[发明专利]精密电子打点计时器

说明书

精密电子打点计时器。

本发明主要用于物理实验，对运动体进行计时。

本发明是一种新型的计时装置，属国内外首创。

本发明的目的是：研制一种对运动物体阻力很小，甚至没有阻力的，计时准确的仪器，以解决现行使用的“电磁打点计时器”对运动物体产生阻力过大和计时不准等问题。

本发明的技术方案是：将一频率较高的石英晶体振荡，经适当分频，得到低频（100赫兹以内）脉冲信号，将低频脉冲进行微分，得到尖脉冲，用尖脉冲的峰值去导通一只晶体三极管，得到空度大宽度小的低频脉冲。然后进行电流放大，以足够大的电压（峰值电压）输出。把输出脉冲加在一个安装在运动物体上的弹片尖针和一块金属板之间，在弹片尖针和金属板之间放一誊影纸带。当物体运动时誊影纸被脉冲击穿一系列的小点，相邻两点的时间间隔为脉冲频率的倒数，达到了计时目的。

由于输出脉冲的信号源是石英晶体振荡，它的精度很高，所以在誊影纸上相邻两点的时间间隔是高度准确的，当输出脉冲峰值很大（5000伏以上）时，弹片尖与誊影纸不接触，计时装置对运动物体不产生阻力。当输出脉峰值较小（数百伏）时，弹片尖针虽与誊影纸接触。但阻力很小，精密电子打点计时器使用极为方便，可节省很多实验时间。

附图1、2是本发明的一个实施例。

如附图1所示，1C4060的9、10、11脚担任晶体振荡任务，其振荡频率为32768赫兹。从Ic4060的13、15、1、2、3脚分别得到64HZ、16HZ、8HZ、4HZ、2HZ的脉冲信号。K₂为频率选择开关，根据需要选择所需频率后，在R₂上得到附图2（a）所的电压波形。C为微分电容，跳变电压通过R₃和w对C₂充电（即微分）。产生尖脉冲，其波形如附图2（b）所示。调节电位器w，使尖脉冲在峰值附近将BG₁发射结导通，同时进行电流放大，在R₄上得到如附图2（c）所示的波形，这个空度大，宽度小的脉冲经BG₂再进行一次放大后，作为开关信号去控制输出管BG₃。

在输出级，当脉冲没有来到BG₃基极时，BG₃截止，这时，输出变压器B₂、B₃初级无电流，也无变化的电流。B₂、B₃的次级无感生电动势，当脉冲来到的瞬间，BG₃导通，B₂、B₃的初级电流发生突变。在次级产生电动势，选择适当的匝数比，可在次级分别得到一个峰值为5千伏以上的低频脉冲和一个峰值为几百伏的低频脉冲，其脉冲波形如附图2（d）所示。

把输出脉冲加在一块金属极和一个安装在运动体（如小车）上的弹片尖针之间，在弹片尖针与金属板之间放一条做计时用的誊影纸带。（当脉冲幅度（峰值）在5000伏以上时。弹片尖针与誊影纸带相距2毫米左右。当脉峰值为几百伏时，弹片尖针与誊影纸相接触。但弹片尖针对誊影纸的压力很小，）当物体运动时，誊影纸被击穿一系列小点相邻两点的时间间隔为脉冲频率的倒数，达到了计时目的。

由于誊影带上的小点，需对着亮处才能清楚地看到，不便直接测算，为了便于测算，需进行印刷。其方法是：把誊影纸带铺在白纸上，用摄子将沾有油墨的棉花沿点迹擦一遍，点迹便印在白纸上。

附图1中，桥堆CQ405B和滤波电容C₅组成对IC4060供电电源。四只二极管IN4007和滤波电容C₄组成对电流放大电路和输出极BG₃的供电电源，B₂为黑白电视机行输出变压器，B₃为铁芯变压器其匝数比为1∶30。K₃、K₄为脉冲幅度选择开关，同时在图示位置时，输出脉冲峰值大于5000伏。同时换位，输出脉冲峰值为数百伏。C₃可以防止BG₃被击穿，B₁为电源变压器。

在附图一中的弹片尖针，为了保证它与誊影纸接触时产生一个很小的压力，需用制作誊影针的铜片作成宽2毫米，长60毫米，便可以满足要求。