计时器

计时器，是指利用特定的原理来测量时间的装置。在计算机专业术语中指使能够指定要在指定时间调用的委托的轻量对象。[1]现代计时器的种类包括电磁打点计时器、电火花计时器、坚持计时器、停车计时器、反应计时器、放大计时器以及windows计时器等等。电磁打点计时器和电火花打点计时器最为常见。

发展

有关钟表的发展历史，大致可以分为三个演变阶段，那就是：一、从大型钟向小型钟演变。二、从小型钟向袋表过渡。三、从袋表向腕表发展。每一阶段的发展都是和当时的技术发明分不开的。

公元1088年，当时我国宋朝的科学家苏颂和韩工廉等人制造了水运仪象台，它是把浑仪、浑象和机械计时器组合起来的装置。

它以水力作为动力来源，具有科学的擒纵机构，高约12米，七米见方，分三层：上层放浑仪，进行天文观测；中层放浑象，可以模拟天体作同步演示；下层是该仪器的心脏，计时、报时、动力源的形成与输出都在这一层中。虽然几十年后毁于战乱，但它在世界钟表史上具有极其重要的意义。由此，我国著名的钟表大师、古钟表收藏家矫大羽先生提出了“中国人开创钟表史”的观点。

14世纪在欧洲的英、法等国的高大建筑物上出现了报时钟，钟的动力来源于用绳索悬挂重锤，利用地心引力产生的重力作用。15世纪末、16世纪初出现了铁制发条，使钟有了新的动力来源，也为钟的小型化创造了条件。1583年，意大利人伽利略建立了著名的等时性理论，也就是钟摆的理论基础。

1656年，荷兰的科学家惠更斯应用伽利略的理论设计了钟摆，第二年，在他的指导下年轻钟匠S.Coster制造成功了第一个摆钟。1675年，他又用游丝取代了原始的钟摆，这样就形成了以发条为动力、以游丝为调速机构的小型钟，同时也为制造便于携带的袋表提供了条件。

18世纪期间发明了各种各样的擒纵机构，为袋表的进一步产生与发展奠定了基础。英国人George Graham在1726年完善了工字轮擒纵机构，它和之前发明的垂直放置的机轴擒纵机构不同，所以使得袋表机芯相对变薄。另外，1757年左右英国人Thomas Mudge发明了叉式擒纵机构，进一步提高了袋表计时的精确度。

这期间一直到19世纪产生了一大批钟表生产厂家，为袋表的发展做出了贡献。19世纪后半叶,在一些女性的手镯上装上了小袋表,作为装饰品。那时人们只是把它看成是一件首饰，还没有完全认识到它的实用价值。直到人类历史进入20世纪，随着钟表制作工艺水平的提高以及科技和文明的巨大变革，才使得腕表地位的确立有了可能。

分类

计时器的种类包括电磁打点计时器、电火花计时器、坚持计时器、停车计时器、反应计时器、放大计时器以及windows计时器等等。电磁打点计时器和电火花打点计时器最为常见。电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，其工作电压是4-6V，电源的频率是50Hz，它每隔0.02s打一次点。

电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用220V交流电压，当频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点，电火花计时器工作时，指导运动所受到的阻力比较小，试验误差比电磁打点计时器的要小。

拓展

中国古代计时器

中国古代计时器的创始时间不晚于战国时代（公元前476～前222）。应用机械原理设计的计时器主要有两大类，一类利用流体力学计时，有刻漏和后来出现的沙漏；一类采用机械传动结构计时，有浑天仪、水运仪象台等。此外，还有应用天文原理（大都根据日影方向测定时间）计时的日晷，它也是中国最古老的计时器之一。

刻漏

又称漏刻、漏壶。漏壶主要有泄水型和受水型两类。早期的刻漏多为泄水型。水从漏壶底部侧面流泄，使浮在漏壶水面上的漏箭随水面下降，由漏箭上的刻度指示时间。后来创造出受水型，水从漏壶以恒定的流量注入受水壶，浮在受水壶水面上的漏箭随水面上升指示时间，提高了计时精度。

为了获得恒定的流量，首先应使漏壶的水位保持恒定。其次，向受水壶注水的水管截面面积必须固定，水管采用"渴乌"（虹吸）原理，便于调整和修理。有两种保持水位恒定或接近恒定的方法，均见于宋代杨甲著《六经图》（刊于1153年）中的"齐国风挈壶氏图"（图1）。图中"唐制吕才（约公元600～650）定"刻漏是在漏壶上方加几个补偿壶，"今制燕肃(1030)定"刻漏采用溢流法，多余的水由平水壶（下匮）通过竹注筒流入减水盎。燕肃创制的漏壶叫莲花漏，北宋时曾风行各地。

沙漏

因刻漏冬天水易结冰，故有改用流沙驱动的。《明史·天文志》载明初詹希元创造了"五轮沙漏"。后来周述学加大了流沙孔,以防堵塞,改用六个轮子。宋濂(1310～1381)著《宋学士文集》记载了沙漏结构，有零件尺寸和减速齿轮各轮齿数，并说第五轮的轴梢没有齿，而装有指示时间的测景盘。

打点计时器

打点计时器是一种测量时间的工具。如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的各点间的间隔，就可分析物体的运动状况。

现代技术

现代计时器的种类包括电磁打点计时器、电火花计时器、坚持计时器、停车计时器、反应计时器、放大计时器以及windows计时器等等。电磁打点计时器和电火花打点计时器最为常见。

电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，其工作电压是4-6V，电源的频率是50Hz，它每隔0.02s打一次点。

工作原理：当给电磁打点计时器的线圈通电后，线圈产生磁场，线圈中的振片被磁化，振片在永久磁铁磁场的作用下向上或向下运动，由于交流电的方向每个周期要变化两次，因此振片被磁化后的磁极要发生变化，永久磁铁对它的作用力的方向也要发生变化，当振片受向下的力时打点一次，当振片受向上的力时不打点，所以在交流电的一个周期内打点一次，即每两个点间的时间间隔等于交流电的周期。

电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用220V交流电压，当频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点，电火花计时器工作时，指导运动所受到的阻力比较小，试验误差比电磁打点计时器的要小。

工作原理：电火花打点计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的一种计时仪器.给电火花打点计时器接220V电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流，接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点，而且在交流电的每个周期放电一次，因此电火花打点计时器打出点间的时间间隔等于交流电的周期。、

发展历史早期

公元前20000年：史前人类以在木棍和骨头上刻标记的方式来计时。

公元前8000年：埃及文明制订了12个月每月均为30天的日历。

公元前4000年，古巴比伦人已制作日晷来纪录。

公元前3000年：两河流域的苏美尔人把一年分为12个月，每月30天，每天分为360个周期，每个周期为4分钟。

公元前2300年：中国开始使用日晷。

公元前2000年：巴比伦人使用每年354天的月历，每月29天和30天相轮。与此同时，玛亚人创立了一年260天和365天的日历。

公元前1500年：埃及发明第一个移动日晷，将一天分为12个周期。接着又发明一种叫漏刻的计时器。公元前700年：巴比伦人把一天分为相等的12个部分。

公元前100年：雅典出现以一天24小时为基础的机械漏刻。

公元200年：西方开始引入星期概念。

公元400年：中国发展了机械漏刻。

公元1100年：日晷在欧洲得到发展。

公元1350年：德国钟表匠发明第一个机械闹钟。

公元1500年：意大利教堂响起了机械钟声。

公元1510年：德国纽伦堡出现带发条的怀表。

公元1583年：格里历在罗马、西班牙、葡萄牙、法国和荷兰部分地区生效。

公元1656年：荷兰一位天文学家发明自摆钟。公元1700年：时钟上除时针外又加上了分针。

公元1800年：计时精确度到1/100秒。公元1840年：建立格林威治标准时间。

公元1850年：计时精确到1/1000秒。

公元1884年：华盛顿会议制订全球时区表。

公元1928年：发明石英钟。

公元1949年：发明第一台原子钟。

公元1950年：计时精确到微秒。

公元1965年：计时精确到毫微秒。

计时工具

圭表、日晷、漏壶、浮子、漏箭、漏水浑天仪、停表刻漏、恒定水位漏、大称式刻漏、多壶式受水水位刻漏、赤道式日晷、擒纵机构、莲花漏、多壶漫流刻漏、皇佑刻漏、水运仪像台、地平式日晷、机械闹钟、秒表、沙漏、怀表、自摆钟、石英钟、原子钟、超冷铯原子钟、香钟

参数说明

①最小计时单位0.01秒，最长计时9999小时59分59秒，2点预置输出，启动、复位、停止三点开入控制

②外形尺寸：160×80（横）、96×48（横），96×96

③仪表电源：220VAC，（9~30）VDC

基本配置

4位或8位显示，1点继电器输出

扩展功能：

①报警输出：最多可加1点

②外部开入：3点（启动、停止、复位）

③通讯接口：RS485或RS232