SU1580307A1 - Устройство регулировки осветительно-проекционных систем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к светотехническим измерени м и может быть использовано дл  регулировки и юстировки кино- и фотоаппаратуры, а также дл  настройки, калибровки и аттестации оптической контрольно-измерительной аппаратуры. Устройство содержит волоконный световод, входные торцы которого образуют измерительной поле , а выходные закреплены по окружности, подвижный диск с закрепленным фотодиодом, совершающим механическое сканирование выходных торцов световода, а также усилитель, АЦП,ЭВМ и устройство индикации, осуществл ющих обработку сигнала и его отображение. За счет использовани  единственного фотодиода достигаетс  высока  точность юстировки, поскольку старение элемента и температурный выбег не сказываютс  на работе устройства, использованное в блоке индикации светодиодное панно, отображающее минимум освещенности позвол ет повысить оперативность процесса регулировки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к светотехническим измерени м, и может быть использовано дл  регулировки и юстировки кино- и фотоаппаратуры, а также дл  настройки, калибровки и аттестации оптической контрольно-измерительной аппаратуры.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности регулировки и повышение оперативности процесса регулировки.

На фиг.1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг.2 - светоприем- ник; на фиг.З - схема блока индикации: на фиг.4 - блок-схема алгоритма работы.

Устройство регулировки осветительно- проекционных систем содержит корпус 1 (на фиг. 1 показан контурной линией), внутри которого закреплен объектив 2 со светопри- емником 3. Светоприемник 3 содержит све- тоделительный элемент 4, выполненный в

виде полупрозрачной пластины, установленной под углом 45° к оптической оси. В фокальной плоскости объектива 2 со стороны отражающей поверхности светодели- тельного элемента 4 закреплены в пластине

5входные торцы волокон световода 6, а с противоположной стороны поверхности светоделительного элемента 4 закреплен фотоэлемент 7. Выходные торцы световода

6закреплены во втулке 8 по окружности диаметром Д. Установленный на диаметре Д фотодиод 9 жестко закреп лен в цанговом зажиме 10 (фиг.2), установленном на выполненном с возможностью вращени  на диске 11, при этом диаметр фотодиода 9 не превышает шага размещени  выходных торцов световода 6, диск 11 кинематически св зан с электроприводом 12, а цанговый зажим 10-скорпусом 1 посредством пружины 13.

сл со

о

со

о VI

Выходы фотоэлемента 7 и фотодиода 9 подключены соответственно к первому и второму входам аналогового коммутатора 14.

Аналоговый коммутатор 14 представл - ет собой двухканальный коммутатор аналоговых сигналов. Вход управлени  аналогового коммутатора 14 подключен к второму выходу регистра 15 адреса. Выход аналогового коммутатора 14 соединен с входом усилител  16 посто нного тока, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора 17. На инвертирующий вход компаратора 17 подано опорное напр жение Uon.

Выход усилител  16 соединен также с аналоговым входом аналого-цифрового преобразовател  18, к входу выбора режима (преобразование или гашение) работы которого подключен первый выход регистра 15. Выход готовности данных аналого-цифрового преобразовател  18 подключен к тестируемому входу микроЭВМ 19. Выходы данных аналого-цифрового преобразовател  18 соединены с входной шиной ми- кроЭВМ 19. Выход готовности аналого- цифрового преобразозател  18 подключен к тестируемому входу (к входу прерывани ) микроЭВМ 19 через инвертор 20. Выход компаратора 17 подключен к тестируемому входу счетчика внешних событий микро- ЭВМ 19. К входу начальной установки микроЭВМ 19 подключен выход датчика 21 начального положени .

Перва  выходна  шина микроЭВМ 19 соединена с входной шиной регистра 15, вход стробировани  которого подключен к выходу фиксации адреса микроЭВМ 19. Третий, четвертый, п тый, шестой и седьмой выходы регистра 15 подключены к вто- рому, третьему, четвертому, п тому и шестому входам блока 22 индикации, к первому входу которого подключен выход стро- . бировани  записи микроЭВМ 19, выходные его шины подключены к соответствующим входным шинам блока 22 индикации.

Блок 22 индикации (фиг.З) содержит три многоразр дных знаковых индикатора 23 - 25, в качестве которого можно использовать семисегментные светодиодные ин - дикаторы. Входы индикаторов 23 - 25 подключены соответственно к выходам дешифраторов 26 - 28 двоично-дес тичного кода в код дл  знаковых индикаторов. Каждый из дешифраторов 26-28 может быть выпол- ней в виде набора микросхем дл  преобразовани  двоичного кода одной дес тичной цифры в код дл  индикатора.

Входы дешифраторов 26 - 28 подключены к выходам регистров 29-31 соответственно . Количество разр дов последних определено разр дностью соответствующего знакового индикатора. Выходы регистров 32 и 33 подключены к входам двоично-дес тичных дешифраторов 34 и 35 соответственно. К входу разрешени  дешифратора 35 подключен генератор 36 импульсов . Выходы дешифраторов 34 и 35 поразр дно соединены и подключены к соответствующим светодиодам 37 (371, 372

37). Количество разр дов дешифраторов 34 и 3.5 и количество светодиодов 37 равно количеству волокон световода 6. Если число волокон не более 16, каждый из дешифраторов 34 и 35 можно выполнить на микросхеме 155 ИД 3, выходы которых через повторители с открытым коллектором соединены и подключены к светодиодам 37. Первые входные информационные шины регистров 29 - 33 соединены с первой входной шиной блока 22 индикации, а вторые их входные информационные шины - с второй шиной блока 22 индикации.

Первые входы элементов 2ИЛИ-НЕ 38 - 42 соединены с первым входом блока 22 индикации, вторые их входы подключены соответственно к второму, третьему, четвертому , п тому и шестому входам блока 22 индикации, а их выходы - к входам стробировани  регистров 29 - 33 соответственно.

Датчик 21 начального положени  (фиг.2) выполнен в виде светодиода 43 и фотодиода 44, установленных соосно и перпендикул рно плоскости диска 11, в котором выполнено отверстие, при этом ось светодиода 43 и фотодиода 44 совпадает с осью отверсти  и расположена в промежутке между волокнами световода 6 в плоскости пластины 5.

Устройство работает следующим образом .

Световой поток от объекта наблюдени  фиксируетс  объективом 2 в его фокальной плоскости, совпадающей с внутренней поверхностью пластины 5. Информаци  об освещенности локальных участков в фокальной плоскости волокнами световода 6 передаетс  на фотодиод 9, одновременно световой поток обьектива2, проход  через светоделительный элемент 4, подаетс  на фотоэлемент, передающий информацию о суммарном световом потоке. При запуске электропривода 12 фотодиод 9, сканиру  по торцам волокон, формирует импульсы, пропорциональные освещенности соответствующих локальных участков фокальной плоскости.

Напр жение с фотоэлемента 7 и фотодиода 9 поступает соответственно на первый и второй входы аналогового коммутатора 14.

Обработка сигналов, поступающих на входы коммутатора 14, происходит следую- щим образом. Сначала измер ютс  сигналы , характеризующие освещенность отдельных точек фокальной плоскости объектива 2, т.е. измер ютс  сигналы, снимаемые с фотодиода 9 в процессе его вращени . После того как измерена освещенность во всех требуемых точках, измер етс  общий световой поток объектива.

Затем провод т необходимые вычислени  и на индикацию вывод т: величину, ха- рактеризующую суммарный световой поток от объектива наблюдени  (коллиматора); неравномерность освещенности светового потока, определ емую по формуле

ЕмаКС-ЕмИН--

Не

0)

Емакс Ь ЕМИН

где Емакс и Емин - соответственно максимальное к минимальное значени  освещённости локальных участков фокальной плоскости объектива 2, величину, характеризующую контраст изо- бражени  от объекта наблюдени , определ емую по формуле

Емакс

|/ -г,-мин

(2)

так как ЭДС, вырабатываемую фотоэлемен- том 7 и фотодиодом 9, пропорциональным освещенности соответствующих участков, из выражений (1) и (2) можно представить через ЭДС, вырабатываемую на фотодиоде 9, в следующем виде

имакс-имцн „

Н«

UMSKC + Омин

иакс

(4).

где Кмакс и UMHH - соответственно значени  напр жений, снимаемых с фотодиода 9 вточках с Максимальной и минимальной освещенност ми.

В алгоритме работы устройства (фиг.4) цикл обработки начинаетс  с выдачи сигнала сброса датчиком 21 начального положени , который должен быть установлен так, чтобы он выдавал сигнал сброса на микроЭВМ 19 при отсутствии полезного сигнала и после выдачи информации на индикаторы . Сигнал сброса устанавливает счетчик команд микроЭВМ 19 в О и запрещает обработку прерываний.

Подключение фотодиода 9 к усилителю 16 и перевод аналого-цифрового преобразовател  18 в режим гашени  производитс 

5 10

15

0

5

0

5

0

,-

е

0

соответствующей установкой второго и первого разр дов регистра 15 адреса. Установка требуемых значений разр дов производитс  выдачей соответствующего адреса по первой выходной шине микро- ЭВМ 19, которые записываютс  в регистр 15 по сигналу фиксации адреса. Этот сигнал по вл етс  на выходе фиксации адреса микроЭВМ 19 при выдаче адреса по первой выходной шине. В счетчик внешних событий микроЭВМ 19 заноситс  число, определ емое количеством контролируемых локальных участков.

В  чейки пам ти микроЭВМ 19, в которых должка хранитьс  информаци  об осве- щенности в контролируемых точках, заноситс  О.

Наличие полезного сигнала контролируетс  по уровню сигнала на тестируемом входе счетчика внешних событий микро- ЭВМ 19. При по влении полезного сигнала (когда фотодиод 9 пересекает световой поток одного из волокон световодов 6) выход компаратора 17 переходит в состо ние логической единицы.

Величина напр жени  Do выбираетс  такой, чтобы компаратор 17 не срабатывал при отсутствии полезного сигнала.

Перевод аналого-цифрового преобразовател  18 в режим преобразовани  производитс  соответствующей установкой второго разр да регистра 15. После окончани  измерени  и при готовности данных аналого-цифровой преобразователь 18 устанавливает на тестируемом входе микро- ЭВМ 19 уровень логического О.

МикроЭВМ 19 считывает данные с выходной шины аналого-цифрового преобразовател  18. Если измеренное значение больше того, которое записано в  чейку пам ти , где должно находитьс  число, характеризующее освещенность в данной точке, то оно переписываетс  в указанную  чейку.

Перевод аналого-цифрового преобразовател  18 в режим гашени  производитс  соответствующей установкой первого разр да регистра 15.

Наличие полезного сигнала контролируетс  по уровню сигнала на тестируемом входе счетчика внешних событий микро- ЭВМ 19. Переход выхода компаратора 17 из состо ни  логической 1 в логический О, измен ет на единицу содержимое счетчика внешних событий микроЭВМ 19.

Триггер флага счетчика внешних событий микроЭВМ 19 устанавливаетс  в единицу при перевыполнении счетчика внешних событий. Переполнение счетчика произойдет после измерени  освещенности во

всех контролируемых точках. Провер   состо ние триггера флага счетчика, можно определить все ли измерени  проведены.

Подключение фотоэлемента 7 к усилителю 16 и перевод аналого-цифрового преобразовател  18 в режим преобразовани  производитс  соответствующей установкой второго и первого разр дов регистра 15 соответственно .

Так как уровни сигналов от фотоэлемента 7 и фотодиода 9 могут значительно отличатьс , то возможно выполнение усилител  16с переключаемым коэффициентом усилени . При этом коэффициент усилени  должен переключатьс  тем же сигналом, что и аналоговый коммутатор 14.

Момент готовности данных определ етс  по состо нию тестируемого входа микро- ЭВМ 19.

При сравнении величин освещенности, измеренных в разных точках фокальной плоскости, определ ютс  максимальное и минимальное значени  освещенности и номера волокон световода 6, соответствующее этим значени м. Определение неравномерности освещенности и контраста производитс  в соответствии с формулами (3) и (4). Эти значени  и значение светового потока выдаютс  на входные шины блока 22 индикации в двоично-дес тичном коде, а номера волокон световода 6 - в двоичном коде ,

Дл  вывода информации на индикаторы устанавливаетс  О в третьем разр де регистра 15 адреса. После этого на выходных шинах; микроЭВМ 19 выставл етс  двоично- дес тичный код числа, характеризующего, суммарный световой поток. По сигналу записи во внешнее устройство на соответствующем выходе микроЭВМ 19 (которым сопровождаетс  выдача данных из микро- ЭВМ 19) на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 38 возникает положительный перепад сигнала , который стробирует запись информации в регистр 29. Аналогично производитс  запись информации о неравномерности освещенности и контрасте, а также номеров волокон световода 6, соответствующих участкам с максимальной и минимальной освещенностью, в регистры 30 - 33 соответственно . Дл  этого О соответственно устанавливаетс  в четвертом, п том, шестом и седьмом разр дах регистра 15.

Информаци , записанна  в регистры 29-31, преобразуетс  в код дл  знаковых индикаторов дешифраторов 26 - 28 соответственно и отображаетс  на знаковых индикаторах 23 - 25.

На входную шину дешифратора 34 поступает номер того волокна световода 6,

которое соответствует локальному участку максимальной освещенности. Активизируетс  соответствующий выход дешифратора 34 и загораетс  соответствующий световод

37. Аналогично с помощью дешифратора 35 осуществл етс  индикаци  номера локального участка минимальной освещенности. Работа дешифратора 35 периодически запрещаетс  генератором 36, поэтому соответствующий светодиод 37 мигает. Частота генератора выбираетс  в пределах 10-30 ГЦ.

Дл  удобства работы оператора при регулировке неравномерности освещенности

светодиоды 37, размещенные на лицевой панели устройства, закреплены в геометрическом соответствии с входными торцами .световода 6.

Выполнение алгоритма, представленного на фиг.4, обеспечиваетс  программой, записанной в пам ть команд микроЭВМ 19.

Claims (2)

1. Устройство регулировки осветительно-проекционных систем, содержащее объектив , фотоэлемент, фотодиод, аналоговый коммутатор, усилитель посто нного тока, аналого-цифровой преобразователь, регистр адреса, микроЭВМ и блок индикации.

отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности регулировки, в него введены светоделительный элемент, пластина , установленна  в фокальной плоскости объектива с закрепленными в ней

входными торцами волокон световода, выходные торцы которого закреплены во втулке по окружности, вращающийс  диск с цанговым зажимом, в котором закреплен фотодиод, оптически св занный с выходными торцами световода, датчик начального положени , компаратор и инвертор, при этом аналоговый коммутатор, усилитель посто нного тока и аналого-цифровой преобразователь соединены последовательно,

выход усилител  посто нного тока подключен к неинвертирующему входу компаратора , инвертирующий вход которого соединен с шиной источника опорного напр жени , а Чыход компаратора подключен к первому

входу микроЭВМ, первый выход аналого- цифрового преобразовател  через инвертор подключен к второму входу микроЭВМ, выход датчика начального положени  соединен с третьим входом микроЭВМ, вход

стробировами  регистра адреса соединен с первым выходом микроЭВМ. первый выход регистра адреса соединен с другим входом аналого-цифрового преобразовател , первый вход аналогового коммутатора подключен к фотодиоду, а второй - к фотоэлементу,

второй выход регистра адреса подключен к управл ющему входу аналогового коммутатора , выходы данных аналого-цифрового преобразовател  соединены с входной шиной микроЭВМ, перва  выходна  шина которой соединена с входной шиной регистра адреса и первой входной шиной блока индикации , втора  выходна  шина - с второй входной шиной блока индикации, а второй выход микроЭВМ и третий, четвертый, п тый , шестой, седьмой выходы регистра адреса соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, п тым и шестым входами блока индикации.

2. Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что, с целью повышени  оперативности процесса регулировки, блок индикации выполнен в виде п ти регистров, п ти элементов 2 ИЛИ-НЕ, трех дешифраторов двоично-дес тичного кода в код дл  знаковых индикаторов, двух двоично-дес тичных дешифраторов, генератора импульсов, трех знаковых индикаторов и светодиодов, причем перва  информационна  шина каждого регистра соединена с первой входной шиной блока индикации, а втора  информаци689

/ I

онна  шина каждого регистра соединена с второй входной шиной блока индикации, выходы первого, второго и третьего регистров соединены с входами соответствующих

дешифраторов двоично-дес тичного кода в код дл  знаковых индикаторов, выходы которых подключены к входам соответствующих знаковых индикаторов, выходные шины четвертого и п того регистров подключены к входным шинам соответственно первого и второго двоично-дес тичных дешифраторов , выходы которых поразр дно объединены и соединены с соответствующими светодиодами, выход генератора импульсов подключен к входу разрешени  второго двоично-дес тичного дешифратора, первые входы элементов 2ИЛИ-НЕ соединены и подключены к первому входу блока индикации, вторые входы первого, второго,

третьего, четвертого и п того элементов 2ИЛИ-НЕ подключены соответственно к второму, третьему, четвертому, п тому и шестому входам блока индикации, а выходы элементов 2ИЛИ-НЕ подключены к входам

стробировани  первого, второго, третьего, четвертого и п того регистров соответственно .

Фиг.1

70

Фиг.2

|Tz

22

-№K

iEh

1580307

П

29

26

2J

30

27

3/

2в

г5

3

J7

4

J7

J3

35

r ..J

/начало

±

Подключить фотодиод к усилителю, запретить измерени  АЦП, загрузить счетчик внешних событий, загрузить начальные значени  осве- щенностей локальных участков ( tit )

Да

Нет

Разрешить измерени  АЦП

ввод данных АЦП ( Чилт ) в микроЭШ