專利名稱：描跡電源的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種描跡電源，屬于高中力學計時實驗用儀器。
目前，高中力學計時實驗使用的J2155型電火花描跡儀的描跡電源，只有一個50Hz的計時頻率，難以適應運動體的速度變化，同時計時起點與運動起動間的時差無嚴格控制。
本實用新型的目的，在保持J2155型電火花描跡儀的描跡電源的可靠性及低成本的優(yōu)點，制做一種計時多種頻率和計時起點與運動體起點的同步小于1毫秒的描跡電源。
本實用新型所采用的技術為利用π相位起振電路產(chǎn)生Kπ(K為自然數(shù)0，1，2，……)相位信息，經(jīng)積分式分頻電路分頻，分頻的電流經(jīng)脈沖升壓電路產(chǎn)生高壓脈 沖電流，利用電火花放電時的第一個脈沖截斷同步控制電路中電磁鐵中的電流，借以控制運動體的啟動。
本實用新型的效果1、采用積分式分頻電路提供的多種頻率，可使不同運動速度的描跡都可獲得形象生動的“時——空”動態(tài)形象，與豐富的測試數(shù)據(jù)。
2、采用同步控制電路，可使計時起點與運動體起動間的時差小于1毫秒，這樣更準確的提供運動體的初速為零的“時——空”動態(tài)與數(shù)據(jù)，更有利于學生在學習中，由形象思維到抽象思維的過渡。
圖一——為本發(fā)明結構方框圖圖二為本發(fā)明的電路原理圖以圖二為本實用新型描跡電源的最佳實施例說明電路是這樣連結的一線路經(jīng)陶磁保護元件Rt后分成三條支路。
第一條支路變壓器T1的原邊與電阻R2串聯(lián)構成交流回路，T1的副邊并接橋式整流器D1，D1的輸出正極接電容器C1的正極，負極與C1的負極相接，電阻R1的一端接正極后，正向接一發(fā)光二極管至負極。
三極管BG4的發(fā)射極接負極，集電極經(jīng)一電磁鐵L3接正極，基極接電位計R10再經(jīng)電阻R11接于正電極。電容器C11正端與BG4的基極相接，負端接負極。BG4的基極上順接兩只相串聯(lián)的二極管D18D19后，接L4的尾端，L4的首端接負極。
第二條支路順接二極管D8，再接電阻R3再經(jīng)穩(wěn)壓管DW1正端，DW1的負端接地，由DW1的正端順接二極管D9與D12。D9的另一端接電容器C2，C2的另端接地。D12的另一端接電容器C4的正端，C4的負端接地。
三極管BG1的發(fā)射極接D9與C2的交點上，基極順接二極管D10，D10另一端接R3與D12的交點上。集電極接一電阻R5至地。電阻R4與DW1并聯(lián)。
三極管BG2的基極經(jīng)電容器C3與BG1的集電極相連，二極管D11由地至BG2的基極順連，BG2的發(fā)射極接地，集電極經(jīng)電阻R6與C4的正端相連。
集成電路555的1腳接地，2腳接BG2集電極，3腳接電容器C9，4腳經(jīng)電阻R7接C4的正端，5腳經(jīng)電容器C5接地，6腳與7腳相連后經(jīng)電阻R8接C4的正端，6腳與R8交點接電鍵開關的三個接觸點。與這三點相對應的三點，分別經(jīng)電容器C6C7C8后接地。8腳接C4的正端。
電容器C9的另一端順接二極管D17到可控硅BG3的控制極，C9與D17交點到地反接一二極管D13，D17與BG3的控制極交點上接穩(wěn)壓管DW2的正端，DW2的負端接地。
第三條支路由K可搬至點2與電橋輸入點，二極管D3順接二極管D4的交點相連。D4與二極管D6對接，二極管D5與D6順接，D5D6交點接交流電源的另一輸入線。D5的另一端接地，D3與D5間由電鍵開關K2的一個接點通斷。通時呈反接。
D4與D6交點上順接二極管D7，D7接D8與R3的交點。D4與D6交點上接電阻R9再順接二極管D16至電容器C10，C10的另一端接地。
在D16與C10的交點上接變壓器T2的原邊L1的一端，另一端順接二極管D14至可控硅BG3的陽極，BG3的陰極接地。二極管D15與L1并聯(lián)，D15與D14是相反接的。
C10與L1的交點上接電容器C12的一端，C12另一端順接二極管D20至地。D20兩端并接變壓器T3的原邊L5，L5的首端接地。
電路是這樣工作的當交流220伏的電源經(jīng)插頭進入電路時，先經(jīng)陶磁熱敏保護器R ，再分兩路進入電路內(nèi)部。為敘述方便，分別交待于下1、電磁鐵電流供給電路。
上述電流，一路由變壓器T1降壓，D1整流后供應指示燈D2，及電磁鐵L3所需的電流。與T1原邊串聯(lián)的電阻R2的作用，在于L3短路時起保護作用。
2、π相位起振電路。
上述電流的另一路，經(jīng)二極管D8、電阻R3進入脈沖開關控制電路部分后，再經(jīng)二極管D5形成回路。此部分開關控制電路的輸入端由穩(wěn)壓管DW1，箝位電壓經(jīng)二極管D9與D12對電容器C2及C4充電，充電電壓約9V。C4上的電壓供給三極管BG2及集成電路555的直流電源，C2上的電壓為三極管BG1的電源。
電容器C2在被充電時，C2上的電壓被穩(wěn)壓管DW1上的箝位電壓平衡，使三極管BG1無基極電流，此時C2上的電壓雖經(jīng)電阻R5加于BG1的發(fā)射極與集電極之間，但BG1仍處于截止狀態(tài)。當經(jīng)R3的交流電每一次由正達零電壓時，也就是交流電過Kπ相位點時，C2上的負電壓經(jīng)電阻R4向BG1提供基極電流，BG1導通，C2經(jīng)BG1及電阻R5放電。C2的放電電流在C3D11交點上形成正脈沖，此脈由三極管BG2倒相放大與整形，成為一負向尖脈沖。
電容器C2在上述Kπ相位點時放電后，在每次正向電流到來時充電，每一次充電放電的結果，是在Kπ相位上輸出一脈沖，這是一種利用π相位起振的電路，此電路在K21電鍵開關閉合時輸出的脈沖頻率為100HZ，K21斷開時為50HZ。
3、積分式分頻電路。
由BG2輸出的負向脈沖，由555集成電路的2腳輸入，負脈沖觸發(fā)單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)。每一次翻轉(zhuǎn)時，在3腳上的方波輸出，前沿經(jīng)電容器C9及二極管D17，輸出一個正向脈沖，復原時的方波后沿，被D17阻斷。分頻原理是利用單穩(wěn)電路的翻轉(zhuǎn)至復原時間控制的。
當電鍵開關K21閉合時，如前所述，進入單穩(wěn)的觸發(fā)脈沖頻率為100HZ，每一次翻轉(zhuǎn)的復原時間由R8C6的乘積決定，此時選1.1R8C6＜10毫秒，可使100HZ的每一次負向脈沖輸入，都使單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)，輸出脈沖保持在Kπ相位上的是100HZ的正向脈沖。
當電鍵開關置于K22閉合時，單穩(wěn)電路的翻轉(zhuǎn)維持時間仍為1.1R8C6＜10毫秒。但因觸發(fā)頻率為50HZ，輸出脈沖在2Kπ相位上的，50HZ的正向脈沖。
當電鍵開關置于K23閉合時，選20毫秒＜1.1R8C7＜40毫秒。在50HZ的負向脈沖到來時，第一次脈沖使單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)脈沖通過3。第二次負向脈沖到來時，單穩(wěn)電路尚未復原，觸發(fā)脈沖不能通過。在第三次脈沖到來前，單穩(wěn)電路復原，第四次脈沖又使單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)，第四次脈沖得以通過，這使單穩(wěn)電路在4Kπ相位上，輸出25HZ的正向脈沖。
當電鍵開關置于K24閉合時，選80毫秒＜1.1R8C6＜100毫秒，此時輸入單穩(wěn)電路中的50HZ脈沖中，每5個負向脈沖才有一次能通過，輸出的是在10π相位上的，10HZ的正向脈沖。
以上分頻是電路的頻率雖決定于1.1RC，但它的允差波動值可達15％，這有利于成批的生產(chǎn)。
4、脈沖升壓電路。
此電路依靠可控硅BG3導通，引起電容器C10向變壓器T2；的原邊放電，在副邊獲得脈沖高電壓。
用手將開關K1搬至點2時。電流經(jīng)D4(K2閉合時還可經(jīng)D6)，限流電阻R9，二極管D16，對電容器C10充電，充電時間在0至1／4π，電壓可達310V，1／4π以后電流被D16阻斷，至Kπ相位，但也可能是2Kπ，4Kπ或10Kπ相位，這將由電鍵開關K2選定?？煽毓鐱G3接受單穩(wěn)電路傳遞的觸發(fā)脈沖。BG3受到觸發(fā)導通時，C10經(jīng)T1的L1、D14及BG3放電，放電電流在T1副邊L2上產(chǎn)生數(shù)萬伏的高壓脈沖。
電容器C10在π相位時放電，此時交流電對C10的充電電壓為零，這保證了C10放電后BG3因斷電而阻斷，是交流電壓逐漸升高時，C10可儲蓄能量至310伏的必需條件。
5、同步控制電路。
運動體的起動與第一次電火花描點之間的同步，由電容器C10放電時截斷電磁鐵L3中的激磁電流來達到。
在C10被充電時，C12也被充電，C10放電時C12也同時放電。C12放電時，電還要經(jīng)過變壓器T3的原邊L5，在副邊L4上電壓降低，電流加大。在電路的接法上使L4及L5在繞線時的首端，分別接各自回路的負極上，即可使C12放電時，L4上的電壓使本來流向三極管BG4的基極電流，以及電容器C11上的電荷，經(jīng)二極管D18及D19放掉。三極管BG4截止斷電，電磁鐵L3中的電流被截斷，L3釋放被吸附的運動體，達到第一次電火花描點與運動體起動的同步目的。
當BG4的基極電流被引開時，L3中的電流是不能立即降為零的，用電位計R10調(diào)節(jié)L3中的電流強度，使L3中的電流稍大于吸附要求時，可獲得較小的同步時差。
在變壓器T3上用L4與L5作電感交聯(lián)，便于隔斷直流，使電磁鐵L3及其引線尋常與人體接觸部分處于安全的低電壓，L5上并聯(lián)的二極管D20，使C12充電時L5被短路，消除了電源對同步電路的干擾。
在C12停止放電后，經(jīng)R11與R10的電流，要先將C11充電至0.7伏后，電流才能流入BG4的基極，恢復L3中的電流。
權利要求1.一種描跡電源，由電阻、電容、放大器、變壓器等元件組成，它的線路結構分成三個支路第一支路變壓器T1的原邊與電阻R2串聯(lián)構成交流回路，T1的副邊并接橋式整流器D1，D1的輸出正極接電容器C1的正極、負極與C1的負極相連，電阻R1的一端接正極后，正向接一發(fā)光二極管至負極，三極管BG4的發(fā)射極接負極，集電極經(jīng)一電磁鐵L3接正極，基極接電位計R10再經(jīng)電阻R11接于正電極，電容器C11正端與BG4的基極相接，負端接負極，BG4的基極上順接兩只相串聯(lián)的二極管D18D19后，接L4的尾端，L4的首端接負極；第三條支路，由K可搬至點2與電橋輸入點，二極管D3順接二極管D4的交點相連，D4與二極管D6對接，二極管D5與D6順接，D5、D6交點接交流電源的另一輸入線，D5的另一端接地，D3與D5間由電鍵開關K2的一個接點通斷，通時反接，D4與D6交點上順接二極管D7，D7接D8與R3的交點，D4與D6交點上接電阻R9，再順接二極管D16至電容器C10，C10的另一端接地，在D16與C10的交點上接變壓器T2的原邊L1的一端，另一端順接二極管D14至可控硅BG3的陽極，BG3的陰極接地，二極管D15與L1并聯(lián)，D15與D14是相反接的，C10與L1的交點上接電容器C12的一端，C12的另一端順接二極管D20至地，D20兩端并接變壓器T3的原邊L5、L5的首端接地；第二支路順接二極管D8，再接電阻R3再經(jīng)穩(wěn)壓管DW1正端，DW1的負端接地，由DW1的正端順接二極管D9與D12，D9的另一端接電容器C2，C2的另端接地，D12的另一端接電容器C4的正端，C4的負端接地，三極管BG1的發(fā)射極接D9與C2的交點上，基極順接二極管D10，D10另一端接R3與D12的交點上，集電極接一電阻R5至地，電阻R4與DW1并聯(lián)，三極管BG2的基極經(jīng)電容器C3與BG1的集電極相連，二極管D11由地至BG2的基極順連，BG2的發(fā)射極接地，集電極經(jīng)電阻R6與C4的正端相連，電容器C9的另一端順接二極管D17到可控硅BG3的控制極，C9與D17交點到地反接一二極管D13，D17與 BG3的控制極交點上接穩(wěn)壓管DW2的正端，DW2的負端接地；其特征為集成電路555的1腳接地，2腳接BG2集電極，3腳接電容器G9，4腳經(jīng)電阻R7接C4的正端，5腳經(jīng)電容器C5接地，6腳與7腳相連后經(jīng)電阻R8接C4的正端，6腳與R8交點接電鍵開關的三個接觸點，與這三點相對應的三點，分別經(jīng)電容器C6C7C8后接地，8腳接C4的正端。
專利摘要本實用新型描跡電源，屬高中力學實驗特別是演示實驗作“時－空”描跡用的儀器。其特征是使用分頻電路，可獲得多種頻率的如100Hz、50Hz、10Hz的計時用高壓脈沖，同時電火花與起動間采用電感交聯(lián)同步控制電路，具有同步時差小于1毫秒的特點及安全隔離作用，以此作為J
文檔編號G04F10/00GK2136489SQ9222053
公開日1993年6月16日 申請日期1992年10月19日 優(yōu)先權日1992年10月19日
發(fā)明者李俊倫 申請人:李俊倫