常用打点计时器有多少种?电压、频率多少?

常用打点计时器有多少种?电压、频率多少?
常用打点计时器有多少种?电压、频率多少?

常用打点计时器有多少种?电压、频率多少?
两种打点计时器
电磁打点计时器 4—6伏交流电 50hz
电火花打点计时器 220伏交流电 50hz
电火花计时器与电磁打点计时器的比较
金毅（国家教育委员会教学仪器研究所） 李俊伦（四川师范大学物理系）
国家教委1993年修订发布的《中学理科教学仪器配备目录》的物理部分,已采用电火花计时器代替电磁打点计时器的配备方案,正在修订的高中物理教学大纲,也拟用电火花计时器代替电磁打点计时器.本文对上述两产品进行比较,旨在帮助大家了解这种电火花计时器.
这两种计时器的共同点是在纸带上记录运动物体的“时——空”分布信息,计时基准都是取自市电的周期,在我国每两个点之间的时间间隔为0．02秒,因而有相同的数据采集方法与数据整理分析方法,并可与斜面小车、轨道小车
等配套使用,但在可靠性、准确性以及课时利用率等方面,则有很大的差别.电火花计时器成功地克服了电磁打点计时器的缺点.
一、运动与计时互相干扰的排除
电磁打点计时器工作时,由市电经线圈引起磁场的周期变化,策动弹片带动打点针,在运动体拖动的纸带上,以50赫芝频率打点,并产生了计时和运动间的相互干扰.
1．计时对运动干扰的排除
电磁打点计时器的打点针对运动中的纸带产生冲击和摩擦,干扰了纸带的运动,这在自由落体实验中尤为显著.
电火花计时器利用高压脉冲火花放电,放电针与纸带没有接触,因而不会干扰纸带运动.
2．排除运动对计时的干扰
电磁打点计时器的计时周期会受到纸带运动的干扰,对此我们进行以下分析和实验.以振子向下打点过平衡位置的作为o相位,这样在纸带上打点时的相位将在附近稍小于的一点上,只要打点能保持在同一相位上,打点
的20ms周期的等时性就能保证.当纸带静止时,若电磁打点计时器调节适当,打点的等时性得到保证.但是当纸带运动时,受到打点针冲击作用的纸带对振子也产生反作用,从而影响到打点时相位产生显著漂移,结果破坏了打点的等时性.
图1是检查电磁打点计时器等时性的电路原理图.在电磁打点计时器上装一条传真原纸纸带代替电报纸带,或者用导电纸放在记录纸带的位置上.在纸带静止时,调好电磁打点计时器的等时性.R8型示波器接在线圈的两端,当纸带运动时,即可在示波器上看到打点相位的漂移,有时漂移可达2ms,这是因为电磁打点计时器打点针的振幅有2～3mm,在相位附近,打点针位移的变化,对打点相位漂移的影响最大.
电火花计时器的电路原理见图2,它也是用市电的周期变化策动的.为了叙述方便,以经K流入的电流的起点为零相位,则当相位时市电对电容器C充电至310伏,相位时电路阻断,在π相位后,电流经进
入可控硅BG,约到1．1π时,进入BG的电流增至使可控硅触发导通,引起C经脉冲变压器T的原边及BG放电并在副边上形成单向脉冲高压.
每次放电在1．1π附近的具体相位点,是由元件的性质决定的,它不受运动的干扰.电火花计时器的技术指标规定其漂移小于50μs,即比电磁打点计时器的漂移小两个数量级.
二、操作性能的改善
1．减少调节,提高工作可靠性
使用电磁打点计时器时,对打点相位的调节,常常是一般师生难以掌握的技术难点；对已调好的计时器,在使用中因随环境因素而改变,即使耗费大量时间与精力调节,也常常难以调好,从而降低了工作的可靠性,降低了实验的置信度和课时利用率.
使用电火花计时器时由于不需要上述调节,一般学生在2一5分钟内便能采集到实验数据,从而可以使学生的精力集中到控制实验现象产生的条件,以及研究分析运动规律上去.
2．安全性能的突破
电磁打点计时器在使用中是没有安全问题的.电火花打点计时长期不能在教学中使用的关键之一是安全问题.早期的电火花打点计时器、其记录灵敏度低下,依赖于电火花在白纸上烧孔,其电压大于6kV,电流达80mA,对人是有生命危险的.后来用热敏纸,电压也大于6kV,电流为5至20mA,也是极不安全的.我们采用的打点记录方法,是一种与电场描绘及传真记录相类似的微电流转印方法,其电压虽然高达3万伏,但电流控制在200μA以下,从而解决了使用电火花计时器时的安全问题.
三、实验成本
电磁打点计时器是一种低成本教学仪器,它的价格和实验消耗都比较低.八十年代初,电火花计时器与电磁打点计时器之间的价格比在10：1以上,材料消耗比在50：1以上（前者用热敏纸时）,经过长期研究改进,我们终于找到了图2所示的电路,在充电放电上都利用市电的相位信息,使电路大为简化,使两种产品的价格比低于2：1.由于电火花计时器不用低压电源（学生电源）,而电磁打点计时器要用配套的学生电源,若将此项因素一并考虑,则上述的价格比就要倒过来了,因此,电火花计时器更便宜.在材料的消耗方面,由于我们采用了合适的介质材料,火花放电的点迹经过放大转印到普通白纸上,因此比电磁打点计时器用的电报纸带价格更低,而且可以自制.
综上所述,可知新型的电火花计时器完全具备了替代电磁打点计时器的条件,适于在我国普及.