CN109030288A - 电磁感应计时门 - Google Patents
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Abstract
一种电磁感应计时门，包括容器、计时仪、第一电路和第二电路，第一电路和第二电路结构相同，均包括振荡器、放大电路和NE555芯片，第一电路的振荡器的电感线圈缠绕在容器上部，第二电路的振荡器的电感线圈缠绕在容器下部，本发明利用震荡电路，通过将线圈缠绕在容器上，形成电感，调节元件参数使振荡器正常工作，当金属小球通过电感线圈时，电感线圈的电感发生变化，破坏了震荡条件，使震荡的幅度变小或停振，根据这一幅度变化在经过放大整形输出一个合适的电平，传输至计时仪，从而达到计时的目的，降低了小球投放所需的精度要求，简化了试验操作，提高了试验的成功率。
Description
技术领域
本发明属于教学科研技术领域，涉及液体粘滞系数的测量，具体涉及电磁感应计时门。
背景技术
液体粘滞系数是表征液体反抗形变能力的重要参数，在生产、生活、工程技术及医学方面有着重要的应用。粘滞系数的测量方法很多，有落球法、毛细管法、转筒法等，其中落球法是最基本的一种方法，用落球法测定液体的粘滞系数只适用于测量粘滞系数较大的透明或半透明液体，如蓖麻油、甘油等，但由于该方法物理现象明显、原理直观、实验操作和训练内容较多，仍被广泛地应用于理工科大学的大学物理实验和物理相关专业的物理实验中。
落球法实验要求小球沿着容器的中心轴线下落，通过光电门测出小球匀速通过某段距离的时间，从而反应液体的粘滞系数，但在实际操作时，由于光电门的感应范围较窄，要求投放的金属小球沿油桶的轴线(即对准光电门)，较难控制，操作成功率不高。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了电磁感应计时门，本发明的技术方案如下：
一种电磁感应计时门，包括容器、计时仪、第一电路和第二电路，所述第一电路和第二电路结构相同，均包括振荡器、放大电路和NE555芯片，所述第一电路的振荡器的电感线圈缠绕在容器上部，所述第二电路的振荡器的电感线圈缠绕在容器下部；
当金属球通过第一电路的电感线圈时，第一电路的振荡器的震荡幅度变小或停振，震荡电流经放大电路放大后传输至第一电路的NE555芯片，由第一电路的NE555芯片处理为开关信号传输至计时仪，计时仪开始计时；
当金属球通过第二电路的电感线圈时，第二电路的振荡器的震荡幅度变小或停振，震荡电流经放大电路放大后传输至第二电路的NE555芯片，由第二电路的NE555芯片处理为开关信号传输至计时仪，计时仪结束计时。
优选的，所述第一电路的振荡器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C4、电容C5、电容C6、电感线圈L1和三极管Q1，所述电感线圈L1的一端与电容C5的一端、电容C1的一端相连，所述电感线圈L1的另一端与电容C6的一端、电容C2的一端相连，所述电容C5的另一端与电容C6的另一端、电容C4的一端、电阻R5的一端、电阻R4的一端及放大电路相连，所述电容C4的另一端与电阻R5的另一端、三极管Q1的发射极相连，所述电阻R4的另一端与电容C2的另一端、电阻R3的一端、三极管Q1的基极相连，所述三极管Q1的集电极与电阻R1的一端、电容C1的另一端、电阻R2的一端相连，所述电阻R3与电阻R1的另一端及放大电路相连，所述电阻R2的另一端与放大电路相连。
优选的，所述放大电路包括滑动变阻器R7、NE5532AJG运放、电阻R6、电容C3、电容C7和二极管D1，所述滑动变阻器R7的A脚与电阻R1的另一端、NE5532AJG运放的8脚、NE555芯片的4脚、NE555芯片的8脚相连，所述滑动变阻器R7的B脚与电阻R4的另一端、NE5532AJG运放的4脚、NE555芯片的1脚、电容C3的一端、电容C7的一端相连，所述滑动变阻器的P脚与NE5532AJG运放的3脚相连，所述NE5532AJG运放的2脚与电容C7的另一端、二极管D1的负极、电阻R6的一端相连，所述NE5532AJG运放的1脚与电阻R6的另一端、NE555芯片的2脚、NE555芯片的6脚相连，所述电容C3的另一端与NE555芯片的5脚相连，所述二极管D1的正极与电阻R2的另一端相连，NE555芯片的输出端连接有开关，开关的1脚与NE555芯片的3脚相连，开关的2脚与NE555芯片的1脚相连。
优选的，定义第一电路中的开关为P1，开关P1与计时仪连接，用于控制计时仪计时开始，定义第二电路中的开关为P2，开关P2与计时仪连接，用于控制计时仪计时结束。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用震荡电路，通过将线圈缠绕在容器上，形成电感，调节元件参数使振荡器正常工作，当金属小球通过电感线圈时，电感线圈的电感发生变化，破坏了震荡条件，使震荡的幅度变小或停振，根据这一幅度变化在经过放大整形输出一个合适的电平，传输至计时仪，从而达到计时的目的，降低了小球投放所需的精度要求，简化了试验操作，提高了试验的成功率。
附图说明
图1是本发明第一电路的结构示意图；
图2是本发明第二电路的结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图2所示，本发明提供了电磁感应计时门，包括容器、计时仪、第一电路和第二电路，第一电路和第二电路结构相同，均包括振荡器、放大电路和NE555芯片，第一电路的振荡器的电感线圈缠绕在容器上部，第二电路的振荡器的电感线圈缠绕在容器下部；
当金属球通过第一电路的电感线圈时，第一电路的振荡器的震荡幅度变小或停振，震荡电流经放大电路放大后传输至第一电路的NE555芯片，由第一电路的NE555芯片处理为开关信号传输至计时仪，计时仪开始计时；
当金属球通过第二电路的电感线圈时，第二电路的振荡器的震荡幅度变小或停振，震荡电流经放大电路放大后传输至第二电路的NE555芯片，由第二电路的NE555芯片处理为开关信号传输至计时仪，计时仪结束计时。
具体而言，第一电路的振荡器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C4、电容C5、电容C6、电感线圈L1和三极管Q1，电感线圈L1的一端与电容C5的一端、电容C1的一端相连，电感线圈L1的另一端与电容C6的一端、电容C2的一端相连，电容C5的另一端与电容C6的另一端、电容C4的一端、电阻R5的一端、电阻R4的一端及放大电路相连，电容C4的另一端与电阻R5的另一端、三极管Q1的发射极相连，电阻R4的另一端与电容C2的另一端、电阻R3的一端、三极管Q1的基极相连，三极管Q1的集电极与电阻R1的一端、电容C1的另一端、电阻R2的一端相连，电阻R3与电阻R1的另一端及放大电路相连，电阻R2的另一端与放大电路相连。
具体而言，放大电路包括滑动变阻器R7、NE5532AJG运放、电阻R6、电容C3、电容C7和二极管D1，滑动变阻器R7的A脚与电阻R1的另一端、NE5532AJG运放的8脚、NE555芯片的4脚、NE555芯片的8脚相连，滑动变阻器R7的B脚与电阻R4的另一端、NE5532AJG运放的4脚、NE555芯片的1脚、电容C3的一端、电容C7的一端相连，滑动变阻器的P脚与NE5532AJG运放的3脚相连，NE5532AJG运放的2脚与电容C7的另一端、二极管D1的负极、电阻R6的一端相连，NE5532AJG运放的1脚与电阻R6的另一端、NE555芯片的2脚、NE555芯片的6脚相连，电容C3的另一端与NE555芯片的5脚相连，二极管D1的正极与电阻R2的另一端相连，NE555芯片的输出端连接有开关，开关的1脚与NE555芯片的3脚相连，开关的2脚与NE555芯片的1脚相连。
具体而言，定义第一电路中的开关为P1，开关P1与计时仪连接，用于控制计时仪计时开始，定义第二电路中的开关为P2，开关P2与计时仪连接，用于控制计时仪计时结束。
本发明的工作流程及原理如下：
1、首先向容器内填充有待测粘滞系数的液体，且液体的液位高度高于第一电路的电感线圈；
2、将金属小球从容器上方的开口放入待测液体中，使金属小球在待测液体中由于自重向下移动；
3、当金属小球通过第一电路的电感线圈L1时，电感线圈L1的电感发生变化，破坏了震荡条件，使震荡的幅度变小或停振，根据这一幅度变化在经过第一电路的放大电路及NE555芯片放大整形输出一个合适的电平，通过开关P1传输至计时仪，使计时仪开始计时；
4、当金属小球通过第二电路的电感线圈L2时，电感线圈L2的电感发生变化，破坏了震荡条件，使震荡的幅度变小或停振，根据这一幅度变化在经过第二电路的放大电路及NE555芯片放大整形输出一个合适的电平，通过开关P2传输至计时仪，使计时仪结束计时，即得到小球自电感垫圈L1运动到电感线圈L2的时间，得到金属小球在待测液体中的运动速度，将金属小球的运动速度代入斯托克斯公式，从而测得待测液体的粘滞系数。
本发明降低了小球投放所需的精度要求，简化了试验操作，提高了试验的成功率。
本发明的原理亦可应用至其他试验或领域，用以代替现有的光电门式计时系统，相比于光电门式计时系统，本发明具有结构简单，拆装方便的特点。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种电磁感应计时门，其特征在于，包括容器、计时仪、第一电路和第二电路，所述第一电路和第二电路结构相同，均包括振荡器、放大电路和NE555芯片，所述第一电路的振荡器的电感线圈缠绕在容器上部，所述第二电路的振荡器的电感线圈缠绕在容器下部；
当金属球通过第一电路的电感线圈时，第一电路的振荡器的震荡幅度变小或停振，震荡电流经放大电路放大后传输至第一电路的NE555芯片，由第一电路的NE555芯片处理为开关信号传输至计时仪，计时仪开始计时；
当金属球通过第二电路的电感线圈时，第二电路的振荡器的震荡幅度变小或停振，震荡电流经放大电路放大后传输至第二电路的NE555芯片，由第二电路的NE555芯片处理为开关信号传输至计时仪，计时仪结束计时。
2.如权利要求1所述的一种电磁感应计时门，其特征在于，所述第一电路的振荡器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C4、电容C5、电容C6、电感线圈L1和三极管Q1，所述电感线圈L1的一端与电容C5的一端、电容C1的一端相连，所述电感线圈L1的另一端与电容C6的一端、电容C2的一端相连，所述电容C5的另一端与电容C6的另一端、电容C4的一端、电阻R5的一端、电阻R4的一端及放大电路相连，所述电容C4的另一端与电阻R5的另一端、三极管Q1的发射极相连，所述电阻R4的另一端与电容C2的另一端、电阻R3的一端、三极管Q1的基极相连，所述三极管Q1的集电极与电阻R1的一端、电容C1的另一端、电阻R2的一端相连，所述电阻R3与电阻R1的另一端及放大电路相连，所述电阻R2的另一端与放大电路相连。
3.如权利要求2所述的一种电磁感应计时门，其特征在于，所述放大电路包括滑动变阻器R7、NE5532AJG运放、电阻R6、电容C3、电容C7和二极管D1，所述滑动变阻器R7的A脚与电阻R1的另一端、NE5532AJG运放的8脚、NE555芯片的4脚、NE555芯片的8脚相连，所述滑动变阻器R7的B脚与电阻R4的另一端、NE5532AJG运放的4脚、NE555芯片的1脚、电容C3的一端、电容C7的一端相连，所述滑动变阻器的P脚与NE5532AJG运放的3脚相连，所述NE5532AJG运放的2脚与电容C7的另一端、二极管D1的负极、电阻R6的一端相连，所述NE5532AJG运放的1脚与电阻R6的另一端、NE555芯片的2脚、NE555芯片的6脚相连，所述电容C3的另一端与NE555芯片的5脚相连，所述二极管D1的正极与电阻R2的另一端相连，NE555芯片的输出端连接有开关，开关的1脚与NE555芯片的3脚相连，开关的2脚与NE555芯片的1脚相连。
4.如权利要求3所述的一种电磁感应计时门，其特征在于，定义第一电路中的开关为P1，开关P1与计时仪连接，用于控制计时仪计时开始，定义第二电路中的开关为P2，开关P2与计时仪连接，用于控制计时仪计时结束。
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