电火花打点计时器 从电火花打点计时器高清拆解图，分析构造，详细解读电路工作原理

打火计时器是物理实验中常用的一种计时仪器，其基本原理是同时在纸带上打一个点。家用照明电源，交流电频率50 Hz，打火计时器直接使用照明电源，由220 V交流电源供电。交流电每循环产生一次火花放电，在纸带上进行敲击。所以打火计时器的打火频率和交流电一样，也是50 Hz，交流电周期是0.02秒，所以打火计时器也是每0.02秒打火一次，纸带上相邻两点之间的时间间隔是0.02秒。

上图为物理实验室使用多年的点计时器。从一点物理知识就可以看出，这其实是一个电火花点计时器，仪器标签错了。使用打火定时器时，接通220 V交流电源，打火周期与交流电源相同，每个周期发生一次高压火花放电。纸带放在墨粉盘和放电电极之间，高压电击穿纸带，在放电电极和墨粉盘之间产生火花放电，在纸带上留下黑点。这里墨粉托盘有两个功能，一个是导电，一个是火花放电，在纸带上留下一些痕迹。使用时要特别注意，纸带放在墨粉托盘下面(在这里使用时经常放错位置，纸带上的标记不清楚)。

我们来拆解一下，看看内部结构，分析一下工作原理。从底部卸下螺丝，拆开外壳，可以看到内部结构:电路板上连接着一个匝数很少的线圈，小线圈绕在磁棒上。小线圈外面套着一个多匝的大线圈，显然是升压线圈(也可以理解为变压器)。小线圈匝数少，线径粗，为初级线圈；大线圈缠绕在塑料框架上，由塑料隔板隔开，并分段缠绕。漆包线直径小，匝数多，是次级线圈。升压后，次级线圈的电压很高，可以达到几万伏。绝缘塑料分段缠绕，防止漆包线绝缘层击穿和放电。

缠绕次级线圈的漆包线很细，线圈的两端固定在外壳的两个插孔上，并通过两根较粗的漆包线连接到墨粉排出托盘的转轴和排出电极上。让我们把线圈分开，仔细看看它的结构，线圈的绕制方法，以及防止高压放电的具体措施。如下图所示，二次线圈用厚塑料隔板一个个隔开，防止漆包线间电压差过大，击穿漆包线表面绝缘层放电。如果整个线圈在没有分离器的情况下缠绕，则需要更复杂的绝缘措施。缠绕一层线圈后，在缠绕另一层之前，添加绝缘布或绝缘纸。

上图中，两个绝缘套管与初级线圈相连，初级线圈嵌套在次级线圈内部，用绝缘纸包裹。初级线圈取出后，可以看到初级线圈的匝数很少，磁棒上只绕了一层。初级线圈连接到电路板，而次级线圈与电路板没有电路连接。电路板上的电子元件很少，看起来很简单。有六个二极管1N4007，四个色环电阻，通过色环可以很容易的读出电阻。此外，还有一个调压器、一个电容器和一个单向晶闸管。如下图所示。

根据电路板，沿着背面的覆铜电路，在白纸上画出电路图。我们根据电路图简单分析电路原理。在交流电的正半周，电源通过D1、R2和D3给电容器C1充电，电容器极板的电压为正负。在交流电负半周，电源通过D4、R3、R4、调压器、D1形成回路，触发单向晶闸管导通。C1上的电荷通过初级线圈、D6和晶闸管形成的回路形成脉冲电流。在电流迅速减小并达到晶闸管保持电流后，晶闸管关断。初级线圈的脉冲电流形成的变化磁场在次级线圈上感应出高电压，通过放电电极和墨粉托盘，以最小距离击穿纸带形成火花放电，在纸带上留下痕迹，一个循环结束。交流电进入下一个周期，反复充放电，充放电周期与供电周期相同。因此，对于50 Hz的交流电，打击周期为0.02秒。

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