專利名稱：同步電火花打點計時器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于物理實驗的對物理實驗中的小車進行計時的電火花打點計時器。
現在公知的電火花打點計時器有兩種一種是將高頻石英晶體振蕩經分頻后得到100赫茲以內的方波，再經微分，放大、升壓，得到大幅度、大空度系數低頻脈沖，將脈沖加在一個安裝在小車上的彈片尖針和一塊金屬板之間，并在彈片尖針和金屬板之間放一條謄影紙帶，當小車運動時，謄影紙被擊穿一系列的小點，相鄰兩點的時間間隔為脈沖頻率的倒數，達到了計時目的(詳見專利號為90106607.9的專利申請說明書)。另一種是將市電(220V，50HZ)變成50HZ方波，再經微分、放大、升壓……，來達到計時目的的，用這兩種計時器做實驗，是用手釋放小車的，它不能記錄小車從靜止位置運動到某一位置所用的時間，同步電火花打點計時器在上述基礎上增加了由同步開關，打點自動切斷勵磁電流電路及電磁線圈組成的自動釋放系統，在打點之前，讓電磁線圈吸住小車上的軟磁體，使小車保持靜止，在打第一個點時，準時切斷勵磁電流，釋放小車，使打點與小車運動同時開始，從而準確地記錄了小車從靜止運動到某一位置所用的時間。
本實用新型的目的是力求得到一種打點與小車運動同時開始的電火花打點計時器，以便能準確地記錄小車從靜止開始運動到某一位置所用的時間。
本實用新型技術方案是在公知的電火花打點計時器的基礎上增加一個由同步開關，打點自動切斷勵磁電流電路，有軟磁體為芯的線圈組成的自動釋放系統；并在小車上安裝一個軟磁體。這個系統是這樣的將一個有軟磁體為芯的線圈的一端接高電位，另一端接一只NPN型三極管的集電極，這三極管的發射極接低電位(比地的電位高一定量)，將一只可控硅的正極接在上述三極管的基極，可控硅負極接地，控制極接在電火花打點計時器脈沖放大電路中某一只三極管的基極，并在三極管的基極安裝一只開關(稱之為同步開關)，使用時，先從三極管基極注入一定電流，使電磁線圈有電流通過而具有磁性，電磁線圈吸住小車上的軟磁體而使小車保持靜止，然后閉合同步開關，當脈沖通過同步開關到達可控硅控制極時，可控硅導通(其內阻可視為零)，使三極管基極接地，其基極電位低于發射極電位而截止，勵磁電流被切斷，小車被釋放，開始運動，同時對外輸出脈沖，即開始打點。
有了以上同步釋放系統，在打第一個點時，小車準時開始運動，小車從靜止位置運動到第n個點位置所用的時間t＝(n－1)T，(T為打點周期)，這個時間是一個準確的時間。這樣，在測量小車運動的加速度時，可用公式s＝ 1/2 at2來測算，測算過程中，我們只需測量出小車的總位移S，就很快計算出小車的加速度，這比用公式a＝ (△S)/(T2) 來測算加速度要簡便得多；另外利用同步電火花打點計時器做實驗，可得到初速度為零的勻加速運動在連續相等的時間內發生的位移之比等于135……的規律，這在以前是無法用實驗來驗證的；適當的裝置與之配合，可研究自由落體運動的規律，測算重力加速度，具有準確、可靠、直觀，測算簡便的特點。
圖一和圖二是本適用新型的兩個實施例。
圖一是一種準確度較高的同步電火花打點計時器的原理圖，它的振源是石英晶體振蕩，所以稱之為同步石英電火花打點計時器。圖中虛線左邊的部分是一種已上市的石英電火花打點計時器的原理圖，也就是精密電子打點計時器的原理圖(申請號90106507.9，已授予了專利權，產品的部分參數有所修改，性能更好)，虛線右邊的部分是同步打點自動釋放系統。其工作原理是圖中K5為同步開關，BG4、可控制MCR100－6、 R8、R9、R10、R11、R12組成打點自動切斷勵磁電流電路，L為有軟磁體為芯的線圈，M為安裝在小車上的軟磁體(為減少剩磁的影響，最好選剩磁小的軟磁材料)。測量時，按下K1(K5斷開)，電流經R8流過BG4基極，而使BG4導通，L中有勵磁電流而具有磁性，L吸住M而使小車保持靜止。此時，由于K5斷開，沒有脈沖輸出，對外不產生電火花打點。當按下K5(K1保持按通)時，可控硅并不馬上導通，只有當有一個脈沖通過K5時，可控硅才導通，可控硅導通后，BG4基極電位下降，適當選擇分壓電阻R10和R11的值，使MCR導通后BG4基級的電位低于發射極的電位，這時BG4截止(脈沖過后仍保持截止)，L中的電流被切斷，小車被釋放，同時對外打點，從而使打第一個點時小車準時開始運動。圖中R9可用來調節勵磁電流的大小，R12用來調節可控硅MCR的控制極電流。
附圖
二是一種頻率為50赫茲的同步電火花打點計時器的原理圖，它是利用市電(220V，50HZ)降壓后通過一電路轉換成大空度系數50HZ脈沖，再經放大后變成大幅度50HZ脈沖，利用脈沖擊穿謄影達到計時的目的。圖中C6、R13、R14、R15、R16、R2、R3、W、C2、BG5、BG6、BG7、D6組成50HZ脈沖電路，其余部分與同步石英電火花打點計時器是相同的。
權利要求一種用于物理實驗的，主要對物理實驗中的小車進行計時的裝置-同步電火花打點計時器，它具有由電源電路，石英晶體振蕩電路，分頻電路、微分電路，以及能使脈沖幅度提升到數百伏以上，乃至數千伏以上的放大電路組成的脈發生器；具有由電源電路，50HZ脈沖電路和能把脈沖幅度提升到數百伏以上乃至千伏以上的脈發生器；在脈沖發生器的輸出端，其中一個端子有一根導線與一塊金屬板相接，另一個端子有一根細軟導線與一個安裝在小車上的放電尖針相接，在放電尖針與金屬板之間有一條謄影紙帶；其特征在于有軟磁體為芯線圈的一端接于電源正極，線圈的另一端接在一只NPN型三極管的集電集，該三極管的基極注入有電流，發射集接于比“地”高的電位上；有可控硅的正極接在上述三極管的基極，可控硅的負極接“地”，控制極通過一只電阻接在脈沖發生器放大電路中一只晶體三極管的基極上，并在這三極管基極有一只開關；在小車上有能與軟磁體為芯的線圈吻接的軟磁體。
專利摘要同步電火花打點計時器是一種用于物理實驗的、主要對物理實驗中的小車進行計時的新型裝置，它是在電火花打點計時器的基礎上增加了由同步開關、打點自動切斷勵磁電流電路和有軟磁體為芯的線圈組成的打點自動釋放系統。能在打第一個點時準時釋放小車，從而可以準確在測量小車從靜止開始運動到某一位置所用的時間，解決了物理學上多年來一直未能解決的難題。
文檔編號G04F5/00GK2181017SQ9320999
公開日1994年10月26日 申請日期1993年4月12日 優先權日1993年4月12日
發明者劉宗華 申請人:劉宗華