CN115379120B - 基于加速度信号的高速摄影电子触发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于加速度信号的高速摄影电子触发装置，包括电压比较电路、继电器电路和复位电路，以及为三者供电的电源；加速度传感器测试模块信号输出端与复位电路的一个输入端相连，复位电路的另一输入端与电压比较电路的输入端相连，电压比较电路的输出端与继电器电路的自锁继电器的两个输出端相连，自锁继电器的另外两个输出端与高速摄影的外触发输入相连。本发明通过采集加速度传感器输入的特征信号，实现高效自动触发；能够实现自动触发的功能，减轻了操作人员的劳动强度；且整个电路的器件均可工作在较高速度下，成功率有显著保障，因此工作效率得到了极大提高；阈值可调也意味着本发明可应用到更多不同失效特征的场景。
Description
技术领域
本发明属于光电检测技术领域，具体涉及一种基于加速度信号的高速摄影电子触发装置。
背景技术
专用设备试验的目的是用试验方案考核试验件，并通过试验前中后的关键数据的测试记录来判断其是否可行，以及可改进优化之处。试验前后的关键数据都较易获得，而试验中的数据一般通过选取测点安装传感器并连接上位机后，间隔人为记录或短时间自动记录的方式获得。有些试验不但需要测点传感器数据，还需要记录一定时长试件运行的实时图像，比如专用设备部件强度试验，记录失效过程图像可以更直观清晰的分析失效特征，而失效过程通常是快速发生的，所以在试验中应用高速摄影捕捉试件失效过程的影像。
目前专用设备部件强度试验中，触发高速摄影记录这项操作由操作人员手动完成，存在劳动强度大、成功率和可靠性不高的问题。为保障试验的顺利进行，急需开发一种能应用于高速摄影记录的自动触发装置。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的由于部件失效过程极短，人为触发高速摄影记录存在强度大、效率低的缺点而提出的，其目的是提供一种基于加速度信号的高速摄影电子触发装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于加速度信号的高速摄影电子触发装置，其特征在于：包括电压比较电路、继电器电路和复位电路，以及为三者供电的电源；加速度传感器测试模块的信号输出端与复位电路的一个输入端相连，复位电路的另一输入端与电压比较电路的输入端相连，电压比较电路的输出端与继电器电路的自锁继电器的两个输出端相连，自锁继电器的另外两个输出端与高速摄影测试系统的外触发输入相连。
在上述技术方案中，所述电压比较电路包括电阻R1、R3、R5、可调变阻器R4、二极管D1、电容C1、C2和LM393芯片；电阻R3的一端连接电源，另一端与可调变阻器R4一端相连，可调变阻器R4另一端接地，电阻R3与变阻器R4的公共端与LM393芯片的2号引脚相连，二极管D1正极与输入端 Input相连，二极管D1负极分别与电阻R5及LM393芯片的3号引脚相连，电阻R5的另一端与LM393芯片的4号引脚及地相连，电阻R1的一端与LM393 芯片的1号引脚及输出端Output相连，电阻R1的另一端与LM393芯片的5 号引脚及电源相连，电容C1的一端与电容C2的正极及电源相连，电容C1 的一端与电容C2的负极、LM393芯片的6号引脚、7号引脚、8号引脚及地相连。
在上述技术方案中，所述复位电路传输至电压比较电路的输入端的输入信号，经二极管D1半波整流后，与可调变阻器R4上端电位作比较，前者大于后者时，电压比较电路的输出端输出高电平24V；前者小于后者时，电压比较电路的输出端输出低电平0V。
在上述技术方案中，所述自锁继电器电路包括自锁继电器和自锁开关 S1；自锁继电器线圈输入端1号引脚和6号引脚分别与自锁开关S1的两个刀相连；自锁继电器的10号引脚和7号引脚分别为Ⅰ号输出端Output1和Ⅱ号输出端Output2；Ⅰ号输出端Output1和Ⅱ号输出端Output2与高速摄影测试系统的外触发输入相连。
在上述技术方案中，所述自锁开关S1为DPDT自锁开关。
在上述技术方案中，所述复位电路包括电阻R6、电阻R7和开关S2；电阻R6一端与电源相连，另一端与电阻R7及开关S2的一个固定触点相连，电阻R7另一端接地；开关S2的另一个固定触点连接输入端Input0，开关 S2的刀端连接输入端Input；输入端Input0连接加速度传感器测试模块的信号输出端；输入端Input连接电压比较电路的输入端Input。
在上述技术方案中，所述开关S2为SPDT开关。
在上述技术方案中，所述电源为24VDC电源。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种基于加速度信号的高速摄影电子触发装置，通过采集加速度传感器输入的特征信号，实现高效自动触发；本发明采用了纯硬件的方式，无需软件编程和考虑代码错误，利用加速度传感器获得测点的振动状态，瞬间失效产生的特征信号，通过电压比较电路初步识别和处理，自锁继电器电路输出有效触发信号，复位电路用于配合自锁继电器电路状态复位；能够实现自动触发的功能，减轻了操作人员的劳动强度；且整个电路的器件均可工作在较高速度下，成功率有显著保障，因此工作效率得到了极大提高；阈值可调也意味着本发明可应用到更多不同失效特征的场景。
附图说明
图1是本发明基于加速度信号的高速摄影电子触发装置的工作原理图；
图2是本发明基于加速度信号的高速摄影电子触发装置中电压比较电路的电路图；
图3是本发明基于加速度信号的高速摄影电子触发装置中自锁继电器电路的电路图；
图4是本发明基于加速度信号的高速摄影电子触发装置中复位电路的电路图。
其中：
1 电压比较电路 2 继电器电路
3 复位电路 4 电源
5 加速度传感器测试模块 6 高速摄影测试系统。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合说明书附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明基于加速度信号的高速摄影电子触发装置的技术方案。
如图1所示，一种基于加速度信号的高速摄影电子触发装置，包括电压比较电路1、继电器电路2和复位电路3，以及为三者供电的电源4；加速度传感器测试模块5的信号输出端与复位电路3的输入端Input0相连，复位电路3的输入端Input与电压比较电路1的输入端Input相连，电压比较电路 2的输出端Output与自锁继电器的两个输出端Output、Output相连，自锁继电器的两个输出端Output1和Output2与高速摄影测试系统6的外触发输入相连。
所述加速度传感器测试模块5不属于本发明基于加速度信号的高速摄影电子触发装置的保护部分，加速度传感器测试模块5包括传感器、增益恒流源以及信号传输线缆，为市售产品，丹麦BK公司的4507-B-006型号。
如图2所示，所述电压比较电路1包括电阻R1、电阻R3、电阻R5、可调变阻器R4、二极管D1、电容C1、电容C2和LM393芯片，其中，电阻R1 为上拉电阻，分流减少发热；电阻R3、可调变阻器R4实现阈值电位可调；电阻R5为下拉电阻，电容C1、C2为电源滤波电容。
具体电路连接为：电阻R3的一端连接24VDC电源，另一端与变阻器R4 一端相连，可调变阻器R4另一端接地，电阻R3与可调变阻器R4的公共端与LM393芯片的2号引脚相连，二极管D1正极与输入端Input相连，二极管D1负极分别与电阻R5及LM393芯片的3号引脚相连，电阻R5的另一端与LM393芯片的4号引脚及地相连，电阻R1的一端与LM393芯片的1号引脚及输出端Output相连，电阻R1的另一端与LM393芯片的5号引脚及24VDC 电源相连，电容C1的一端与电容C2的正极及24VDC电源相连，电容C1的一端与电容C2的负极、LM393芯片的6号引脚、7号引脚、8号引脚及地相连。
电压比较电路的工作原理为：输入信号从输入端Input输入，经二极管 D1半波整流后，与可调变阻器R4上端电位作比较，前者大于后者时，输出端Output输出高电平24V；前者小于后者时，输出端Output输出低电平0V。输出24V表示部件失效，并触发高速摄像，此时，继电器的1号引脚接地， 6号引脚接output。
如图3所示，所述自锁继电器电路2包括自锁继电器和DPDT自锁开关 S1。
具体电路连接为：自锁继电器线圈输入端1号引脚和6号引脚分别与自锁开关S1的两个刀相连；自锁继电器的10号引脚和7号引脚分别为Ⅰ号输出端Output1和Ⅱ号输出端Output2。
自锁继电器电路工作原理为：自锁继电器根据1号引脚和6号引脚之间的电位差的大小及方向，决定7号引脚与10号引脚相连或者断开，6号引脚电位高于1号引脚，7号引脚与10号引脚相连，否则断开，自锁开关S1 可改变1号引脚与6号引脚间的电位差。
自锁开关S1是信号输入端(控制端)，通过改变输入信号的极性状态，从而在有效信号输入时，使继电器的7号引脚与10号引脚的通断状态发生改变。
如图4所示，所述复位电路3包括电阻R6、电阻R7和SPDT开关S2。
具体电路连接为：电阻R6一端与24VDC电源相连，另一端与电阻R7及 SPDT开关S2的一个固定触点相连，电阻R7另一端接地；SPDT开关S2的另一个固定触点连接输入端Input0，SPDT开关S2的刀端连接输入端Input。
复位电路的工作原理为：电阻R6与电阻R7分压，在两电阻公共端形成一个高于特征信号的阈值，SPDT开关S2的刀端接电阻R6与电阻R7公共端位置时，可配合自锁继电器电路2复位。
本发明的工作原理：
电源正常的情况下，加速度传感器模块采集振动加速度信号后输出电信号，通过电压比较电路与阈值比较，输出高低电平控制继电器的闭合断开，复位电路用于复位继电器的输出状态。
本发明的工作过程：
在试验前，将加速度传感器固定到待测点，测试输出信号连接到自动触发装置电路的输入端，通过复位电路调整，使自锁继电器的1号引脚接GND，6号引脚接Output，7号引脚与10号引脚为断开状态，再次调整复位电路，使Input与Input0端相连，自动触发装置电路的输出端(自锁继电器的7号引脚Output2与10号引脚Output1)与高速摄影的外触发输入连接，按照专用设备部件失效试验的一般流程进行试验。试件失效触发高速摄影后，调整复位电路，将电路状态恢复到试验前状态，等待下一次试验开始。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (5)
1.一种基于加速度信号的高速摄影电子触发装置，其特征在于：包括电压比较电路（1）、继电器电路（2）和复位电路（3），以及为三者供电的电源（4）；加速度传感器测试模块（5）的信号输出端与复位电路（3）的一个输入端相连，复位电路（3）的另一输入端与电压比较电路（1）的输入端相连，电压比较电路（1）的输出端与继电器电路（2）的自锁继电器的两个输出端相连，自锁继电器的另外两个输出端与高速摄影测试系统（6）的外触发输入相连；
所述继电器电路（2）包括自锁继电器和自锁开关S1；自锁继电器线圈输入端1号引脚和6号引脚分别与自锁开关S1的两个刀相连； 自锁继电器的10号引脚和7号引脚分别为Ⅰ号输出端Output1和Ⅱ号输出端Output2；Ⅰ号输出端Output1和Ⅱ号输出端Output2与高速摄影测试系统（6）的外触发输入相连；
所述自锁开关S1为DPDT自锁开关；
所述复位电路（3）包括电阻R6、电阻R7和开关S2；电阻R6一端与电源（4）相连，另一端与电阻R7及开关S2的一个固定触点相连，电阻R7另一端接地；开关S2的另一个固定触点连接输入端Input0，开关S2的刀端连接输入端Input；输入端Input0连接加速度传感器测试模块（5）的信号输出端；输入端Input连接电压比较电路（1）的输入端Input。
2.根据权利要求1所述的基于加速度信号的高速摄影电子触发装置，其特征在于：所述电压比较电路（1）包括电阻R1、R3、R5、可调变阻器R4、二极管D1、电容C1、C2和LM393芯片；电阻R3的一端连接电源（4），另一端与可调变阻器R4一端相连，可调变阻器R4另一端接地，电阻R3与变阻器R4的公共端与LM393芯片的2号引脚相连，二极管D1正极与输入端Input相连，二极管D1负极分别与电阻R5及LM393芯片的3号引脚相连，电阻R5的另一端与LM393芯片的4号引脚及地相连，电阻R1的一端与LM393芯片的1号引脚及输出端Output相连，电阻R1的另一端与LM393芯片的5号引脚及电源（4）相连，电容C1的一端与电容C2的正极及电源（4）相连，电容C1的一端与电容C2的负极、LM393芯片的6号引脚、7号引脚、8号引脚及地相连。
3.根据权利要求1所述的基于加速度信号的高速摄影电子触发装置，其特征在于：所述复位电路（3）传输至电压比较电路（1）的输入端的输入信号，经二极管D1半波整流后，与可调变阻器R4上端电位作比较，前者大于后者时，电压比较电路（1）的输出端输出高电平24V；前者小于后者时，电压比较电路（1）的输出端输出低电平0V。
4.根据权利要求1所述的基于加速度信号的高速摄影电子触发装置，其特征在于：所述开关S2为SPDT开关。
5.根据权利要求1所述的基于加速度信号的高速摄影电子触发装置，其特征在于：所述电源（4）为24VDC电源。
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