頻閃儀,又稱頻閃燈;是高中物理教學實驗的重要器材,市場售價最低都在300元以上。根據長期維修各類閃光燈的經驗設計了一款頻閃儀,造價在50元以內,經較長時間的使用及老化實驗,性能穩定,完全可以取代市售的頻閃儀。適合有電子技術基礎的教師按圖制作。該頻閃儀原理圖如附圖所示。
一、電路原理
220V市電由C1限流,經VD1、VD2交替向C2、C3充電,由于C2,C3是串聯的,在A、B兩點得到600V左右的電壓,燈管Xe并聯于A、B兩點,因而燈管兩端電壓也等于600V左右,為閃光作好準備。R4、R5、C4、T、VS組成閃光觸發部分,由R4對C4充電,R5的作用是保證C4的電壓不超過T的工作電壓,當VS導通時,C4通過脈沖變壓器T的初級線圈放電,在次級線圈上感應近萬伏的電壓,電離了燈管中的惰性氣體,使燈管導通,C2、C3通過燈管放電產生一次強烈電弧光。R7、RP、R8、C5、Ne組成頻閃觸發控制部分,由R7、RP、R8組成分壓電路對C5充電,當充電電壓達到氖燈起輝電壓時,C5通過氖燈起輝向晶閘管VS觸發極提供觸發信號,使晶閘管導通,燈管閃光。氖燈起輝后,C2、C3、C4、C5電壓急驟下降,再恢復到初始狀態,調整RP的阻值,可改變頻閃頻率。
二、電路設計
1、電源設計
由于頻閃燈管的工作電壓在400~650V之間,市電經常規的整流方法達不到,為此采用了半波倍壓整流電路,使燈管兩端獲得600V左右的電壓,這里采用電容限流,限流電容選用10uF/400V,根據公式
I=2πfC1U=2×3.14×50×10的負5次方×220=0.691A
VD1、VD2通過的電流為0.691A,式中U為交流電壓有效值,f為電源頻率,C1為限流電容。
2、頻閃控制
頻閃頻率是頻閃儀的一個重要指標,參照多數頻閃儀說明書,一般頻閃頻率為每秒1~12次,這里采用C5和氖燈Ne控制頻率,利用R7,RP,R8組成的分壓電路對C5充電,調整RP可改變對C5的充電時間,也就改變了氖燈起輝的頻率,從而達到控制頻閃儀閃光頻率的目的。
3、元件選擇
C1為10μF/400V,C2、C3為|00μF/350V,C4、C5為0.047μF/400V,VD1、VD2分別為1N4007、3CR06A。T閃光燈觸發線圈可選用天津南高電子有限公司產品。Xe頻閃燈管可選用上海亞明燈泡廠、鎮江電子管廠產品。Ne氖燈可選用鎮江特種燈炮廠、電阻全部為1/8W,R1、R2、R3為1MΩ,R4、R5為3.3MΩ,R7、R8為1.8MΩ,RP為500kΩ,R6為470kΩ。
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