[实用新型]一种多功能电火花打点计时器

说明书

本实用新型一种多功能电火花打点计时器，包括：开关电源模块、单片机、按键组单元、显示屏、高压电火花模块、电磁铁模块和霍尔开关组；开关电源模块输入端与220V市电相连，其输出端与单片机和高压电火花模块分别相连；按键组单元包括频率调整键、变频/调频/霍尔模式设定键、设定定点打点位置的定点设定键、启动电磁铁模块的启动键及与霍尔开关组配合的计时设定键；按键组单元与单片机相连；霍尔开关组与所述单片机相连以输出第一开关信号；高压电火花模块与单片机相连以接收脉冲信号并产生电火花；电磁铁模块与单片机相连以接收第二开关信号并驱动电磁铁失去磁性；显示屏与单片机相连。本实用新型可完成运动物体平均速度、瞬时速度及加速度的测量。

技术领域

本实用新型涉及教学实验仪器领域，特别是一种多功能电火花打点计时器。

背景技术

目前中学物理实验在研究物体在力学轨道上的运动情况时采用电火花打点计时器，其输入电源是50Hz的交流电，该计时器产生电火花的周期是20ms固定不变的，可以用于较高运动速度时的加速度计算，但对于运动速度较低的加速度计算则会产生较大的误差；虽然目前有用单片机开发出频率可以调整的电火花打点计时器来解决低速运动的加速度计算误差问题，但该电火花打点计时器仍然不能解决瞬时速度的测量计算问题，物体运动时瞬时速度的测量需要在气垫导轨中用光电门实现。总体来说，目前电火花打点计时器的设备中没有同时实现加速度与瞬时速度的测量方法；初中物理斜面小车采用秒表和刻度尺测物体在斜面上下滑的平均速度误差较大。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中，提出一种数字化的定点变频及频率可连续调整的多功能电火花打点计时器，利用单片机、霍尔开关模块及磁铁完成运动物体平均速度、瞬时速度及加速度的测量。

本实用新型采用如下技术方案：

一种多功能电火花打点计时器，包括：开关电源模块、单片机、按键组单元、显示屏、高压电火花模块、电磁铁模块和霍尔开关组；所述开关电源模块输入端与220V市电相连，其输出端与所述单片机和所述高压电火花模块分别相连以提供直流电源；所述按键组单元包括频率调整键、变频/调频/霍尔模式设定键、设定定点打点位置的定点设定键、启动电磁铁模块的启动键及与霍尔开关组配合的计时设定键；所述按键组单元与所述单片机相连以进行对应的设置；所述霍尔开关组与所述单片机相连以输出第一开关信号；所述高压电火花模块与所述单片机相连以接收脉冲信号并产生电火花；所述电磁铁模块包括相连的驱动电路和电磁铁，所述驱动电路与所述单片机相连以接收第二开关信号并驱动所述电磁铁失去磁性；所述显示屏与所述单片机相连。

优选的，所述电火花打点计时器还包括内嵌磁铁的轨道小车；所述电磁铁与所述轨道小车通过磁连接。

优选的，所述轨道小车内嵌有双磁铁。

优选的，所述霍尔开关组包括至少一个霍尔开关模块，所述霍尔开关模块经所述轨道小车的磁铁感应后输出第一开关信号至单片机。

优选的，所述开关电源模块包括第一输出端和第二输出端；所述第一输出端与所述单片机相连以提供5V直流电源，所述第二输出端与所述高压电火花模块相连以提供12V直流电源。

优选的，所述高压电火花模块包括依次相连的高压驱动单元、电火花高压发生器和放电针；所述高压驱动单元与所述开关电源模块的第二输出端和所述单片机分别相连。

优选的，通过变频/调频/霍尔模式设定键将所述单片机设置为变频模式时，所述单片机输出不同周期的双脉冲信号使高压电火花模块在纸带打上两组双火花点。

优选的，通过变频/调频/霍尔模式设定键将所述单片机设置为调频模式时，单片机输出信号的周期设定范围为1至999Hz，默认为50Hz。

由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：