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技術文章
河北工業大學中標一批自由落體加速度測定儀
J0201-CHJ型
存貯式數字毫秒計
使
用
說
明
書
北京恒奧德科技有限公司
1 概述
J0201-CHJ型存貯式數字毫秒計是具有存儲功能，時基精度高(微秒級)的測量時間間隔的數字計量儀器。它集J0201型數字計時器，J0201-G型數字計時器或J0202-1型簡式計時器的全部功能于一體，可做計數、計時等使用。
本儀器采用MCS-51單片微型計算機為核心，智能度高，數據存儲和處理能力強，操作簡便，小數點、單位和量程自動定位、換檔，且自動進入四舍五入智能化顯示數據。除了具有一般計時器的功能外，與J2125型系列氣墊導軌、J04271型自由落體實驗儀、J04227型斜槽軌道、轉動慣量實驗儀等配合使用，還能測量速度、加速度、重力加速度、角加速度、周期等物理量和碰撞等實驗，并直接顯示實驗的速度和加速度及角加速度的值。
2 技術性能
2.1 工作條件
電源 ：AC. 220x（1±10％）V，50x（1±5％）Hz。
環境溫度 ：-10℃～+40℃。
相對濕度 ：不大于85％（40℃）。工作時間 ：連續工作。
2.2 外形尺寸：約230mmx210mmx100mm。重量 ：約2.5kg。
2.3 技術參數：見表1
表1
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項目 |
J0201-CHJ型 | |
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1 |
時基精度 |
石英晶體振蕩器采用6MHz | |
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1MHz±10Hz | |||
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2 |
數據顯示 |
五位高為16.24mm高亮度LED數碼顯示 | |
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四個LED單位顯示，八個LED功能指示， | |||
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3 |
計數范圍 |
0～99999 | |
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4 |
計時范圍 |
0.00ms～99999s | |
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5 |
速度范圍 |
0.00～999cm/s | |
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6 |
加速度范圍 |
0.00～999cm/s2 | |
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7 |
周期 |
0.00ms～99999s | |
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8 |
時標周期 |
0.1ms，1ms，10ms，100ms，1s | |
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9 |
時標幅度 |
不小于5V | |
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10 |
直流穩壓輸出 |
6V/0.5A | |
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11 |
光電門 |
2個 | |
1
3 面板及后蓋
3.1 面板示意圖及說明：見圖1
圖1
1）數據顯示窗口：顯示測量數據、光電門故障信息等。
2）單位顯示：[s]、[ms]、[cm/s]、[cm/s2] 或不顯示(計數時不顯示單位)。
3）功能:C—計數 a—加速度 S1 (β)—角加速度 g—重力加速度
S2—間隔計時 Col—碰撞 T—振子周期 Sgl—時標
4）【功能】鍵：功能選擇。
5）【清零】鍵：清除所有實驗數據。
6）【停止】鍵：停止測量，進入循環顯示數據或鎖存顯示數據。
7）【6V/同步】鍵：與J04217型自由落體試驗儀或J04227型斜槽軌道配合使用。(使用方法見4.7)
3.2 后蓋示意圖說明：見圖2
1）保險管座:熔斷絲管管座。
2）外接地線接線柱;
3）自由落體接口插座: 與J04271型自由落體試驗儀配合，測重力加速度用。也可與J04227型斜槽軌道配合測重力加速度，詳見本說明4.7條。
4）檔光框寬度選擇開關: 配合氣墊導軌實驗所用擋光框使用。(使用方法見5.5)
5）電源輸入: 交流220V輸入。
6）電源開關;
7）時標輸出;
8）2號光電門輸入插座;
9）1號光電門輸入插座。
10) S1與β功能轉換鍵
4 操作使用說明
4.1 實驗前準備工作，光電門和顯示器件的自檢。
4.1.1 實驗前準備工作
①將兩個光電門插頭插入1號、2號光電門插座；
②接上220V交流電源，打開電源開關；
③開機后自動進入自檢狀態；
④依次按【功能】鍵，選擇需要的實驗功能。循環順序如下：
4.1.2 光電門和顯示器件的自檢
開機或按【功能】鍵選擇自檢功能，都將進入自檢狀態：當光電門無故障時，屏幕循環顯示各顯示器件；當光電門發生故障時（如：接觸不良、損壞、遮擋光電門或光電門輸入電路出現故障等），屏幕將閃爍著該光電門的號碼，不做循環顯示工作。這時，必須先排除故障，程序才能繼續運行。
4.2 “C”—計數
用擋光片對任意一個光電門遮光一次，屏幕顯示即累加一個數。
按【停止】鍵，立即鎖存數值，停止計數。
按【清零】鍵，清除所有實驗數據，又可重新做實驗。
4.3s1與β共用一個鍵,兩個功能通過后蓋的“s1、β”完成功能轉換。
4.3.1 “S1”—遮光計時
用擋光片對任意一個光電門依次遮光，屏幕依次顯示出遮光次數和遮光時間。
可連續作1～255次實驗，但只存儲前10個數據。
按【停止】鍵，立即循環顯示存儲的時間數據。
按【清零】鍵，清除所有實驗數據，又可重新做實驗。
4.3.2“β”—測角加速度功能 單位“rad/s2”
擋 擋 擋 擋
光 第1圈 光 第2圈 光 第3圈 第n圈 光
0# 1# 2# tn/βn-1 n#
t3/β2
t2/β1
t1
圖“β”功能
為了配合轉動慣量測定儀測定物體的轉動慣量，在原CHJ型功能的基礎上增加了測角加速度“β”功能，使用“β”功能時，只用1號光電門（2號光電門可以閑置），配合轉動剛體測角加速度進行實驗。根據測轉動慣量實驗的要求在儀器后蓋調節間隔角度360°或180°。
光電門首次擋光啟動機內計時器。轉動剛體上的擋光體多次通過光電門進行擋光，屏幕及時顯示擋光次數的號碼（1、2、3-------）
按[停止]鍵后，屏幕循環顯示擋光的次數n、和n+1段時間和.
[停止]鍵是屏幕顯示切換鍵，屏幕顯示可在t n和βn值之間切換。
按“清零”鍵,清除所有實驗數據,又可重新做實驗.
4.4 “S2”—間隔計時
用擋光框對任意一個光電門依次擋光，屏幕依次顯示出擋光間隔的次數和擋光間隔的時間。
可連續作1～255次實驗，只存儲前10個數據。
按【停止】鍵后，先依次顯示測量的間隔時間數據，再依次顯示與之對應的速度數據，并反復循環。
按【清零】鍵，清除所有實驗數據，又可重新做實驗。
4.5 “T”—測振子周期
用彈簧振子或單擺振子配合一個光電門和一個擋光片作實驗。（擋光片寬度不小于3mm）
在振子上粘上輕小的擋光片，使擋光片通過光電門作簡諧振動。
屏幕僅顯示振動次數，待完成了第n（1～255任選）個振動之后（既屏幕顯示出n+1），立即按【停止】鍵。這時，屏幕便自動循環顯示n個振動周期及n次振動時間的總和。當n>10時只顯示前10個振動周期和n次振動時間的總和。
4.6 “a”—測加速度
配合J2125型系列氣墊導軌、擋光框和兩個光電門作運動體的加
速度實驗。
運動體上的擋光框通過兩個光電門之后自動進入循環顯示：
t1: 擋光框通過第一個光電門的時間（不是指1號光電門，是指實驗的
順序）；
t2: 擋光框通過第一個光電門至第二個光電門之間的間隔時間；
t3: 擋光框通過第二個光電門的時間；
V1: 擋光框通過第一個光電門時的速度；
V2: 擋光框通過第二個光電門時的速度；
a: 擋光框從第一個光電門到第二個光電門之間的運動加速度。按【清
零】鍵，清除所有實驗數據，又可重新做實驗。
4.7 “g”—測重力加速度
一. 配合J04271型自由落體實驗儀作實驗
a. 把自由落體實驗儀的的光電門插頭插入后蓋上的自由落體插座。
b. 拔下1號光電門和2號光電門插座上的光電門。
c. 接上220V交流電源，打開電源開關。
d. 按【功能】鍵，選擇“g”檔。
e. 把【6V/同步】鍵撥到“6V”處，這時自由落體實驗儀的電磁鐵電
源被接通，吸住鋼球。
f. 按【清零】鍵，清除數據。
g. 把【6V/同步】鍵撥到“同步”處，電磁鐵斷電，鋼球被釋放，計
時器同步計時。
h. 待鋼球通過其中一個光電門后，實驗即自行結束，自動進入循環顯
示2個實驗數據，分別為：
t1: 鋼球自0cm處下落到光電門所用的時間；
t2: 鋼球通過光電門的時間。
注意！自由落體的實驗只需要一個光電門，必須使另一個光電門保持光照狀態才能正常工作。
圖3
此圖是從本儀器外向內看自由落體插座的接線位置
按【清零】鍵，清除所有實驗數據，又可重新做實驗。
二. 配合J04227型斜槽軌道
因有的J04227型斜槽軌道原采用PMOS集成電路的連接方式，應改接CMOS方式，所以應先把斜槽軌道上兩只光電門中光敏三極管
4.8 “Col”—完全彈性碰撞實驗
適用于兩物體分別通過兩個光電門相向碰撞，且碰撞后分別反向通過兩個光電門的完全彈性的碰撞實驗（其它非完全彈性的碰撞實驗可用“S2”功能完成）。
配合J2125型系列氣墊導軌作完全彈性碰撞實驗，使用兩個擋光框和兩個光電門作實驗。
兩個擋光框完成完全彈性碰撞實驗之后自動進入循環顯示4個時間數據和4個速度數據分別為：
t1 : 碰撞前擋光框通過1號光電門的時間；
t2 : 碰撞后擋光框通過1號光電門的時間；
t3 : 碰撞前擋光框通過2號光電門的時間；
t4 : 碰撞后擋光框通過2號光電門的時間；
V1.0 : 碰撞前擋光框通過1號光電門的速度；
V1.1: 碰撞后擋光框通過1號光電門的速度；
V2.0 : 碰撞前擋光框通過2號光電門的速度；
V2.1 : 碰撞后擋光框通過2號光電門的速度；
并如此反復循環。按【清零】鍵，清除所有實驗數據，可重新做實驗。
4.9 “Sgl”—時標輸出
按【功能】鍵，選擇Sgl檔，再依次按【功能】鍵可選擇時標周期(屏幕隨著依次按【功能】鍵顯示時標周期為:0.1ms,1ms,10ms,100ms,1s)；后蓋上的時標插座輸出幅度不低于5V的脈沖信號。
按【清零】鍵，清除所有實驗數據，又可重新做實驗。
4.10 開機后，后蓋上的6V輸出即可作6V/0.5A直流穩壓電源使用。
6
5 使用注意事項
5.1:仔細閱讀說明書，再使用儀器。
5.2:兩個光電門必須同時插入1、2號光電門。但千萬不得插進自由落
體接口插座，否則會損壞光電門。(該口輸出的是交流信號).
5.3:與J04227型斜槽軌道配合使用時，應先對斜槽軌道上光電門的接
線進行檢查，若用PMOS集成電路的連接線路需修改后才能使用，
詳見本說明4.7條。
5.4:擋光片或擋光物的寬度應≥3mm，檔光框或光照孔的寬度應≥
5mm。
5.5:儀器后蓋上的【擋光框寬度或轉盤角度選擇開關】在使用S2、a、
Col及“β”檔功能時，需將開關撥在與所選擇擋光框寬度或轉
動慣量實驗儀二次擋光間隔相對應的位置上; 該開關共有四個狀態：
1cm 3cm 5cm 10cm
360° E E 180°
E指顯示錯誤
5.6:后蓋上設置的【地線插座】，使用時應可靠接地。
6儀器成套性
1. J0201-CHJ 1臺
2. J0201-CHJ使用說明書 1本
3. 光電門 2套
4. 地線插頭 1件
5. 熔斷絲管（0.3A） 2支
6. 干燥劑 1袋
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