 7 формируется код, характеризующий время — + ht пролета участка 1з.

Ъ 2

Таким образом, в данный момент модель находится в исследуемом сечении, на первом выходе дешифратора 16 вырабатывается импульс, поступающий на ( вход 54 управления затвором перво1 го импульсного источника 5, и происходит освещение модели импульсом из- .

1!у !с «(lf>I — фотогр,«фирон;lllll(. iio:(;1;«нему фронту импульсл с д(шифратора 16 ( э а к р ы«1 (1 с т с Я 3 л т в ((p и е р е(о Г о (l ф(1 о— ап!!лрлтл по входу 52 и открынлс тся затвор второго 4 фотоаппарата по

2 входу 51, подготавливая его к съемке. По ".аднему фронту импульса с выхода 49 увеличивается на единицу значение счетчика 15, устлнлв.швля адрес второго источника 5 . Далее г с вырлботкой импульса по выходу 49 мультивибратора 14 происходят фотографирование модели через время а и

E1n;«готовка следующего фотоаппараты

Далее производится выработка упрлвляюп«их импульсов на входы 51, 52 и 54 для фотографирования в исследуеMoM сечении последующими фотоаппаратами 4 при срабатывании с(«сдую««!их источников 5 излучения. Остановка работы устройства происходит при выработке импульса по выходу 50 переполнения счетчика 15.

При проведении экспериментов выбирают рлзмеры участков 1« = 1 — 1> такими, чтобы время пролета с учетом разности времени пролета д, было достаточным для "накачки" ламп излучателей (t с,„ = 1 и(). Кро— ме того, необходимо учитывать, что при движении моделей с отрицательным ус«;орсцием (торможением) при обратном счете преобразователи 6 и 7 проходят нулевое состояние, поэтому разрядность преобразонлтелей выбирают такой, чтобь« можно было измерять время пролета во всем диапазоне скоростей и ускорений.

В качестве импульсных источников

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

Ф о р м у л а и з о б р е т е и и я

Устройство для последовательного фотографирования движущейся модели, содержащее три датчика положения движущейся модели, два реверсивных времяимпульсных преобразователя, клан!«!!!«(«!!! регистр, две цифровые схемы сравнения, фотоаппарат, импульсный источник излучения с затвором и счетчик, причем

1415216

Составитель А. Жуков

Техред М. Ходанич Корректор N. Васильева

Редактор Л. Гратилло

Заказ 3874/45 Тираж 442 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 выход первого датчика соединен с входом прямого преобразования первого преобразователя, ра 3рядные 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 преобразователя, выход третьего датчика подключен к входу остановки преобразования первого преобразователя к входам разрешения двух схем сравнения и к входу обратного преобразования 15 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- 2р л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью расширения функциональных возможностей за счет N-кратного фотографирования движущейся модели в одном исследуемом сечении траектории, в него 25 доволнительно введены N-1 фотоаппарат с затворами и N-1 импульсный источник излучения с затворами, сумматор, установленный между разрядными выходами первого преобразователя и второй 3р группой разрядных входов второй схемы сравнения, стековая память, подключенная информационными входами к разрядным выходам клавишного регистра, логический элемент ИЛИ, соединен- 35 ный первым входом с выходом первого датчика положения,мультивибратор и два дешифратора, причем выход первой схемы сравнения подключен к входу запуска мультивибратора, выход которого сое- 4р динен со счетным входам 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, введенная 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 ИЛИ 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 ИЛИ и разрешающему входу второго дешифратора, выходы которого подключены к соответствующим входам запуска импульсных источников, выход третьего 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-го источника, к к входу закрытия затвора 1-го фотоаппарата и к входу открытия (i+1)-ro фотоаппарата.