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电火花计时器

编号
B01221

电火花计时器B01221

J0207型 说明书

一、概述:
J0207型电火花计时器是一种教学实验用的计时仪器,仪器通过定时打点把物体运动情况定时记录在专用纸带上。电火花计时器配合斜面小车、电火花描迹仪、钩码组等实验仪器,可以做匀速直线运动、匀加速运动、牛顿第二定律、自由落体运动、动能定理及机械能守恒定律等多项力学教学实验。仪器采用高压定时脉冲电火花进行打点计时,具有操作简单、准确性高、可靠性好、使用安全等特点,是代替电磁打点计时器的更新换代产品。

二、成套仪器的组成:
1、电火花计时器     1台
2、电锤             1只
3、固定夹           1只
4、纸带 宽17.5mm    1卷
5、墨粉纸            1包

三、技术性能:

1、打点周期:To = 0.02秒  计时误差:< 1%。

2、高压脉冲强度           能击穿8mm空气间隙。

      3、高压脉冲输出平均电流  150—300μA

      4、打点质量              连续打点50点无漏点,点子清晰,直径不大于0.8mm。

5、实验效果              测重力加速度g,应达到以下要求:9.9m/S2≧g≧9.5m/S2
6、工作电源              AC220±22v    50Hz±2.5Hz
7、记录纸带              宽度为17.5mm白纸带。
8、工作环境条件          温度0~+40℃。相对湿度<85%。
9、计时器质量            200g
10、重锤质量             300 ±8g。
11、计时器外形尺寸       65×150×42mm
12、整套仪器包装盒外形尺寸210×210×75mm

四、结构与原理:
电火花计时器的结构如图1所示:
图1和2.png
1外壳       2纸带压板          3高压线圈    4印刷电路板    5电源线          6电源开关   7高压脉冲输出插孔  8墨粉纸盘    9记录纸带      10指示灯
电火花计时器的电路原理图如图2所示。K开关接通电路后,220V交流电正半周时,通过二极管V1V4,限流纪念碑谷R1对电容C充电;交流电负半周时,通过二级管V3V2限电阻R2,稳压管V5导通,当稳压管上电压达到稳定值10V时,晶闸管V6被触发,此时正半周时储存在电容器C上的电压,通过T变压器初级线包、二级管
V3、晶闸管V6放电,于是在T1变压器次级产生高达30KV的脉冲电压,经过放电针、墨粉纸盘,在普通纸带上产生放电迹点。这样每隔一周放电一次,因为电源频率为50HZ,两个放电迹点的时间间隔为20mS,高压脉冲电压也可以由接线柱X1X2引出,供电火花描迹仪及其他仪器使用。

五、使用方法:
1、使用前仔细阅读本说明书,对仪器的技术性能、电路原理使用方法有所了解。
2、将白纸带二条,一条从墨粉纸盘上面穿过,一条从下面穿过,用手抽动纸带时,墨粉纸盘能转动。也可以只用一根纸带从墨粉纸盘下面穿过,但不宜转动墨粉纸盘,实验时会产生点迹较淡的现象。将电火花计时器用固定夹固定在实验台上,纸带固定到运动物体上。电火花计时器的电源线插入220V交流电插座,拨动开关拨向“ON”,可以听到放电声,立即将运动物体拖着纸带运动,于是就在墨粉纸盘下面一条纸带上记录下一列点子。纸带上第一个点子相对于物体静止时的位置,以后各点分别相对于物体每经过20mS时间后的运动位置。根据纸带上这些点子,可以用直尺测量,并计算出运动物体在某一时间的位移、平均速度、加速度等。
3、当纸带穿过电火花计时器后,应立即将电源关闭,长时间开着会损伤墨粉纸盘。墨粉纸上面一条纸带实验过程中不会留下点子,可以重新使用。
4、为了处理纸带,纸带上的一列点子应标上计数号码。图3是记录匀加速直线运动的纸带。在纸带上靠近第一点处任选一点作为计数起始点,标以号码0,以后各点顺序标以号码1、2、......n-1、n+1......。相邻两点之间的距离顺序以S0、S1......Sn-1Sn+1.......。如图3a所示。
图3.png
  这种标准的纸带,两相领计数点间所表示的时间就等于打点器打点周期t=T0=20mS。有些实验纸带上的点比较密,这时计数点号码可以间隔几个相同数目的点子来标,如图3B所示,是每隔3个点标一个计数号码。按此法标注的纸带,每相邻两个数点间所表示的时间为:
                  t=(b+1)T0...................(1)
 式中b为相邻计数点间的点子。在图3b中,b=3,于是t=4T0=80mS。在图3a中,b=0,于是t=T0=20mS
5、实验纸带上任意两点间的距离等于运动物体在这段时间内的位移,可以用直尺或游标卡尺直接测量读出。读数时应注意从两点的中心计算。
6、平均速度可按纸带读出的位移,除以这段间隔时间:
                  `U=S/t=S/(b+1)T0.............(2)
7、运动物体某段时间的加速度a,可以用这段时期最后时刻的平均速度`Uo,再除以这段时间n(b+1)To:
                   a=(`Un-`Uo)/n(b+1)To.........(3)
   (2)式代入,即可得
                   a=(Sn-So)/n(b+1)2To2............(4)
8、电火花计时器使用一段时期后,如发现纸带上点迹较淡,则应当更换墨粉纸盘。将纸带压板取下即可进行更换。
9、需要将电火花计时器高压脉冲电压输出,接到电火花描迹仪或其它仪器上使用时,则应将墨粉纸盘取下。
10、电火花计时器使用时,应当将其用固定夹固定在试验后斜面小车板上,计时器端部平面专为固定夹固定用,如需要用手握固定时,应当握在计时器靠电源引出线部分,尽可能远离高压输出插孔,以防高压脉冲触电。
11、利用本仪器配套的重锤即可做测定重力加速度g的实验。测试时最后有一只专用木架,如图4中1,在木架上横梁上挂了一夹子2,将记录纸带3夹牢,4为固定夹。将电火花计时器5固定在木架下横梁上。记录带下固定重锤6.将电火花计时器电源线插入交流220V电源,打开电源开关,立即在靠近夹子2的地方用大剪刀剪断纸带,重锤就带着记录纸带自由下落,重锤下落情况就记录在纸带上,按本说明书使用方法第4条处理纸带,即按公式(4)计算出策略加速度g0式中b可取1,n取6,多做几条纸带,每条纸带可计算几组数据,取平均值。
12、电火花计时器与斜面小车,电火花描迹仪配合,可以做匀速直线运动,验证牛顿第二定律、验证机械能守恒定律、验证动能守恒定律......等实验,具体实验方法可详见有关实验指导书。
图4.png

六、仪器的维护与修理:
1、电火花计时器需要更换墨粉纸盘,应将纸带压板取下,可用手指将压板中间凹出部分如图5箭头方向压紧,并向上提。即可将压板取下。
图5.png
2、如发现墨粉盘导电轴、放电杆等有松动,或位置不合适需要调整,可起开底盖板,用起子进行调整,并用螺母固紧,注意放电针不应露出碰到墨粉纸盘。
3、电火花计时器插上电源线,打开电源开关,如仪器不能工作,指示灯不亮,应先检查插头是否挺好,电源线是否接好。
4、需要检查印制板或高压变压器时,应将上盖板打开,可松开底部两个自攻螺钉,即可打开盖板。
5、电火花计时器线路部分发生故障,可对照图6印制板元器件排列图,用万用表检查测量,打出损坏元件进行更换特别注意检查二级管V1-10有否损坏。
6、用万用表测电阻档,测量高压脉冲输出插孔两端,其电阻值为2KΩ。如果测出电阻值很大,则说明高压变压器次级断路,应进行调整。
7、电火花计时器需要高压脉冲输出时,应将墨粉纸盘取下,用带有香蕉插头的导线连接到与其配合的仪器,并检查其输入端不能有短路,电火花计时器高压脉冲输出不能在短路的情况下工作,否则会损坏电火花计时器。
8、电火花计时器使用完毕后,应将其放到泡沫塑料盒内,存放在阴凉、干燥、通风的仪器架上。
图6.png