兩種打點計時器
電磁打點計時器4—6伏交流電50hz
電火花打點計時器220伏交流電50hz
電火花計時器與電磁打點計時器的比較
金毅（國家教育委員會教學儀器研究所）李俊倫（湖南師范學院數學系）
國家科委1993年修訂發布的《中學理科教學儀器配備目錄》的數學部份，已采用電火花計時器取代電磁打點計時器的配備方案，正在修訂的中學數學教學大綱，也擬用電火花計時器取代電磁打點計時器。本文對上述兩產品進行比較，借以幫助你們了解這些電火花計時器。
這兩種計時器的共同點是在紙帶上記錄運動物體的“時——空”分布信息，計時基準都是取自市電的周期，在我國每兩個點之間的時間間隔為0．02秒，因此有相同的數據采集方式與數據整理剖析方式，并可與斜面貨車、軌道貨車
等配套使用，但在可靠性、準確性以及課時借助率等方面，則有很大的差異。電火花計時器成功地克服了電磁打點計時器的缺點。
一、運動與計時相互干擾的排除
電磁打點計時器工作時，由市電經線圈造成磁場的周期變化，策動彈片推動打點針，在運動體拖動的紙帶上，以50赫芝頻度打點，并形成了計時和運動間的互相干擾。
1．計時對運動干擾的排除
電磁打點計時器的打點針對運動中的紙帶形成沖擊和磨擦，干擾了紙帶的運動，這在自由落體實驗中尤為明顯。
電火花計時器借助高壓脈沖火花放電，放電針與紙帶沒有接觸，因此不會干擾紙帶運動。
2．排除運動對計時的干擾
電磁打點計時器的計時周期會遭到紙帶運動的干擾，對此我們進行以下剖析和實驗。以振子向上打點過平衡位置的作為o相位，這樣在紙帶上打點時的相位將在附近稍大于的一點上，只要打點能保持在同一相位上，打點
的20ms周期的等時性才能保證。當紙帶靜止時，若電磁打點計時器調節適當，打點的等時性得到保證。并且當紙帶運動時，遭到打點針沖擊作用的紙帶對振子也形成反作用，進而影響到打點時相位形成明顯飄移，結果破壞了打點的等時性。
圖1是檢測電磁打點計時器等時性的電路原理圖。在電磁打點計時器上裝一條傳真木漿紙帶取代電報紙帶，或則用導電紙置于記錄紙帶的位置上。在紙帶靜止時，調好電磁打點計時器的等時性。R8型示波器接在線圈的兩端，當紙帶運動時，即可在示波器上看見打點相位的甩尾，有時甩尾可達2ms，這是由于電磁打點計時器打點針的振幅有2～3mm，在相位附近，打點針位移的變化，對打點相位甩尾的影響最大。
電火花計時器的電路原理見圖2，它也是用市電的周期變化策動的。為了表述便捷，以經K流入的電壓的起點為零相位，則當相位時市電對電容器C充電至310伏，相位時電路阻斷，在π相位后，電壓經進
入可控硅BG，約到1．1π時，步入BG的電壓增至使可控硅觸發導通，導致C筋脈沖變壓器T的原邊及BG放電并在副邊上產生雙向脈沖高壓。
每次放電在1．1π附近的具體相位點，是由器件的性質決定的，它不受運動的干擾。電火花計時器的技術指標規定其甩尾大于50μs，即比電磁打點計時器的甩尾小兩個數目級。
二、操作性能的改善
1．降低調節，提升工作可靠性
使用電磁打點計時器時，對打點相位的調節，經常是通常師生無法把握的技術難點；對已調好的計時器，在使用中因隨環境誘因而改變，雖然花費大量時間與精力調節，也時常無法調好，因而減少了工作的可靠性，減少了實驗的置信度和課時借助率。
使用電火花計時器時因為不須要上述調節，通常中學生在2一5分鐘內便能采集到實驗數據，因而可以使中學生的精力集中到控制實驗現象形成的條件，以及研究剖析運動規律起來。
2．安全性能的突破
電磁打點計時器在使用中是沒有安全問題的。電火花打點計時常年不能在教學中使用的關鍵之一是安全問題。初期的電火花打點計時器、其記錄靈敏度低下，依賴于電火花在白紙上燒孔，其電流小于6kV，電壓達80mA，對人是有生命危險的。后來用熱敏紙，電流也小于6kV，電壓為5至20mA，也是極不安全的。我們采用的打點記錄方式，是一種與電場勾勒及傳真記錄相類似的微電流轉印方式，其電流其實高達3萬伏，但電壓控制在200μA以下，進而解決了使用電火花計時器時的安全問題。
三、實驗成本
電磁打點計時器是一種低成本教學儀器，它的價錢和實驗消耗都比較低。八十年代初，電火花計時器與電磁打點計時器之間的價錢比在10：1以上打點計時器電壓，材料消耗比在50：1以上（后者用熱敏紙時），經過常年研究改進，我們總算找到了圖2所示的電路，在充電放電上都借助市電的相位信息，使電路大為簡化，使兩種產品的價錢比高于2：1。因為電火花計時器不用低壓電源（中學生電源），而電磁打點計時器要用配套的中學生電源，若將此項誘因一并考慮，則上述的價錢比就要倒過來了打點計時器電壓，為此，電火花計時器更實惠。在材料的消耗方面，因為我們采用了合適的介質材料，火花放電的點跡經過放大轉印到普通白紙上，因而比電磁打點計時器用的電報紙帶價錢更低，并且可以自制。
綜上所述，可知新型的電火花計時器完全具備了取代電磁打點計時器的條件，易于在我國普及。