专利名称：描迹电源的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种描迹电源，属于高中力学计时实验用仪器。
目前，高中力学计时实验使用的J2155型电火花描迹仪的描迹电源，只有一个50Hz的计时频率，难以适应运动体的速度变化，同时计时起点与运动起动间的时差无严格控制。
本实用新型的目的，在保持J2155型电火花描迹仪的描迹电源的可靠性及低成本的优点，制做一种计时多种频率和计时起点与运动体起点的同步小于1毫秒的描迹电源。
本实用新型所采用的技术为利用π相位起振电路产生Kπ(K为自然数0，1，2，……)相位信息，经积分式分频电路分频，分频的电流经脉冲升压电路产生高压脉 冲电流，利用电火花放电时的第一个脉冲截断同步控制电路中电磁铁中的电流，借以控制运动体的启动。
本实用新型的效果1、采用积分式分频电路提供的多种频率，可使不同运动速度的描迹都可获得形象生动的“时——空”动态形象，与丰富的测试数据。
2、采用同步控制电路，可使计时起点与运动体起动间的时差小于1毫秒，这样更准确的提供运动体的初速为零的“时——空”动态与数据，更有利于学生在学习中，由形象思维到抽象思维的过渡。
图一——为本发明结构方框图图二为本发明的电路原理图以图二为本实用新型描迹电源的最佳实施例说明电路是这样连结的一线路经陶磁保护元件Rt后分成三条支路。
第一条支路变压器T1的原边与电阻R2串联构成交流回路，T1的副边并接桥式整流器D1，D1的输出正极接电容器C1的正极，负极与C1的负极相接，电阻R1的一端接正极后，正向接一发光二极管至负极。
三极管BG4的发射极接负极，集电极经一电磁铁L3接正极，基极接电位计R10再经电阻R11接于正电极。电容器C11正端与BG4的基极相接，负端接负极。BG4的基极上顺接两只相串联的二极管D18D19后，接L4的尾端，L4的首端接负极。
第二条支路顺接二极管D8，再接电阻R3再经稳压管DW1正端，DW1的负端接地，由DW1的正端顺接二极管D9与D12。D9的另一端接电容器C2，C2的另端接地。D12的另一端接电容器C4的正端，C4的负端接地。
三极管BG1的发射极接D9与C2的交点上，基极顺接二极管D10，D10另一端接R3与D12的交点上。集电极接一电阻R5至地。电阻R4与DW1并联。
三极管BG2的基极经电容器C3与BG1的集电极相连，二极管D11由地至BG2的基极顺连，BG2的发射极接地，集电极经电阻R6与C4的正端相连。
集成电路555的1脚接地，2脚接BG2集电极，3脚接电容器C9，4脚经电阻R7接C4的正端，5脚经电容器C5接地，6脚与7脚相连后经电阻R8接C4的正端，6脚与R8交点接电键开关的三个接触点。与这三点相对应的三点，分别经电容器C6C7C8后接地。8脚接C4的正端。
电容器C9的另一端顺接二极管D17到可控硅BG3的控制极，C9与D17交点到地反接一二极管D13，D17与BG3的控制极交点上接稳压管DW2的正端，DW2的负端接地。
第三条支路由K可搬至点2与电桥输入点，二极管D3顺接二极管D4的交点相连。D4与二极管D6对接，二极管D5与D6顺接，D5D6交点接交流电源的另一输入线。D5的另一端接地，D3与D5间由电键开关K2的一个接点通断。通时呈反接。
D4与D6交点上顺接二极管D7，D7接D8与R3的交点。D4与D6交点上接电阻R9再顺接二极管D16至电容器C10，C10的另一端接地。
在D16与C10的交点上接变压器T2的原边L1的一端，另一端顺接二极管D14至可控硅BG3的阳极，BG3的阴极接地。二极管D15与L1并联，D15与D14是相反接的。
C10与L1的交点上接电容器C12的一端，C12另一端顺接二极管D20至地。D20两端并接变压器T3的原边L5，L5的首端接地。
电路是这样工作的当交流220伏的电源经插头进入电路时，先经陶磁热敏保护器R ，再分两路进入电路内部。为叙述方便，分别交待于下1、电磁铁电流供给电路。
上述电流，一路由变压器T1降压，D1整流后供应指示灯D2，及电磁铁L3所需的电流。与T1原边串联的电阻R2的作用，在于L3短路时起保护作用。
2、π相位起振电路。
上述电流的另一路，经二极管D8、电阻R3进入脉冲开关控制电路部分后，再经二极管D5形成回路。此部分开关控制电路的输入端由稳压管DW1，箝位电压经二极管D9与D12对电容器C2及C4充电，充电电压约9V。C4上的电压供给三极管BG2及集成电路555的直流电源，C2上的电压为三极管BG1的电源。
电容器C2在被充电时，C2上的电压被稳压管DW1上的箝位电压平衡，使三极管BG1无基极电流，此时C2上的电压虽经电阻R5加于BG1的发射极与集电极之间，但BG1仍处于截止状态。当经R3的交流电每一次由正达零电压时，也就是交流电过Kπ相位点时，C2上的负电压经电阻R4向BG1提供基极电流，BG1导通，C2经BG1及电阻R5放电。C2的放电电流在C3D11交点上形成正脉冲，此脉由三极管BG2倒相放大与整形，成为一负向尖脉冲。
电容器C2在上述Kπ相位点时放电后，在每次正向电流到来时充电，每一次充电放电的结果，是在Kπ相位上输出一脉冲，这是一种利用π相位起振的电路，此电路在K21电键开关闭合时输出的脉冲频率为100HZ，K21断开时为50HZ。
3、积分式分频电路。
由BG2输出的负向脉冲，由555集成电路的2脚输入，负脉冲触发单稳电路翻转。每一次翻转时，在3脚上的方波输出，前沿经电容器C9及二极管D17，输出一个正向脉冲，复原时的方波后沿，被D17阻断。分频原理是利用单稳电路的翻转至复原时间控制的。
当电键开关K21闭合时，如前所述，进入单稳的触发脉冲频率为100HZ，每一次翻转的复原时间由R8C6的乘积决定，此时选1.1R8C6＜10毫秒，可使100HZ的每一次负向脉冲输入，都使单稳电路翻转，输出脉冲保持在Kπ相位上的是100HZ的正向脉冲。
当电键开关置于K22闭合时，单稳电路的翻转维持时间仍为1.1R8C6＜10毫秒。但因触发频率为50HZ，输出脉冲在2Kπ相位上的，50HZ的正向脉冲。
当电键开关置于K23闭合时，选20毫秒＜1.1R8C7＜40毫秒。在50HZ的负向脉冲到来时，第一次脉冲使单稳电路翻转，触发脉冲通过3。第二次负向脉冲到来时，单稳电路尚未复原，触发脉冲不能通过。在第三次脉冲到来前，单稳电路复原，第四次脉冲又使单稳电路翻转，第四次脉冲得以通过，这使单稳电路在4Kπ相位上，输出25HZ的正向脉冲。
当电键开关置于K24闭合时，选80毫秒＜1.1R8C6＜100毫秒，此时输入单稳电路中的50HZ脉冲中，每5个负向脉冲才有一次能通过，输出的是在10π相位上的，10HZ的正向脉冲。
以上分频是电路的频率虽决定于1.1RC，但它的允差波动值可达15％，这有利于成批的生产。
4、脉冲升压电路。
此电路依靠可控硅BG3导通，引起电容器C10向变压器T2；的原边放电，在副边获得脉冲高电压。
用手将开关K1搬至点2时。电流经D4(K2闭合时还可经D6)，限流电阻R9，二极管D16，对电容器C10充电，充电时间在0至1／4π，电压可达310V，1／4π以后电流被D16阻断，至Kπ相位，但也可能是2Kπ，4Kπ或10Kπ相位，这将由电键开关K2选定。可控硅BG3接受单稳电路传递的触发脉冲。BG3受到触发导通时，C10经T1的L1、D14及BG3放电，放电电流在T1副边L2上产生数万伏的高压脉冲。
电容器C10在π相位时放电，此时交流电对C10的充电电压为零，这保证了C10放电后BG3因断电而阻断，是交流电压逐渐升高时，C10可储蓄能量至310伏的必需条件。
5、同步控制电路。
运动体的起动与第一次电火花描点之间的同步，由电容器C10放电时截断电磁铁L3中的激磁电流来达到。
在C10被充电时，C12也被充电，C10放电时C12也同时放电。C12放电时，电还要经过变压器T3的原边L5，在副边L4上电压降低，电流加大。在电路的接法上使L4及L5在绕线时的首端，分别接各自回路的负极上，即可使C12放电时，L4上的电压使本来流向三极管BG4的基极电流，以及电容器C11上的电荷，经二极管D18及D19放掉。三极管BG4截止断电，电磁铁L3中的电流被截断，L3释放被吸附的运动体，达到第一次电火花描点与运动体起动的同步目的。
当BG4的基极电流被引开时，L3中的电流是不能立即降为零的，用电位计R10调节L3中的电流强度，使L3中的电流稍大于吸附要求时，可获得较小的同步时差。
在变压器T3上用L4与L5作电感交联，便于隔断直流，使电磁铁L3及其引线寻常与人体接触部分处于安全的低电压，L5上并联的二极管D20，使C12充电时L5被短路，消除了电源对同步电路的干扰。
在C12停止放电后，经R11与R10的电流，要先将C11充电至0.7伏后，电流才能流入BG4的基极，恢复L3中的电流。
权利要求1.一种描迹电源，由电阻、电容、放大器、变压器等元件组成，它的线路结构分成三个支路第一支路变压器T1的原边与电阻R2串联构成交流回路，T1的副边并接桥式整流器D1，D1的输出正极接电容器C1的正极、负极与C1的负极相连，电阻R1的一端接正极后，正向接一发光二极管至负极，三极管BG4的发射极接负极，集电极经一电磁铁L3接正极，基极接电位计R10再经电阻R11接于正电极，电容器C11正端与BG4的基极相接，负端接负极，BG4的基极上顺接两只相串联的二极管D18D19后，接L4的尾端，L4的首端接负极；第三条支路，由K可搬至点2与电桥输入点，二极管D3顺接二极管D4的交点相连，D4与二极管D6对接，二极管D5与D6顺接，D5、D6交点接交流电源的另一输入线，D5的另一端接地，D3与D5间由电键开关K2的一个接点通断，通时反接，D4与D6交点上顺接二极管D7，D7接D8与R3的交点，D4与D6交点上接电阻R9，再顺接二极管D16至电容器C10，C10的另一端接地，在D16与C10的交点上接变压器T2的原边L1的一端，另一端顺接二极管D14至可控硅BG3的阳极，BG3的阴极接地，二极管D15与L1并联，D15与D14是相反接的，C10与L1的交点上接电容器C12的一端，C12的另一端顺接二极管D20至地，D20两端并接变压器T3的原边L5、L5的首端接地；第二支路顺接二极管D8，再接电阻R3再经稳压管DW1正端，DW1的负端接地，由DW1的正端顺接二极管D9与D12，D9的另一端接电容器C2，C2的另端接地，D12的另一端接电容器C4的正端，C4的负端接地，三极管BG1的发射极接D9与C2的交点上，基极顺接二极管D10，D10另一端接R3与D12的交点上，集电极接一电阻R5至地，电阻R4与DW1并联，三极管BG2的基极经电容器C3与BG1的集电极相连，二极管D11由地至BG2的基极顺连，BG2的发射极接地，集电极经电阻R6与C4的正端相连，电容器C9的另一端顺接二极管D17到可控硅BG3的控制极，C9与D17交点到地反接一二极管D13，D17与 BG3的控制极交点上接稳压管DW2的正端，DW2的负端接地；其特征为集成电路555的1脚接地，2脚接BG2集电极，3脚接电容器G9，4脚经电阻R7接C4的正端，5脚经电容器C5接地，6脚与7脚相连后经电阻R8接C4的正端，6脚与R8交点接电键开关的三个接触点，与这三点相对应的三点，分别经电容器C6C7C8后接地，8脚接C4的正端。
专利摘要本实用新型描迹电源，属高中力学实验特别是演示实验作“时－空”描迹用的仪器。其特征是使用分频电路，可获得多种频率的如100Hz、50Hz、10Hz的计时用高压脉冲，同时电火花与起动间采用电感交联同步控制电路，具有同步时差小于1毫秒的特点及安全隔离作用，以此作为J
文档编号G04F10/00GK2136489SQ9222053
公开日1993年6月16日 申请日期1992年10月19日 优先权日1992年10月19日
发明者李俊伦 申请人:李俊伦