稳态或非稳态周期运动的同步观察装置制造方法及图纸

一种观察稳态或非稳态周期运动的同步装置，主体是相同的几路由氙气闪光管等组成的脉冲光源，另有由单片机及同步开关、光电驱动器等构成的同步触发和脉冲分配器。每当周期运动物体上需观察部位经过人们的观察位置时，同步开关导通，单片机随即输出触发脉冲使闪光管闪光，照亮须观察部位，由于人眼的视觉暂留效应，人们看见的就是一个近似静止的景像。通过工作状态开关的设置，单片机可以使几路闪光管轮流循环闪光，从而可以观察运动速度较快的物体。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种观察稳态或非稳态周期运动的装置，具体地说，是涉及一种同步的脉冲闪光装置，属于特殊用途的照明光源
人们常常需要用肉眼观察周期运动物体上的某一部分，以了解这一部分的状态或变化。但对一运动着的物体，人们看到的只是模糊的一片，很难看清楚，当周期运动处于不那么稳定时，更难看清楚。在过去一直没有一个很好的办法或有一个简单的装置来解决这一问题。本技术提出了一个解决这一问题的方案。将需观察的周期运动物体的环境亮度降低，使人们在这个环境亮度下看不清楚这一物体，然后用一脉冲光源对其照明，每当周期运动物体上需观察部位经过人们的观察位置时，让脉冲光源对其照亮一次，人们就看见了需观察部位的景像，当这一被观察部位多次被照亮并被人眼看见时，由于人眼的视觉暂留效应，其结果就是看见一个近似静止的景像，这样就能看清楚这个周期运动物体上的这一部位。本技术提出的这一观察装置，用氙气闪光管作脉冲光源，并设计了多路脉冲光源，用单片机(MCU)作同步触发和脉冲分配器，不但能用于一般场合，还能用于运动周期较快的场合。以下结合附图来详细说明实施这一方案的具体电路和工作过程。附图说明图1是本技术的电气原理图。图2是本技术观察旋转物体的示意图。图3是本技术中单片机工作程序的流程图。图1给出了本技术的电气原理图，装置的主体是相同的几路由氙气闪光管构成的脉冲光源，其次是由单片机构成的同步触发和脉冲分配器，根据需观察的周期运动的快慢，这相同的几路脉冲光源可以取1路、2路、3路或4路，慢时少取，快时多取，并称作单路闪光、2路闪光、3路闪光或4路闪光。图中画了4路，依次标示为11、12、13和14。具体电路是这样的交流220V电源经变压器16隔离和变压，分出几路来，其中的一路15经整流、滤波和稳压器17稳压后作本装置的工作电源；另外相同的几路11、12、13和14，先经整流变成300V左右的直流电源，再接到储能电容器21、22、23和24的正极端，然后再接到氙气闪光管31、32、33和34的一端；直流电源还通过充电电阻41、42、43和44后分别引至触发电容器51、52、53和54的一端，触发电容器的另一端接触发变压器61、62、63和64的初级，触发变压器的次级输出几千伏特的高电压，分别加于氙气闪光管31、32、33和34；由单片机18构成同步触发和脉冲分配器，单片机18的输入端上除接有晶体振荡器、复位电路等工作所必需的器件外，在几个输入端上接有工作状态设置开关81、82和83，在另一个输入端上接有同步开关19；这个同步开关19，根据实际应用的需要，可以是行程开关，也可以是接近开关、光电开关、霍尔开关等，运动慢时可以用行程开关，运动快时而且又不能接触时可以选用接近开关或霍尔开关，同步开关19离需观察部位必须离得较远时可以用光电开关，当然这些情况也可以选用能起同样作用的其他各种开关；单片机18的几个输出端分别接有光电驱动器71、72、73和74，光电驱动器的数量和脉冲光源以及闪光管的数量相同，光电驱动器的控制端的上端通过限流电阻接工作电源，而控制端的下端接单片机的输出端，内部是一个发光二极管；光电驱动器的驱动端是光控型电子开关，电子开关的一端分别接触发电容器51、52、53和54的一端，另一端接直流电源的公共端，从而使电子开关、触发电容器、触发变压器初级线圈形成一个放电回路；单片机内部固化有单路、2路、3路和4路闪光的工作程序，以及连续闪光和间隔闪光的工作程序，需使用哪种工作程序由单片机上的工作状态设置开关81、82和83来决定。本装置的工作过程是这样的当接通交流220V电源时，变压器16次级输出相应的电压，单片机18经上电复位后开始工作，几路脉冲电源也得电，经整流后变成300V左右的直流电源对储能电容器21、22、23和24充电，这时氙气闪光管31、32、33和34两端也就被加上了这个300V左右的直流电源，同时，直流电源还对触发电容器51、52、53和54充电。这时，如果单片机的同步开关19接通，则在单片机的这个输入端上形成一个低电平的控制信号，单片机接到这个低电平的控制信号后，启动工作程序，一般这段工作程序只用几十微秒或百多微秒就能运行完毕并在某个输出端输出一个低电平的触发脉冲，则接於其上的光电驱动器中的发光二极管将发光，并使驱动端的光电开关导通，触发电容器通过导通的光电开关放电，形成脉冲电流流过触发变压器的初级，从而在触发变压器次级感应出几千伏特的触发脉冲并加於闪光管上，这个闪光管就会被触发放电而发出短暂的闪光。闪光时储能电容器迅速放电，电压降低，以致很快就不能维持闪光管发光，此次闪光就停止。之后，直流电源再次向储能电容器和触发电容器充电，等待下次闪光。闪光管放电发光的时间很短，一般只有几个毫秒到几十个毫秒，它由储能电容器的电容量和电路的阻抗决定tD＝R1C/2式中tD闪光时间，微秒(μS)；R1放电回路的阻抗值，欧姆(Ω)；C 储能电容器的电容量；微法拉(μF)。例如储能电容器的电容量为300μF，放电回路的阻抗为20Ω，则闪光时间tD为3000μS。这个tD为有效闪光时间，实际上从闪光开始到闪光完全结束，比这个时间要长一些。闪光管放电之后，需要有一段恢复时间，而储能电容器也需要一段时间进行充电，因而不能马上再次闪光，通常储能电容器的充电需要较长的时间，它由下式决定tR＝3R2C式中tR充电时间，秒(S)；R2充电回路的阻抗值，欧姆(Ω)；C 储能电容器的电容值，法拉(F)。充电回路的阻抗通常较大，它包括变压器感抗，变压器线圈的直流电阻，整流管的动态电阻等，一般可达500Ω左右，这样tR＝3×500×300×10-6＝45×10-2＝0.45S闪光管每工作一次所需的时间间隔为闪光时间tD和充电时间tR之和，依据上面两式的结论，再加进其他一些没有预计进去的时间，在本电路中，大约为0.5秒。图2是用本技术来观察一个旋转物体的例子。在固定架E上有一个旋转物体P，P上有A、B、C、D等几个部分并随P一同旋转，Q是本观察装置的电气和机械部分，H是本观察装置的氙气闪光管，4路闪光管都装于一个投光罩内。在P上靠近A的地方设置一个磁极M，M也将随P和A一起旋转，用M来控制霍尔型同步开关19的导通与断开，M接近开关19时开关接通，M离开开关19时开关断开。现在欲用本装置来观察P上的A部位。当A随着P一起旋转的时候，如果旋转速度较慢，人们用肉眼还能看清A，随着旋转速度加快，人们看到的不再是A的景像，而是模糊一片。为了能在这种情况下看清楚A，可以借助本装置。根据旋转物体P旋转的快慢，选择单路型或2路、3路、4路闪光的本装置，并将单片机上相应的工作状态开关设置好。然后将环境亮度降低，以便更加看不清P上的A、B、C、D等部位，在P上靠近A的地方固定好磁极M，将P稍微旋转使A处于人们的观察位置上，再将霍尔型同步开关19移近M，使同步开关在磁极的作用下能可靠地导通，之后将同步开关19固定于支架上或其他固定物体上。A随P旋转的时候，当A不在人们的观察位置时，同步开关远离磁极M而将断开，本装置不会闪光。在A随P转至人们的观察位置时，同步开关19在磁极M的作用下导通，给单片机18输入一个低电平的控制信号，单片机立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳态或非稳态周期运动的同步观察装置，使用同步脉冲式闪光原理，包括由电源变压器、整流电路、储能电容、触发电容、触发变压器、氙气闪光管及相应元件构成的几路相同的闪光电路，还包括由单片机及单片机工作所必需的元件、工作状态设置开关、同步开关、几路相同的光电驱动器构成的同步触发和脉冲分配器，其特征在于：用于检测被观察部分是否经过人们的观察位置的同步开关接于单片机的一个输入端上，几路光电驱动器分别接于单片机的几个输出端上；光电驱动器中的光控电子开关与触发变压器的初级线圈组成触发电容器的放电回路，并在单片机接到同步开关的控制信号时输出触发脉冲使光控电子开关导通，从而触发闪光管放电闪光。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王明安，许晓利，吉宏，
申请(专利权)人：王明安，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]