专利名称：多频率电火花计时器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种电火花计时用仪器，属于高中物理教学实验仪器。它是我们的专利号为90214962.8电火花计时器的改进型仪器。
目前国内外力学教学实验所用的电火花计时器，用市电周期作计时单位的，只有一个打点频率，不便于不同速度的运动体的“时-空”分布图象描绘之用。一些有多种打点频率的电火花计时器，由于结构复杂，生产成本高，缺乏市场竞争力。本实用新型在我们的专利号90214962.8电火花计时器的基础上，加装单稳电路分频，改原来的半波能量输入与开关信息的交替为整流全波的输入利用，并改进了高压包绕组的结构，使其便于批量生产，并能防止内部放电，成为一种性能优越的脉冲变压器。
本实用新型的目的是提供一种多频率电火花计时器，它不仅能实现市电频率的电火花打点计时，而且能实现对市电频率进行倍频和分频的具有多个频率的电火花打点计时功能。
本实用新型的实施案例如
图1所示。交流电流先经陶瓷热敏电阻R1进入桥路U，在桥路输出的正端分成二路一路经R2进入分频电路，另一路经常开开关S1进入高压脉冲形成电路。
经R2进入分频电路的主要流向的一支是经过稳压管V1与发光二极管V2串联的电路，回到桥路U的负端。以集成电路555为中心的单稳电路，整个的与稳压管V1及其串联的发光二极管V2并联，还与电阻R3并联。进入分频电路的另外二支路，一支路经二极管V3，接电容C1的正极，C1的负端接地；C1的正端接集成电路555的8脚，又经电阻R6接555电路6、7两脚，又再经电阻R5接555电路的4脚；555电路的5脚经电容器C2接地，1脚直接接地，3脚则经电容器C6接二极管V5与V6的交接点，交接点经V5与地反接，经V6到可控硅V7的控制极则是正向的。进入分频电路的另一支路，是经电阻R4接555电路的2脚。
进入高压脉冲形成电路的电流经开关S1、电阻R7、正向连接的二极管V4，在V4负端分成二支路，一支路接电容器C7，或者经开关S3转接电容C8，C7与C8的另一端接地；另一支路接脉冲变压器的原边L1，L1另一端顺接二极管V8，再接可控硅V7的阳极，V7的阴极接地，在L1的两端还反向并联有二极管V9。
本实用新型上述
图1电路的工作原理说明如下。当220V交流电进入桥路U后，在U正端输出的是一2f的单向正半波，f是市电的交流频率，它在此分成两路，一路经电阻R2进入单稳分频电路，另一路经开关S1进入高压脉冲形成电路。进入单稳分频电路的2f单向正半波，先经R2降压，经V1与V2箝位，被削波整形为幅高约12V、占空系数约0.96的矩形波，此矩形波的高电平经二极管V3对电容器C1充电约至11V，用它作为555电路为中心的单稳电路的电源；矩形波的低电平，则经电阻R4到555电路的2脚，触发单稳电路翻转。翻转后的持续时间，则由555电路6、7脚接至C1的电阻R6及此两脚的接地电容所组成的时间电路RC决定；电路中用多掷开关S2来选择，例如S2在1位时，有RC＝210×103×0.022×10-6＝4.62×10-3(秒)它小于1/2f(按市电频率，我国为f＝50Hz，国外有f＝60Hz)，即在第二个矩形波到来前单稳已复原，这样，单稳电路的翻转频率与矩形波的频率相同。又因矩形波的低电平产生在市电的Kπ(K＝1，2，3，……)相位上，555电路的每一次翻转，将在3脚有高电平输出，经电容C6与二极管V5微分电路形成一尖脉冲，此尖脉冲成为一个在Kπ相位点上的频率亦为2f的开关信号。
当S2接2位时，RC＝210×103×0.067×10-6＝0.01407(秒)即1/2f＜RC＜1/f，得到的开关信号为在2Kπ相位上的频率与市电频率相同的开关信号。
当S2接3位时，RC＝210×103×0.222×10-6＝0.04662(秒)这一选择不但能从50Hz市电得到20Hz的开关信息，即使是在60Hz电网的市电中，也能获得20Hz开关信息。
同样也可获得10Hz也即是2f/K频率的各种开关信息。
由于S1是常开触点，只有当需要产生高压脉冲时，使S1闭合，电流经电阻R7限流，再经二极管V4，在Kπ至(1/2)(2K+1)π相位间对电容器C7，也可以是C7与C8，充电至300V，在(1/2)(2K+1)π相位后，V4反向阻断，使C7或是C7与C8上的电压，保持至可控硅V7的控制极上的开关信号到来时，使V7导通，C7或是C7与C8放电，放电电流经脉冲变压器T的原边L1、二极管V8与可控硅V7，此电流在T的副边L2上形成数万伏的高压，此高压脉冲的负边被V9削去，成为一单向高压脉冲。
上述电路充电虽是2f频率，但其放电是用开关脉冲控制的，这也就是说高压脉冲的产生是在Kπ相位点，即充电电位为0的点上才可能产生，其频率则可在2f/K中选用。
本实用新型的另一特征是脉冲变压器高压线包的新型结构，它是在一多线槽骨架上，设置引线过渡槽，槽的隔板上留有进出线缝口，如图2所示，其中，1，3，5，……为绕组线槽，2，4，6，……为绕组间的引线过渡槽，进线缝口在标号为单数的隔板上，出线缝口在偶数隔板上。
高压线包的绕法见图3，绕线从1槽开始，线头由隔板1上的进线缝口留出，漆包线叠绕至外到隔板2上的出线缝口时，将线沿隔板2到达2槽底部，并沿底部绕至隔板3的进线缝口，进入3槽底部，又重新叠绕至隔板4上的出线缝口，如此重复的将各绕组绕完。
下面列出
图1的各元件规格参数电阻； R1cpt260V，100mAR25W 20KΩR3、R4、R520KΩ R6210KΩR75W 200Ω电容 C1CO16V，500μfC2CJ 0.01μfC3、C6CJ 0.022μf C4CJ 0.067μfC5CJ 0.222μf C7CJ 400V，0.1μfC8CJ 400V，0.5μf晶体管U、V3、V4、V5、V6、V8、V9IN4007V2发光二极管 V12CW17V73CT1B555集成电路变压器Tφ10磁芯，L1φ0.3，120匝L2φ0.05，12000匝
权利要求1.一种盒式结构多频率电火花计时器，其电路包括一个桥式整流电路，其输出的一路经R2降压、V1与V2箝位成矩形波，其高电平经V3对C1充电后作为集成电路555的电源，其低电平经R4到555的2脚触发单稳电路翻转，时间常数由555电路6、7脚的R6及C3、C4、C5等决定；另一路经S1进入高压脉冲形成电路，由接到555的3脚经C6与V5的微分电路触发可控硅V7导通脉冲变压器L1的原边，在其副边形成脉冲高压火花放电。
2.一种如权利要求1所述的多频率电火花计时器，其特征在于以555集成电路为中心的单稳分频电路，由R2、V1、V2整形的矩形波低电平产生在市电的Kπ相位上，其基频为2倍市电频率，分频的时间常数由R6和C3、C4、C5等组成的时间电路决定。
3.一种如权利要求1所述的多频率电火花计时器，其特征在于高压脉冲变压器，其导通由可控硅V7的控制信号决定，高压脉冲变压器的特征还在于高压包绕组的线槽间加引线过渡槽，隔板上加进出线缝口。
专利摘要一种多频率电火花计时器,有两根外放电针的盒式结构,属于高中物理教学实验仪器。它的电路特征是以市电全波整流作为电源,利用其π相位信息,经以555集成电路为中心的单稳分频电路,以2倍市电频率为基频进行分频的计时火花的开关信号控制电路,控制高压脉冲发生电路,其特征是高压包的线圈骨架为多槽结构,分别由绕线槽和引线过渡槽组成,进出线口互相错位,有效地提高了电压等级。该计时器在力学实验的描迹计时中具有更广泛的适用性。
文档编号G09B23/18GK2357385SQ9722584
公开日2000年1月5日 申请日期1997年9月10日 优先权日1997年9月10日
发明者金毅, 李俊伦 申请人:国家教育委员会教学仪器研究所