CN2503669Y - Ccd光测电源 - Google Patents
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Abstract
CCD光测电源属于物理教学实验仪器。由脉冲高压源、同步触发电路等组成。由于采用延时器,所发出的同步频闪光,使CCD摄像头每获一帧图像的各像素,都是一次闪光(约50μS)在CCD阵面上形成的潜像中生成的,以此便可做到不用价高CCD的快速摄像头,也能克服拖影。带有运动体的同步释放电路、CCD的用电电源(DC12V)、电振子的调频电源(DC可调电源)的CCD光测电源,是既方便于实验装配与操作,又能降低实验成本。
Description
本实用新型是一种CCD光测电源,属于物理教学实验仪器。
目前电视摄像,在我国已开始作为光测信息工具,用于实验教学中。但在一般光源下,用低价的CCD摄像头获取运动(包括振动)的《时—空》信息分布图像,画面上将存在运动体的拖影现象,这不但降低画面的清晰度,也使其《时—空》信息分布图像的准确度失去其定量性。
本实用新型的目的:制造出用低价CCD摄像头光测运动体“时—空”信息时能消除画面上运动体的拖影现象,又可带有运动体同步启动、CCD摄像头工作电源及电振子的调频控制电路的CCD光测电源(或称CCD光测光源)的仪器。
本实用新型的技术方案:
一种CCD光测电源:由脉冲高压源、同步触发电路组成,脉冲高压源是在同步触发电路输入开关信号后工作,其特征是(1)在脉冲高压源电路中的闪光管的供电电路上联接有延时器,其作用是使产生闪光的脉冲电流的脉宽由约10μS,延至约50μS,以适应CCD阵面上形成潜像的需要;(2)在同步触发电路市电输入端(A点)有电容器(C3),其作用是使经电容器(C3)的电流,超前电压π/2相位,故而在交流电的2Kπ相位时,与电容器(C3)串联的电阻(R4)与稳压管(V9)交接处电压为零。
一种CCD光测电源:由脉冲高压源、同步触发电路和同步释放电路组成,同步释放电路是控制运动体的起动,其特征是(1)在脉冲高压源电路中的闪光管的供电电路上串联有延时器,其作用是使产生闪光的脉冲电流的脉宽由约10μS,延至约50μS,以适应CCD阵面上形成潜像的需要;(2)在同步触发电路市电输入端(A点)有电容器(C3),其作用是使经电容器(C3)的电流,超前电压π/2相位,故而在交流电的2Kπ相位时,与电容器(C3)串联的电阻(R4)与稳压管(V9)交接处电压为零。
一种CCD光测电源:由脉冲高压源、同步触发电路、同步释放电路和DC12V电路组成,DC12V电路是作为低价CCD摄像头用电电源,其特征是(1)在脉冲高压源电路中的闪光管的供电电路上联接有延时器,其作用是使产生闪光的脉冲电流的脉宽由约10μS,延至约50μS,以适应CCD阵面上形成潜像的需要;(2)在同步触发电路市电输入端(A点)有电容器(C3),其作用是使经电容器(C3)的电流,超前电压π/2相位,故而在交流电的2Kπ相位时,与电容器(C3)串联的电阻(R4)与稳压管(V9)交接处电压为零。
一种CCD光测电源:由脉冲高压源、同步触发电路、同步释放电路、DC12V电路和DC可调电源组成,DC可调电源是作为电振子调频控制电路,其特征是(1)在脉冲高压源电路中的闪光管的供电电路上串联有延时器,其作用是使产生闪光的脉冲电流的脉宽由约10μS,延至约50μS,以适应CCD阵面上形成潜像的需要;(2)在同步触发电路市电输入端(A点)有电容器(C3),其作用是使经电容器(C3)的电流,超前电压π/2相位,故而在交流电的2 Kπ相位时,与电容器(C3)串联的电阻(R4)与稳压管(V9)交接处电压为零。
延时器可以是带有磁芯的线圈。
脉冲高压源电路结构可以是(图一虚线上部分):市电从A、B两点进入,从A点分为两路,一路接电容器C1,反接二极管V1,叙述交流电从进B点为零相位开始,经二极管V1对电容器C1开始充电,充电到π/2相位时电压约至310V,至2π相位时成倍压约620V,一般来说:在交流电的2Kπ相位时,(K为自然数1、2、3…下同)C1上的电压皆约为620V,在二极管V1与电容器C1的交接处,顺接二极管V2和延时器M及闪光管H的一端,闪光管H的另一端接B点;第二路,由A点顺接二极管V3,经电阻R2至稳压管V4的阳极,稳压管V4的另一极接B点,此时稳压管V4将电压钳位在100-200V内,与稳压管V4并联的可控硅V6,两管的阳极接阳极,阴极接阴极,在此二管的阳极上经一电容器C2接脉冲变压器T1的原边L1,原边L1的另一端接B点,脉冲变压器T1的副边L2,一端接闪光管H的触发极,副边L2的另一极接B点。同步触发电路结构可以是(图一虚线下部分):市电由A点经电容器C3及电阻R4到稳压管V9的阳极,稳压管V9的阴极接B点,在电阻R4与稳压管V9的交接处,接一电阻R5到集成电路N1的2脚,集成电路N1接成单稳电路,因经电容器C3的电流,超前电压π/2相位,故而在交流电的2Kπ相位时,电阻R4与稳压管V9的交接处电压为零,此电压经电阻R5传至集成电路N1的2脚,引起单稳电路翻转,集成电路N1的3脚输出正向脉冲,此正向脉冲经接于集成电路N1的3脚的电容器C8,电容器C8的另一端接在稳压管V11的阳极,稳压管V11的阴极接B点,稳压管V11的阳极上,顺接二极管V12至可控硅V6的控制极,这样、由集成电路N1的3脚输出正向脉冲,经电容器C8、稳压管V11、二极管V12所组成的微分电路,转为正向尖脉冲,此脉冲进入可控硅V6的控制极,并触发可控硅V6导通,引起电容器C2放电;放电电流经脉冲变压器T1的原边L1并在副边L2上产生万伏高压,此高压加在闪光管H的触发极上,使闪光管H导通,此时正是电容器C1上的电压达到峰值电压约620V的时刻,电容器C1即开始放电,放电电流经二极管V2、延时器M,在闪光管H中放电产生频闪光
本实用新型的效果:CCD光测光源所发出的同步频闪光,使CCD摄像头每获一帧图像的各像素,都是一次闪光(约50μS)在CCD阵面上形成的潜像中生成的,以此便可做到不用价高CCD的快速摄像头,也能克服拖影。带有运动体的同步释放电路、CCD的用电电源(DC12V)、电振子的调频电源(DC可调电源)的CCD光测电源,是既方便于实验装配与操作,又能降低实验成本。
附图说明
图一是一种CCD光测电源的原理图
图二是一种CCD光测电源的实施例电路图
图三是一种带同步释放电路CCD光测电源的实施例电路图
图四是一种带同步释放和DC12V电路CCD光测电源的实施例电路图
实施例说明
图二中所述CCD光测电源实施例由脉冲高压源和同步触发电路组成。市电经A、B两点进入脉冲高压源,从A点即分成两路,一路接电容器C1,电容器C1的另一端,又经两支二极管V1、V2分为两路,二极管V1反接,二极管V1的另一端,再接一电阻R1到B点;二极管V2正接,二极管V2的另一端,接延时器M,,延时器M的另一端,接闪光管H的一个放电极,闪光管H的另一个放电极接B点。接A点的另一路,是正接二极管V3,二极管V3的另一端,接电阻R2,电阻R2的另一端,接继电器JS控制的接点开关S1,接点开关S1的另一端将分成四支路:一支路接稳压管V4的阳极,稳压管V4的阴极接B点。第二支路与二极管V5正接,二极管V5的另一端接可控硅V6的阳极,可控硅V6的阴极接B点;可控硅V6的控制极接C点,以备接收由同步触发来的脉冲开关信息。第三支路接电容器C2,电容器C2另一端接脉冲变压器T1的原边L1,原边L1的另一端接B点;脉冲变压器T1的副边L2的两端,一端接闪光管H的触发极,另一端接B点。第四支路接D点,以备向同步释放输出控制信号。同步触发电路是图二虚线以下部分所示。市电由A点进入同步触发的也分成两路,一路经电阻R3、正接二极管V7、到稳压管V8的阳极,稳压管V8的阴极接B点;在二极管V7与稳压管V8的交接处,另接有一正接的二极管V10与电解电容器C4的正极相接,电解电容器C4的负极接B点;电解电容器C4的正极,与集成电路N1(7555)的8脚相联,此正极还经电阻R6,与集成电路N1的6、7两脚相联,又经R7与集成电路N1的4脚相联,集成电路N1的6、7两脚接电容器C6,6、7两脚还与一只1×2的纽子开关S2相接,并经此开关接电容器C7,电容器C6、C7另一端都与B点相接;集成电路N1的1脚与B点相接,集成电路N1的5脚,经电容器C5与B点相接。与A点相接的电容器C3的另一端,经电阻R4接稳压管V9的阳极,稳压管V9的阴极与B点相接;在电阻R4接稳压管V9的阳极的接点上,还经电阻R5接集成电路N1的2脚;集成电路N1的3脚,经R8与B点相接;此3脚又经电容器C8,接稳压管V11的阳极,稳压管V11的阴极与B点相接;稳压管V11的阳极上,正接二极管V12,二极管V12的另一端接C点,以备向脉冲高压电源,输出脉冲开关信号。
其工作过程是:
第一路由A点进入图二中虚线上部的脉冲高压源部分,有两条支路。一条经限流电阻R1后,在电容器C1与二极管V1作用下倍压,分别经二极管V2、延时器M,以备作闪光管H发出闪光的高压电源。另一条支路,是在继电器KS所的控制的接点开关S1闭合时,市电电压才能经二极管V3、电阻R2、继电器KS所的控制的接点开关S1、经二极管V5,到达可控硅V6阳极;这一电压因受稳压管V4箝位,故而在电容C2充电电压约100--200V。这一电压是为闪光管H发出闪光时需要的脉冲开关高压准备的。
第二路由A点进入图二中虚线下部的,同步触发电路的市电,也分为两条支路。一条经电阻R3二极管V7后,受稳压管V8箝位为9V的矩形波,再经二极管V10整流,电容器C4滤波,供7555集成电路N1的工作电源。另一路经电容器C3、电阻R4后,受稳压管V9箝位为9V的矩形波;此矩形波因经电容器C3而使电流超前于市电相位π/2;又因受电阻R4,稳压管V9的影响而滞后,按电路参数所选元件,滞后约π/15;此时倍压电路上的电压U为:
U=Um{1/2πfC/[202+(1/2πfC)2]1/2+UmSin(π/2+π/15)代入参数:Um=220×1.41、f=50、C=10×10-6
U=311+304=615V与二倍峰值电压仅差约8V,设计在此时让闪光管导发光,是非常经济可行的。
上述设计的可行性,是上述相位点时,在R4与V9交接点上的电压由9V降为零;利用这一信息,经电阻R5,加于集成块N1的二脚上,引起以N1为中心的单稳电路翻转,N1的三脚输出正向脉冲。此脉冲经电容器C8与二极管V12稳压管V11所组成的微分电路,进入可控硅V6的控制极并触发其导通。导通、引起电容器C2经二极管V5与可控硅V6放电;放电电流,将分别经脉冲变压器T1的原边L1,并在副边L2上形成万伏以上的脉冲开关高压。此脉冲开关高压的作用是:透过闪光管H的管壁,而向闪光管H内注入电离源,闪光管H因此而导电,;闪光管H的导电,使电容器C1分别经延时器M,在闪光管H中放电而产生闪光。
上述放电电流,在延时器M的自感作用下,使产生闪光的脉冲电流的脉宽由约10μS,延至约50μS,以适应CCD阵面上形成潜像的需要。
电路元件:晶体管:二极管:V3、V5、V7、V10、V121N4007。V1、V2、2N4007。
稳压管:V8、V9、V11 5mA9V。V4 2W150V。
三极管:可控硅V6 3CT2B。
集成块:N1 7555。电 阻:R110W20Ω。R21W50K。R3W25K。R41K。R5R7R820K。R6200K。电容: C1、AC250V10μ。C2400V0.22μ。C30.1μ。C50.01μ。
C60.02μ。C70.22μ。C4CD25V2200μ。C84000P。变压器:T1一字型磁芯L1φ0.2线20匝。L2φ0.05线2000匝。延时器:M日字形磁芯15×15磁芯φ0.3线350匝。开关:BS、S1继电器12V/220V。
闪光灯:H、WU-1型。
图三中所述CCD光测电源实施例是带同步释放运动体电路的,其中竖虚线的左部分就是所加装同步释放电路。其横虚线上部分为脉冲高压源电路,下部分为同步触发电路。市电进入同步释放部分,是由变压器T2的原边L3分别接A、B两点,变压器T2的副边L4的两端,接整流桥堆U的两个交流输入端;整流桥堆U两个直流输出端的正极,接电解电容器C9的正极,负极接电解电容器C9的负极,此点为低压直流电源的负极,简称负极;三端稳压块N2(7812)的1脚,接电容器C9的正极,2脚接负极,3脚接电解电容器C10的正极。电解电容接器C10的负极接负极。由电解电容器C10的正极,又分为四支路:一支路经按纽开关S3,接继电器KS的一端,继电器KS的另端接负极;第二支路经电阻R9与发光二极管V13正接后接负极;第三支路经线圈L5,接三极管V15的发射极;三极管V15的集电极接负极,基极经电阻R10接三极管V14的集电极;三极管V14的发射极接负极,基极接电位计R12的滑动点。第四支路经电阻R11接电位计R12的一端,电位计R12的另一端接负极,电位计R12的滑动点,接三极管V14的基极,;此滑动点又接电解电容器C12的正极,电解电容器C12的负极接负极;此电解电容器C12的正极,依次正接二极管V16、V17后,接脉冲变压器T3的副边L7的一端,L7的另一端接负极;脉冲变压器T3的原边L6的一端接B点,L6的另一端与B点之间反接二极管V18,再由此点经电容器C13接D点,以备接收脉冲高压源来的同步信号。
工作过程:当我们接通市电(220V50Hz)电源时,市电电源一端经纽子开关S5、输入的点A,市电电源的另一端输入点B。脉冲高压源与同步触发电路之间还有共接点C。在图一、图二、图三、图四中所述的CCD光测电源的脉冲高压源与同步释放电路之间,可有共接点D。图三、图四的脉冲高压源部分,较图二中脉冲高压源电路,多一些带(’)号的元件,其作用是与原有组件一起,形成双光源电路,同理、也可形成三光源或四光源电路。对这一部分的工作过程,在图二的叙述中已有说明,故而不再重述。而将同步释放电路的工作过程叙述于下:
同步释放电路的工作:市电由A点进入变压器T2的原边L3,在其副边L4上降为低压交流电;此电压由桥堆U整流、电容器C9滤波、经三端稳压块N2成DC12V电压,由电容器C10进一步滤波后,再经电阻R9向作为指示灯的发光二极管V13供电;并又向负载L5供电,它是与复合管V14、V15串联的,复合管V14、V15中的电流,由与它们并联的两串联电阻R11与电位计R12中的R12上的分压来控制的。L5是一个电磁铁时,是用于控制运动体同步释放;其过程是在闪光管发出闪光的同时,电容器C13也将经变压器T3的原边L6放电,在其副边L7上的电脉冲,将使电容器C12放电,也将截断了复合管V14、V15的基极电流,从而截断电磁铁L5中的电流,以释放其吸附物而达到运动体的同步释放。与原边L6并联的二极管V18是在电容器C13充电时导通,将原边L6短路,隔断原边L6与副边L7的影响。在按纽开关S3闭合时,继电器KS使接点开关S1闭合,才能使市电进入同步触发部分的电压到达可控硅V6。S3的作用,是控制频闪光的闪停按纽。
电路元件:晶体管:二极管:V3、V5、V7、V10、V12、V16、V17、V18 1N4007。
V1、V1’、V2、V2’2N4007。
发光二极管V13。桥堆U 1A50V。
稳压管:V8、V9、V11 5mA9V。V4 2W150V。
三极管:V143DK9、V153CD551(0.5A80V、h>8)。可控硅V6 3CT2B。
三端稳压块:N2、7812。
集成块:N1 7555。电阻:R110W20Ω。R21W50K。R3W25K。R41K。R5R7R820K。R6200K。R92K。R10
500Ω。R1110K。R12电位计47K。电容:C1、C1’AC250V。C2、C2’400V 0.22μ。C30.1μ。C50.01μ。
C60.02μ。C7 0.22μ。C4、C9、C10、C11CD25V2200μ。C84000P。
C12 CD 6V10μ。C13400V 0.1μ。变压器:T1、T1’一字型磁芯L1、L1’φ0.2线20匝。L2、L2’φ0.05线2000匝。延时器:M、M’日字形磁芯15×15磁芯φ0.3线350匝。变压器:T2 10W 15V/220V。变压器:T3日字形磁芯L6φ0.05线1000匝L7φ0.15线50匝。线圈: L5φ10×80软铁芯、φ0.3线、绕2000匝。开关: KS、S1继电器12V/220V。S5、S21A/220V1×2纽子开关。S3按纽开关。闪光灯:H、H’WU-1型。
图四中所述的CCD光测电源,是在图三所述CCD光测电源基础上,加装有DC12V电路。加装用三端稳压块N3(7812)的1脚接电容器C9的阳极,2脚接负极,3脚接电解电容器C11的正极;电解电容器C11的负极接负极,由电解电容器C11的正极,接二线插坐BS的一端,插坐BS的另一端接负极。插坐BS即为向摄像头供电的电源插坐。要说明的是:图中虚线框方中的纽子开关S4,是一直通的导线,或是纽子开关S4必需处于闭合状态。其增加电子元件设置为:三端稳压块:N37812。电容器: C1116V2200μ。插坐: BS两线。
加装有电振子调频电路的CCD光测电源。在图四中CCD光测电源的基础上,虚线框中的纽子开关S4是为此加装的;电振子调频时,L5则换成带动振子的直流小电机。调节电位计R12上的分压来控制电振子的频率。方便于用频闪光照耀下观察波动。其增加电子元件设置为:
纽子开关:S41A/220V1×2。线圈L5换成录音机用的直流小电机。
Claims (6)
1.一种CCD光测电源:由脉冲高压源、同步触发电路组成,脉冲高压源是在同步触发电路输入开关信号后工作,其特征是:在脉冲高压源电路中的闪光管的供电电路上联接有延时器,其作用是使产生闪光的脉冲电流的脉宽由约10μS,延至约50μS,以适应CCD阵面上形成潜像的需要;在同步触发电路市电输入端(A点)有电容器(C3),其作用是使经电容器(C3)的电流,超前电压π/2相位,故而在交流电的2Kπ相位时,与电容器(C3)串联的电阻(R4)与稳压管(V9)交接处电压为零。
2.一种CCD光测电源:由脉冲高压源、同步触发电路和同步释放电路组成,同步释放电路是控制运动体的起动,其特征是(1)在脉冲高压源电路中的闪光管的供电电路上串联有延时器,其作用是使产生闪光的脉冲电流的脉宽由约10μS,延至约50μS,以适应CCD阵面上形成潜像的需要;(2)在同步触发电路市电输入端(A点)有电容器(C3),其作用是使经电容器(C3)的电流,超前电压π/2相位,故而在交流电的2Kπ相位时,与电容器(C3)串联的电阻(R4)与稳压管(V9)交接处电压为零。
3.一种CCD光测电源:由脉冲高压源、同步触发电路、同步释放电路和DC12V电路组成,DC12V电路是作为低价CCD摄像头用电电源,其特征是(1)在脉冲高压源电路中的闪光管的供电电路上联接有延时器,其作用是使产生闪光的脉冲电流的脉宽由约10μS,延至约50μS,以适应CCD阵面上形成潜像的需要;(2)在同步触发电路市电输入端(A点)有电容器(C3),其作用是使经电容器(C3)的电流,超前电压π/2相位,故而在交流电的2Kπ相位时,与电容器(C3)串联的电阻(R4)与稳压管(V9)交接处电压为零。
4.一种CCD光测电源:由脉冲高压源、同步触发电路、同步释放电路、DC12V电路和DC可调电源组成,DC可调电源是作为电振子调频控制电路,其特征是(1)在脉冲高压源电路中的闪光管的供电电路上串联有延时器,其作用是使产生闪光的脉冲电流的脉宽由约10μS,延至约50μS,以适应CCD阵面上形成潜像的需要;(2)在同步触发电路市电输入端(A点)有电容器(C3),其作用是使经电容器(C3)的电流,超前电压π/2相位,故而在交流电的2Kπ相位时,与电容器(C3)串联的电阻(R4)与稳压管(V9)交接处电压为零。
5.根据权利要求1,2,3,4所述的CCD光测电源,其特征是延时器可以是带有磁芯的线圈。
6根据权利要求1,2,3,4所述的CCD光测电源,其特征是(1)脉冲高压源电路结构可以是:由市电从A、B两点进入;从A点分为两路,一路接电容器C1,反接二极管V1,叙述交流电从进B点为零相位开始,经二极管V1对电容器C1开始充电,充电到π/2相位电压约至310V,至2π相位时成倍压约620V,一般来说:在交流电的2Kπ相位时,(K为自然数1、2、3…下同)C1上的电压皆约为620V。在二极管V1与电容器C1的交接处,顺接二极管V2和闪光管H的一端,闪光管H的另一端接B点,第二路,由A点顺接二极管V3,经电阻R2至稳压管V4的阳极,稳压管V4的另一极接B点;此时稳压管V4将电压钳位在100-200V内,与稳压管V4并联的可控硅V6,两管的阳极接阳极,阴极接阴极,在此二管的阳极上经一电容器C2接脉冲变压器T1的原边L1,原边L1的另一端接B点,脉冲变压器T1的副边L2,一端接闪光管H的触发极,副边L2的另一极接B点;(2)同步触发电路结构可以是:市电由A点经电阻R4到稳压管V9的阳极,稳压管V9的阴极接B点,在电阻R4与稳压管V9的交接处,接一电阻R5到集成电路N1的2脚,集成电路N1接成单稳电路,电阻R4与稳压管V9的交接处电压经电阻R5传至集成电路N1的2脚,引起单稳电路翻转,集成电路N1的3脚输出正向脉冲;此正向脉冲经接于集成电路N1的3脚的电容器C8,电容器C8的另一端接在稳压管V11的阳极,稳压管V11的阴极接B点,稳压管V11的阳极上,顺接二极管V12至可控硅V6的控制极,这样、由集成电路N1的3脚输出正向脉冲,经电容器C8、稳压管V11、二极管V12所组成的微分电路,转为正向尖脉冲,此脉冲进入可控硅V6的控制极,并触发可控硅V6导通,引起电容器C2放电;放电电流经脉冲变压器T1的原边L1并在副边L2上产生万伏高压,此高压加在闪光管H的触发极上,使闪光管H导通,此时正是电容器C1上的电压达到峰值电压约620V的时刻,电容器C1即开始放电,放电电流经二极管V2、延时器M,在闪光管H中放电产生频闪光。
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