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教学J1015型频闪光源电路

作者:dolphin时间:2011-05-11

频闪光源是教学中用于学生实验自由落体、单摆运动、平抛运动、离心力轨道运动等物体运动轨迹的一种仪器,其闪光频率有五挡,分别为ls、1/5s、1/10s、1/25s、1/50s,并配合普通照相机把物体运动的轨迹拍摄下来,以研究物体的运动规律。
  一般中学物理实验室都配有该光源,其说明书上只有原理方框图而没有电路图,图l是按照实物电路板测绘出来的,可供学校仪器保管维护人员参考。
  这里介绍其工作原理及操作方法。
  一、工作原理
频闪光源的电路是由电源、时基电路、高压脉冲发生电路、闪光脉冲电路、同步开关控制电路等组成。
  电源电路由B3、VDl-VD4、稳压块7805组成。接通电源,合上电源开关K1,电源变压器B3的次级输出12V交流电压经桥式整流,电容C1滤波后,经7805稳压,输出+5V电压向时基电路供电。由ICl NE556双时基集成电路和数字集成电路IC2 15390构成时基及闪光频率发生电路,这里的基准时基频率取自电网供电频率50Hz,经R1、R2分压VD6限幅后,通过R6向ICl第(2)、(6)脚(输入幅值为4V)供给50Hz信号,由ICl整形后从(5)脚输出频率为50Hz(1/50s)的频闪脉冲。另一路经R9向IC2第(1)、(4)脚输入50Hz的波形,经IC2双十分频器分频为25Hz、10Hz、5Hz、lHz(即1/25s、1/10s、1/5s、ls)的频闪脉冲,并由波段开关K2进行选择输出。
  电路中的XSl为同步信号输人端(与照相机快门触发电路连接),当无同步信号输入或SB没按下时,J常闭触点闭合,ICl(4)脚(复位端)接低电平,ICl(9)、(5)脚则输出低电平,频闪等待指示灯VD7亮,1/50s频闪脉冲无输出。由于IC2为低电平输入分频计数,此时IC2第(2)、(14)脚输入为高电平,所以IC2第(9)、(12)、(13)、(15)、(7)、(3)脚分别对应的频闪脉冲1s、1/5s、1/10s、1/25s也无输出。当按下照相机的快门输入同步信号或按下SB时,继电器K吸合,K常闭触点J断开,常开触点闭合,ICl(4)脚翻转为高电平,使ICl进入工作状态,ICl(5)脚翻转为高电平输出1/50s的频闪脉冲,(9)脚也翻转为高电平,VD7熄灭,同时IC2第(2)、(14)脚输入低电平也进入工作状态,使输出端也输出频闪脉冲,并经R10、R11分压输入到B1的初级,在B1的次级上形成频闪脉冲去触发单向可控硅SCR导通。储能电容CIl迅速向B2放电,B2次级上感应的lOkV高压脉冲引燃闪光管。此时并联在闪光管上的储能电容C12瞬间向闪光管放电,并产生强烈闪光。随着C12上的电压下降,闪光管熄灭,C12又通过二极管VD8,电阻R13、R14充电,等待下一个频闪脉冲的到来。
  二、操作方法
实验时为避免直射光线照射运动的物体,物体必须是白色,并要在暗室中进行,其背景条件应是黑色的幕布。照相机宜选用120型相机。摄影时必须把相机用三角架固定起来,用随机配用的专用连接线插入桕机快门输出插座,另一头插入频闪光源XSl输入插座上,用第二根专用线插入XS2和连动机构XS3上。连动机构装在演示自由落体的方座支架上,如图2示意。电磁铁B的释放动作由相机快门和频闪光源同步控制。
  相机快门选在ls挡,闪光频率选1/50s。接通频闪光源开关Kl,VD5、VD7指示灯亮,按下相机快门,快门内的电触点闭合。使XSI接通继电器J吸合,VD7熄灭,闪光管闪亮,同时XS2输出的同步电压通过XS3加在电磁铁B上。B产生的吸力把衔铁向里面吸进,铁球落下,这时即可拍摄出铁球自由落体运动轨迹的闪光照片,如图3所示。


关键词: 教学 J1015 频闪 光源

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