两种打点计时器
电磁打点计时器4—6伏交流电50hz
电火花打点计时器220伏交流电50hz
电火花计时器与电磁打点计时器的比较
金毅（国家教育委员会教学仪器研究所）李俊伦（湖南师范学院数学系）
国家科委1993年修订发布的《中学理科教学仪器配备目录》的数学部份，已采用电火花计时器取代电磁打点计时器的配备方案，正在修订的中学数学教学大纲，也拟用电火花计时器取代电磁打点计时器。本文对上述两产品进行比较，借以帮助你们了解这些电火花计时器。
这两种计时器的共同点是在纸带上记录运动物体的“时——空”分布信息，计时基准都是取自市电的周期，在我国每两个点之间的时间间隔为0．02秒，因此有相同的数据采集方式与数据整理剖析方式，并可与斜面货车、轨道货车
等配套使用，但在可靠性、准确性以及课时借助率等方面，则有很大的差异。电火花计时器成功地克服了电磁打点计时器的缺点。
一、运动与计时相互干扰的排除
电磁打点计时器工作时，由市电经线圈造成磁场的周期变化，策动弹片推动打点针，在运动体拖动的纸带上，以50赫芝频度打点，并形成了计时和运动间的互相干扰。
1．计时对运动干扰的排除
电磁打点计时器的打点针对运动中的纸带形成冲击和磨擦，干扰了纸带的运动，这在自由落体实验中尤为明显。
电火花计时器借助高压脉冲火花放电，放电针与纸带没有接触，因此不会干扰纸带运动。
2．排除运动对计时的干扰
电磁打点计时器的计时周期会遭到纸带运动的干扰，对此我们进行以下剖析和实验。以振子向上打点过平衡位置的作为o相位，这样在纸带上打点时的相位将在附近稍大于的一点上，只要打点能保持在同一相位上，打点
的20ms周期的等时性才能保证。当纸带静止时，若电磁打点计时器调节适当，打点的等时性得到保证。并且当纸带运动时，遭到打点针冲击作用的纸带对振子也形成反作用，进而影响到打点时相位形成明显飘移，结果破坏了打点的等时性。
图1是检测电磁打点计时器等时性的电路原理图。在电磁打点计时器上装一条传真木浆纸带取代电报纸带，或则用导电纸置于记录纸带的位置上。在纸带静止时，调好电磁打点计时器的等时性。R8型示波器接在线圈的两端，当纸带运动时，即可在示波器上看见打点相位的甩尾，有时甩尾可达2ms，这是由于电磁打点计时器打点针的振幅有2～3mm，在相位附近，打点针位移的变化，对打点相位甩尾的影响最大。
电火花计时器的电路原理见图2，它也是用市电的周期变化策动的。为了表述便捷，以经K流入的电压的起点为零相位，则当相位时市电对电容器C充电至310伏，相位时电路阻断，在π相位后，电压经进
入可控硅BG，约到1．1π时，步入BG的电压增至使可控硅触发导通，导致C筋脉冲变压器T的原边及BG放电并在副边上产生双向脉冲高压。
每次放电在1．1π附近的具体相位点，是由器件的性质决定的，它不受运动的干扰。电火花计时器的技术指标规定其甩尾大于50μs，即比电磁打点计时器的甩尾小两个数目级。
二、操作性能的改善
1．降低调节，提升工作可靠性
使用电磁打点计时器时，对打点相位的调节，经常是通常师生无法把握的技术难点；对已调好的计时器，在使用中因随环境诱因而改变，虽然花费大量时间与精力调节，也时常无法调好，因而减少了工作的可靠性，减少了实验的置信度和课时借助率。
使用电火花计时器时因为不须要上述调节，通常中学生在2一5分钟内便能采集到实验数据，因而可以使中学生的精力集中到控制实验现象形成的条件，以及研究剖析运动规律起来。
2．安全性能的突破
电磁打点计时器在使用中是没有安全问题的。电火花打点计时常年不能在教学中使用的关键之一是安全问题。初期的电火花打点计时器、其记录灵敏度低下，依赖于电火花在白纸上烧孔，其电流小于6kV，电压达80mA，对人是有生命危险的。后来用热敏纸，电流也小于6kV，电压为5至20mA，也是极不安全的。我们采用的打点记录方式，是一种与电场勾勒及传真记录相类似的微电流转印方式，其电流其实高达3万伏，但电压控制在200μA以下，进而解决了使用电火花计时器时的安全问题。
三、实验成本
电磁打点计时器是一种低成本教学仪器，它的价钱和实验消耗都比较低。八十年代初，电火花计时器与电磁打点计时器之间的价钱比在10：1以上打点计时器电压，材料消耗比在50：1以上（后者用热敏纸时），经过常年研究改进，我们总算找到了图2所示的电路，在充电放电上都借助市电的相位信息，使电路大为简化，使两种产品的价钱比高于2：1。因为电火花计时器不用低压电源（中学生电源），而电磁打点计时器要用配套的中学生电源，若将此项诱因一并考虑，则上述的价钱比就要倒过来了打点计时器电压，为此，电火花计时器更实惠。在材料的消耗方面，因为我们采用了合适的介质材料，火花放电的点迹经过放大转印到普通白纸上，因而比电磁打点计时器用的电报纸带价钱更低，并且可以自制。
综上所述，可知新型的电火花计时器完全具备了取代电磁打点计时器的条件，易于在我国普及。