一种光电计时器的时间补偿装置制造方法及图纸

一种光电计时器的时间补偿装置和方法，本实用新型专利技术涉及的是一种用于自由落体计时器时间补偿的装置，光电计时器存在着计时时长和理论时长不一致的问题，主要原因是剩磁的原因，本实用新型专利技术的技术方案有：一种光电计时器的时间补偿装置，包括电磁铁，电磁铁由铁芯（1）和铁芯（1）外部绕着的线圈（2）构成，其特征是：弹簧（3）的上端连接铁芯（1），弹簧（3）的下端连接一个软磁性材料制成的板（4），板（4）的下部有一个由电磁铁吸引的软磁性材料制成的重物（5）。本实用新型专利技术为解决自由落体运动中，剩磁造成时间滞后提供了一种新的技术方案。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于力学的教具，具体的说涉及的是一种用于自由落体计时器时间补偿的装置。
技术介绍
有关自由落体的实验，测量时间的方法和装置已经非常先进，有一种比较普及而且比较精确的光电计时装置是这样的用电磁铁吸引一个重物，这个重物应当是软磁性材料(所谓软磁性材料，是指在磁场作用下，该材料具有磁性，磁场消失，该材料磁性也消失。比如铁)，断开电磁铁线圈电流的同时开始计时，重物通过下方的光电门(也叫做槽形光耦)时，被光电门感知到信号，通过外围设备(或者称为外围电路)，可以获得该过程(从断开电磁铁线圈到重物达到光电门)的时间，然后，就把这个时间作为重物运动的时间，外围设备还可以显示(输出)这个时间。并且，重物下落的距离是易于测量的，再利用运动学的公式，可以得到该过程的加速度。事实上，某地区重力加速度的数值是容易在相关手册上查找得到的，并且可以得到非常精确的重力加速度数值。换句话说，重物下落的时间，是可以由力学公式，尤其是其中运动学的公式计算得到的，但是，下落时间的试验值和理论值总是有误差，有的误差是有规律可循的。例如现代的电子技术可以把时间记录的非常精确，以至于对运动稍有影响的因素都会被反映出来。电磁铁断电后的很短时间、很短距离内，电磁铁和重物之间仍然有吸引的作用，这个吸引包括电磁铁剩磁对重物的吸引力，还包括重物的剩磁对电磁铁铁芯的吸引力，仅考虑该因素，该因素会导致重物实际下落的时间比理论时间稍长。这就导致利用该数据用来后续计算的误差较大。重物同时还受空气阻力的作用，这种影响和很多因素有关，其中一个因素是重物的速度，速度越大，阻力就越大。但是，在下落的前30cm，空气阻力的影响非常小，在下落I米以后的高度，速度增大，阻力的影响可以被光电计时器测量出来，但是，这种影响是力学教学中希望测得的，因为该数据对后续学习有比较重要的作用。当时间可以被记录的非常精确时，一点点的时间因素都要被充分考虑。综上，这种光电计时器存在着计时时长和理论时长不一致的问题，主要原因是电磁铁和重物之间存在引力、重物受到空气阻力。空气阻力造成的影响是教学中希望被测量到的，电磁铁和重物之间的引力则是干扰因素，该干扰因素是希望能够被消除的因素。
技术实现思路
为了弥补现有装置的不足，本技术提出一种光电计时器的时间补偿装置和方法，本技术可以补偿光电计时器上因为剩磁造成的计时误差，以使实验更接近于理想状态。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于固定时差的光电计时器时间补偿方法，其特征是第一步获得试验地点的重力加速度数值，第二步理论计算重物从电磁铁释放，下落高度为Ii1应该用时为的数值优选5cm---10cm，第三步实际测量重物从电磁铁释放，下落高度为Ii1实际用时为t2，第四步计算出Vt1的结果，将此结果作为因剩磁造成的影响时间，第五步基于第四步的计算结果，调整外围电路，达到这样的目的测量重物从电磁铁释放，下落高度为h2的实际用时为t3，外围电路显示的时间为t4，且t4 = t3 - t2 + V为了补偿光电计时器上剩磁造成的计时误差，以致实验更接近于理想状态，本技术解决其技术问题所采用的技术方案还可以是—种光电计时器的时间补偿装置,包括电磁铁，电磁铁由铁芯和铁芯外部绕着的线圈构成，其特征是弹簧的上端连接铁芯，弹簧的下端连接一个软磁性材料制成的板，板的下部有一个由电磁铁吸引的软 磁性材料制成的重物。为了更好的起到时间补偿的效果，铁芯下部的中心位置开口，并且开口向铁芯上端延伸，弹黃连接在铁芯开口的内部，并且在内部的上端。为了进一步优化时间补偿的效果，铁芯下部的中心位置开口，并且开口向铁芯上端延伸，铁芯上端还包括一个有内丝的开口，铁芯还包括一个与内丝配套的螺杆旋转在内丝内，弹簧连接在螺杆下端。为了更好的起到补偿的效果，弹簧长度(指弹簧竖直悬挂，除了自重，不施加其他重物情况下的长度)优选为2cm，劲度系数(也称为倔强系数)约为100N/m，重物质量约O.03Kg。作为一个可调整的实验教具，该教具对弹簧的劲度系数、长度都可以为一个约数，包括重物质量也可以为约数，作为相关
人员，可以知道“约”的含义。一种光电计时器的时间补偿方法，其特征是步骤一，获得试验地点的重力加速度数值，步骤二 理论计算重物从电磁铁释放,下落高度为h3应该用时为t5, h3的数值为IOcm以上。h3可以在IOcm---30cm之间。步骤三实际测量重物从电磁铁释放，下落高度为h3实际用时为t6，步骤四旋转通过铁芯上方内丝的螺杆，调整螺杆的长度(等同于调整板距离铁芯下部的距离)，再次测量重物从电磁铁释放至下落到高度为h3的实际时间，步骤五重复步骤三或/和步骤四，直至t6等于t5 (所述的等于，意思为在偶然误差被接受的范围内，t6等于t5)。h3的优选高度为10cm。本技术所述的装置，利用的原理是电磁铁吸引弹簧下方的板，使得弹簧长度变短，电磁铁断电后，磁性消失了很多，弹簧长度变长，推动板向下运动，板推动重物下落。倘若仅考虑这一因素，该因素会导致重物下落时间比理论时间稍短，那是因为重物在下落过程中，不但受到重力，还受到板施加的推力，并且在刚开始下落时，速度比较低，空气阻力的影响是可以被忽略的。倘若弹簧长度、劲度系数合适，就可以解决重物因为剩磁造成的下落时间和理论时间不一致的问题。本技术考虑到剩磁造成的计时影响，并且克服了该影响。附图说明图1为本技术结构示意图。图2为本技术结构示意图。图3为本技术结构示意图。图4为本技术局部结构示意图。图5为图4的截面图。图6为本技术局部结构示意图。图7为本技术局部结构示意图。图中1-铁芯，2-线圈，3-弹簧，4-板，5-重物，6-螺杆，7_辅助簧，8_环形槽。具体实施方式以下结合附图，对本技术的设计和使用进一步说明。参见附图1，是本技术的一种设计，电磁铁由铁芯(I)和铁芯(I)外部绕着的线圈(2)构成，弹簧(3)的上端连接铁芯(1)，弹簧(3)的下端连接一个软磁性材料制成的板(4)，板(4)的下部有一个由电磁铁吸引的软磁性材料制成的重物(5)。重物(5)可以是铁球。弹簧(3)长度为2cm，考虑到板(4)有一定的质量，选用劲度系数约为100N/m的弹簧(3)，重物(5)质量约O. 03Kg，板的质量约O. 02Kg。电磁铁通电后,板(4 )向上运动，且板(4 )吸引重物(5 )也向上运动，重物(5 )向上运动，也可以说是电磁铁吸引所致，断电后，尽管有剩磁存在，但是，弹簧(3)释放弹性势能，推动板(4)向下运动，于是剩磁导致重物(5)变慢，弹簧(3)导致重物(5)变快，当调节合适，就可以使剩磁造成的影响抵消。板(4)也必须采用软磁性材料制成，比如用铁制成，板(4)在本技术中所起的作用是让铁芯(I)吸引板(4)，板(4)也吸引重物(5)，当板(4)的面积和铁芯(I)下端形状、尺寸一致或者基本一致时，吸引的作用会更好。参看附图2，是本技术的一种设计，制造弹簧(3)的材料，往往含有铁，所以，为了更好的压缩弹簧，并且，为了弹簧能有更大的压缩量，铁芯(I)下端的中心位置有一个开口，其特征是开口向铁芯(I)上端延伸，弹簧(3)的上端连接在铁芯(I)开口的内部，并且在内部的上端。这样的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电计时器的时间补偿装置，包括电磁铁，电磁铁由铁芯（1）和铁芯（1）外部绕着的线圈（2）构成，其特征是：弹簧（3）的上端连接铁芯（1），弹簧（3）的下端连接一个软磁性材料制成的板（4），板（4）的下部有一个由电磁铁吸引的软磁性材料制成的重物（5）。

【技术特征摘要】
1.一种光电计时器的时间补偿装置，包括电磁铁，电磁铁由铁芯(I)和铁芯(I)外部绕着的线圈(2)构成，其特征是弹簧(3)的上端连接铁芯(1)，弹簧(3)的下端连接一个软磁性材料制成的板(4)，板(4)的下部有一个由电磁铁吸引的软磁性材料制成的重物(5 )。2.如权利要求1所述的一种光电计时器的时间补偿装置，还包括铁芯(I)下端的中心位置有一个开口，其特征是开口向铁芯(I)上端延伸，弹簧(3)的上端连接在铁芯(I)开口的内部，并且在内部的上端。3.如权利要求2所述的一种光电计时器的时间补偿装置，还包括铁芯(I)上端一个具有内丝的开口，其特征是铁芯(I)还包括一个与内丝配套的螺杆(6)旋转在内丝内，弹簧(3)连...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈廷，
申请(专利权)人：陈廷，
类型：实用新型
国别省市：