5雷时,许多青少年朋友也许会想这雷电离我们有多远?雷电测距器可以立即回答你的问题。

6雷时,我们总是先看到闪电,然后才听到雷声,这是因为打雷时产生的光和声的传播速度不一样。光波的速度是每秒30万公里,而声波的速度约是每秒340米(15℃空气中)。距离越远,从看到闪电到听到雷声的时间差越大。雷电测距器就是根据这个原理工作的。

7电测距器的电路中使用了3块集成电路:IC1、IC2采用CMOS-LMD组合电路CL102,D1~D4使用了一块CMOS数字集成电路CD4011。S2是测距按钮开关。

8电测距器电路包括时钟脉冲、计数显示、控制等部分。D1、D2组成自激多谐振荡器,产生周期为295ms的时钟脉冲。IC1、IC2级联组成2位(1位整数位,1位小数位)计数显示电路。D3、D4构成RS触发器,与微分电路C2、R3,测距按钮开关S2等组成控制部分。

9路工作原理(参见图3)是:时钟脉冲的周期是295ms,在295ms中声波正好传输了100m。记录下从看到闪电到听到雷声这段时间里时钟脉冲的个数,再乘以100m,即是雷电的距离。控制部分在测距按钮开关的控制下,产生清零脉冲、送数/锁存脉冲,控制计数显示电路正确计数并显示结果。各部分波形如图示。

102是由CMOS数字集成电路与LED数码显示器组合在一起封装而成的,减少了显示装置的连线,提高了可靠性。其外壳采用双列式封装,上面有七段数码管显示窗口。CL102引脚功能如图(a)所示,外形见图(b)。

1102电路内部包括:十进制计数器、锁存器、译码驱动器和LED七段数码管。时钟脉冲由CP端送入计数器计数,计数结果经锁存器送入译码驱动器译码后,驱动七段数码管显示。当LE=1时,锁存器处于锁存状态,将此时的计数结果锁存并稳定地显示出来。

2D4011是集成与非门电路,内部包括4个互相独立的与非门,分别用作D1、D2、D3、D4。CD4011的引脚功能及外形分别见图(a)和图(b)。

3制电路板如图示。截取一块单面敷铜板,按图描画好线路后腐蚀成形。电路板上部测距按钮开关S2的2个安装孔和下部电池卡子的4个安装孔为直径2mm;其它元器件安装孔为直径0.8~1mm。

4池卡子需自制。用具有良好弹性的薄铜片按图示尺寸剪制成形,(a)、(b)两种形状的各做2片,并分别在图中左侧画实线小圆圈处钻出直径2mm的安装孔。

54片电池卡子分别放在橡皮垫上,在图10中右侧画虚线圆圈处放一颗钢珠,用铁锤敲击钢珠,使电池卡子上形成一个凹坑。

6图10(b)所示形状的两块电池卡子上,上面一个虚线圆圈处是向下的凹坑,下面一个虚线圆圈处则是向上的凸起(将电池卡子反过来敲击即可),并且(b1)与(b2)正好相反,不能搞错。再按图示将(b1)、(b2)两铜片沿虚线向上折弯成直角状。

两片a形状的铜片也沿虚线向上折弯成直角状,分别制成正极卡子(a1)和负极卡子(a2)。

1直径2mm的铜铆钉将4片电池卡子铆固在印制电路板的元件面(非铜箔面)上。(a1)、(a2)、(b1)、(b2)的安装位置如图示。(a1)、(a2)两片电池卡子应分别通过铜铆钉与电路板背面的铜箔焊牢。

1元器件在印制电路板上的位置如图示。CL102的安装高度为12mm,其余各元器件的安装高度不得超过10mm。

2距按钮开关S2采用微动开关,如图中右下角所示。需为其自制一个按钮帽,可用塑料或有机玻璃材料按图示尺寸制作,并将上下两部分粘牢。

7电测距器的外壳,可选用或自制一个塑料小盒,其尺寸以正好能放下印制电路板为准。在外壳的正面对应两个CL102的地方开一个长方形窗口,并粘上一块透明有机玻璃,作为显示窗口。在外壳顶端对应电源开关S1的地方开一个长方形孔,对应测距按钮开关S2的按钮的地方开一个直径6.5mm的圆孔。

8装时,先将按钮帽从外壳内放入直径6.5mm的圆孔中,再将电路板放入外壳,使电源开关S1的拨柄从长方形孔中伸出,测距按钮开关S2的按钮正对着按钮帽。

9电测距器的面板如图示。也可根据自己的喜好另行设计。

用时,先打开电源开关,然后手持雷电测距器,大姆指放在测距按钮上。当看到闪电时,迅速按下测距按钮(按住不放);当听到雷声时,迅速放开测距按钮,这时,雷电测距器上的数码管便会显示出雷电的距离。(文江)
