Польовий хронореєстратор

Изобретение относится к области астрономо-геодезических измерений и предназначено для определения времени, астрономических координат (широта, долгота) пунктов и азимутов направлений из наблюдений звезд в полевых условиях. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является полевой программный хронорегистратор, который содержит экспозиционный затвор, электромагниты, формирователь сигналов фотодирода, селектор задержки, схему совпадения, счетчик интервалов времени, генератор тактовых импульсов, индикатор, фотодиод, электрическую микролампочку, формирователь меток времени с выходами и входами. В свою очередь, формирователь меток времени включает формирователь секундных импульсов, мультивибраторы, формирователь сигналов установки счетчика, формирователь счетных импульсов, счетчик импульсов, дешифратор импульсов времени, выходные ключи. Прибор позволяет определять запаздывание хода экспозиционного затвора по отношению к сигналу с выхода формирователя меток времени, которое является систематической погрешностью фотографической регистрации прохождений звезд, если используется экспозиционный затвор-прерыватель, и показания рабочего хронометра в моменты сравнения его шкалы с эталонной шкалой времени и принимаемой радиостанции. Формирователь меток времени осуществляет управление экспозиционным затвором фотонасадки. Исходными сигналами могут служить секундные сигналы точного времени, получаемые от радиоприемников, а также секундные контакты от хронометров (сухие контакты). Этот хронорегистратор осуществляет лишь фотографическую регистрацию моментов времени прохождений звезд при астрономических наблюдениях и не позволяет выполнять измерения времени при визуальных наблюдениях. В основу изобретения поставлена задача расширения функциональных возможностей полевого хронорегистратора путем обеспечения измерений в автоматическом режиме не только фотографической, но и визуальной регистрации прохождения звезд в поле зрения астрономогеодезического инструмента при минимальных дополнениях электрической схемы прибора. За счет проведенных усовершенствований получен унифицированный прибор с широкими функциональными возможностями. Он прецизионен - погрешность измерений 1 × 10-3с, удобен в эксплуатации в полевых условиях, ибо его масса не более 3кг. Потребляемая мощность - не более 7ВА от аккумуляторов и не более 20ВА при питании от сети. Поставленная задача решается тем, что полевой хронорегистратор, содержащий генератор тактовых импульсов, электрическую микролампочку, установленную на продолжении визирной оси зрительной трубы оптического прибора между окуляром и экспозиционным затвором, с противоположной стороны которого установлен фотодиод, соединенный с первым формирователем сигналов фотодиода, два электромагнита, в поле действия которых расположен затвор, электромагниты соединены с двумя входами селектора, третий вход которого соединен с формирователем сигналов фотодиода, а выход - с первым входом первого элемента "И", второй вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, первый счетчик, индикатор, формирователь меток времени, выходы которого подключены к электромагнитам, согласно изобретению, дополнительно содержит второй счетчик, сумматор, регистр сумматора, третий счетчик, первый дешифратор, формирователь тактовых импульсов, четыре элемента "И", регистр контрольного времени, мультиплексор, кнопку "СБРОС", переключатель, формирователь сигналов эфира, причем выход генератора тактовых импульсов подключен ко входу второго счетчика, первый выход которого подключен к первому входу сумматора, а второй - к первому входу регистра контрольного времени, к входу формирователя меток времени и к первому подвижному контакту переключателя, выход сумматора соединен с первым входом регистра сумматора, второй, третий и четвертый входы которого подключены к выходам второго, третьего и четвертого элемента "И", а выход - ко второму входу сумматора и к первому входу мультиплексора, кнопка "СБРОС" подключена ко входу третьего счетчика, выходы которого соединены со входами первого дешифратора, выходы которого подключены к первым входам второго, третьего, четвертого и пятого элементов "И", вторые входы которых соединены с вы-• ходом формирователя тактовых импульсов, вход которого соединен с контактным микрометром, выход пятого элемента "И" соединен со вторым ' входом регистра контрольного времени, выход которого соединен со вторым входом мультиплексора, третий вход которого соединен с выходом первого счетчика, вход которого соединен с общим контактом переключателя, выход первого элемента "И" соединен со вторым подвижным контактом переключателя, третий подвижный контакт которого соединен с выходом формирователя сигналов эфира, вход которого подключен к эфиру. Формирователь меток времени содержит формирователь сигналов установки счетчика, формирователь счетных импульсов, три мультивибратора, четвертый счетчик, второй дешифратор и ключи, причем, входом формирователя меток времени являются входы формирователя сигналов установки счетчика, первого и второго мультивибраторов, выходы первого мультивибратора подключены соответственно ко входам формирователя счетных импульсов и третьего мультивибратора, выход которого подключен ко второму входу формирователя сигналов установки счетчика, выход второго мультивибратора соединен со вторым входом формирователя счетных импульсов, причем этот формирователь, четвертый счетчик, второй дешифратор и ключи соединены последовательно, выходы ключей являются выходами формирователя меток времени, вторые входы четвертого счетчика и второго дешифратора соединены с выходом формирователя сигналов установки счетчика. Совокупность указанных элементов обеспечивает автоматический режим фотографических наблюдений на пункте и визуальный режим. Для работы не требуется отдельный хронограф, так как шкала рабочего времени реализована в приборе в виде кварцевых часов, В приборе предусмотрен также режим определения поправки хода часов с помощью формирователя сигналов эфира и счетчика, благодаря чему обеспечивается достаточная прецизионность измерений. На фиг.1 представлена функциональная схема полевого хронорегистратора; на фиг.2 - схема формирователя меток времени; на фиг.3 - временная диаграмма формирования меток времени. Полевой хронорегистратор (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 миллисекунд, секунд, минут и часов, сумматор 3, регистратор 4 сумматора, счетчик 5, дешифратор 6, формирователь 7 тактовых импульсов, элементы "И" 8 ... 11, регистр 12 контрольного времени, мультиплексор 13, индикатор 14, фотодиод 15, микролампочку 16, экспозиционный затвор 17, электромагниты 18 и 19, формирователь 20 сигналов фотодиода, селектор 21, элемент "И" 22, формирователь 23 меток времени, счетчик 24 интервалов времени, формирователь 25 сигналов эфира, кнопка 26 "СБРОС", переключатель 27, входы 28 контактного микрометра КМУ, вход 29 часов формирователя 23 и его выходы 30, 31, вход эфира 32. Формирователь 23 содержит мультивибратор 33, формирователь 34 сигналов установки счетчика, формирователь 35 счетных импульсов, мультивибраторы 36 и 27, счетчик 38 импульсов, дешифратор 39, ключи 40. Выход генератора 1 тактовых импульсов подключен ко входу счетчика 2, образуя таким образом часы, ко входу элемента "И" 22 и к переключателю 27. Выходы счетчика 2 подключены к первому входу сумматора 3, ко входу регистра 12 контрольного времени и ко входу 29 формирователя 23 меток времени. Выход сумматора 3 соединен с регистром 4, на другие входы которого подаются сигналы управления сумматором 3 от элементов "И" 8, 9, 10. Выходы регистра 4 соединены со вторым входом сумматора 3 и с первым входом мультиплексора 13. Кнопка 26 "СБРОС11 подключена ко входу счетчика 5, выходы которого соединены со входами дешифратора 6. Ко входам элементов "И" 8 ... 11 подключены выходы дешифратора 6 и формирователя 7 тактовых импульсов от контактов микрометра по входу 28. Выход элемента "И" 11 соединен со вторым входом регистра 12, выход которого подключен ко второму входу мультиплексора 13, соединенного с индикатором 14. Электрическая микролампочка 16 установлена на продолжении визирной оси зрительной трубы оптического прибора между окуляром и экспозиционным затвором 17, с противоположной стороны которого установлен фотодиод 15. Фотодиод соединен с формирователем 20, соединенным через селектор 21 со входом элемента "И" 22, выход которого подключен к переключателю 27. Формирователь 23 выходами 30 и 31 подключен к электромагнитам 19 и 18. Счетчик 24 входом соединен с общим контактом переключателя 27, а выходом - с мультиплексором 13. Формирователь 25; вход 32 которого подключен к эфиру, соединен выходом с переключателем 27. В формирователе 23 меток времени вход 29 от часов подключен к формирователю 34, мультивибраторам 33 и 37. Выходы мультивибратора 33 подключены ко входам формирователя 35 и мультивибратора 36. Выходы мультивибраторов 36 и 37 подключены соответственно ко входам формирователей 34 и 35. Элементы 35, 38, 39 и 40 соединены последовательно. Выход формирователя 34 соединен со входами счетчика 39 и дешифратора 39. Полевой хронорегистратор имеет три режима работ: - визуальная регистрация моментов времени прохождения звезд; - фотографические астронаблюдения; - привязка шкалы рабочего времени к шкале эталонного времени. Рабочую шкалу времени в виде кварцевых часов образуют генератор 1 частотой 5МГц с делителями до 1МГц и счетчик 2 миллисекунд, секунд, минут и часов. При визуальных наблюдениях хронорегистратор обеспечивает регистрацию моментов времени прохождения звезд по методу "глаз - клавиша" и автоматическую регистрацию моментов времени наблюдений, выполняемых с контактным микрометром. Регистрация моментов времени наблюдений и измерение интервалов времени осуществляется путем подсчета числа периодов известной частоты за промежуток времени между определенным задающим моментом и поступившим на вход прибора сигналом, момент времени которого является определяемым, Результаты измерений автоматически регистрируются на цифро вом табло прибора. Автоматизация процесса регистрации времени при астронаблюдениях с контактным микрометром предполагает, а частности, оперативное получение среднего момента времени прохождения звезды через бесколлимационную плоскость оптического прибора. К формирователю 7 тактовых импульсов подключают ко входу 28 кабель контактного микрометра. Счетчик 5, дешифратор 6 и элементы "И" 8 ... 10 вырабатывают управляющие сигналы "СБРОС", тактовые импульсы и "ЗАПИСЬ" сумматора 3, поступающие на него через регистр 4. В регистре 4 последовательно суммируются значения десяти моментов времени рабочего контактирования контактного микрометра, начиная с единиц секунд. Сумматор 3 определяет среднее арифметическое из десяти моментов времени рабочего контактирования контактного микрометра (два оборота винта микрометра). Начало каждому очередному циклу счета сумматора 3 задает сигнал кнопки 26 "СБРОС". Моменты времени, отвечающие начальным четырем контактам не заносятся в сумматор 3. Этим предусматривается возможность адаптации астронома-наблюдателя к условиям прохождения звезд в поле зрения трубы оптического прибора. При этом третий от начала контакт обнуляет содержимое счетчика сумматора 3. Последующие пить моментов времени контактирования - первый рабочий оборот винта микрометра) заносятся в сумматор 3 последовательным суммированием, Очередной момент времени контактирования - опознавательный контакт), соответствующий прохождению подвижной нити через нуль-пункт гребенки микрометра, логически выделяется элементом "И" 11 и заносится в регистр 5 контрольного времени. Последующие пять моментов времени - второй рабочий оборот винта микрометра) продолжают последовательно суммироваться с суммой моментов времени первого рабочего оборота винта микрометра. Вслед за прохождением на сумматор последнего момента рабочего контактирования сумматор 3 автоматически блокируется и сохраняет в оперативной памяти среднее арифметическое из десяти моментов времени рабочего контактирования и контрольный момент времени до начала очередного цикла измерений. На индикатор 14 через мультиплексор 13 поступают значения текущего времени через переключатель 27 и счетчик 24, среднего момента времени прохождения наблюдаемой звезды от сумматора 3 и контрольного момента от регистра 5, соответствующего моменту времени контактирования опознавательного контакта при прохождении подвижной нити микрометра в поле зрения трубы астроуниверсала через нуль-пункт гребенки. В режиме фотографической регистрации прохождения звезд хронорегистратор обеспечивает программное управление экспозиционным затвором фотонасадки на окулярную часть теодолита, что позволяет получать на астронегативе прерывистый, состоящий из точек и промежутков между ними, след звезды. В формирователе 23 меток времени отрабатывается программа (фиг.3), по которой каждый элемент следа звезды на снимке строго определен во времени. Передний фронт каждой кратной пяти секунды шкалы времени от счетчика 2 (фиг.3, а) задает начало экспонированию звезды продолжительностью ровно 1 секунду, паузы между экспозициями составляют 4 секунды. Начало каждой минуты автоматически маркируется экспозицией в 3 секунды (фиг.3,б), вследствие чего маркировочный элемент следа звезды легко дешифрируется, а также без труда определяется направление движения звезды (вектор возрастания времени) на астронегативе. Сигнал от рабочей шкалы времени, то есть от часов, со входа 29 поступает на формирователь 34, мультивибраторы 33 и 37. Во время поступления минутной метки (фиг.3,а) формирователь 34 с помощью вспомогательного импульса от мультивибратора 36 формирует сигнал, по которому счетчик 38 приходит в исходное состояние, а дешифратор 39 формирует опознавательный минутный импульс длительностью 3 секунды (фиг.3,б). Формирователь 35 вырабатывает тактовые импульсы счетчика 38, отрицательный фронт которых совпадает с началом секундных меток времени. Ключи 40 служат для сопряжения слаботочного дешифратора 39 с обмотками электромагнитов 18, 19. Определение инерционности хода (запаздывания) экспозиционного затвора 17 происходит следующим образом. Время открывания и закрывания затвора 17 зависит от коммутирующего напряжения питания электромагнитов 18, 19, перемещающих затвор. Перед определением запаздывания хода затвора 17 на продолжении визирной оси зрительной трубы оптического прибора между окуляром и затвором устанавливается электрическая микролампочка 16, а с противоположной стороны затвора 17 -фотодиод 15. В момент прохождения затвора 17 через осевую линию фотодиод 15 совместно с формирователем 23 (выходы 30, 31) вырабатывает сигнал. Селектор 21 выделяет импульс, длительность которого равна разности моментов появления этих сигналов, В элементе "И" 22 этот интервал заполняется импульсами ГТИ 1, которые подсчитываются счетчиком 24, и результат попадает на индикатор 14. С помощью хронорегистратора выполняется привязка шкалы его рабочего времени к шкале эталонного времени путем приема из эфира по входу 32 радиосигналов всемирного координированного времени. В ходе приема радиосигналов на формирователь 25 через каждые пять секунд (в моменты времени 0, 5, 10 ... 50с) происходит измерение разности показаний рабочей шкалы кварцевых часов и эталонной шкалы на счетчике 24. На индикаторе 14 в трех последних его разрядах представляется значение поправки шкалы рабочего времени. Полевой хронорегистратор прошел испытания и может выпускаться серийно.