电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪的制作方法

本实用新型属于物理原理及应用的物理实验仪器领域，是一种电磁感应式无线输电与无线充电特性测量和原理及应用演示综合物理实验仪。通过实验，能直观的呈现出无线输电及无线充电的物理原理及影响输电效率的主要因素，从而揭示出无线输电及无线充电的物理原理。

背景技术：

本实用新型是一种电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪，无线充电目前被各个领域广泛关注，并且其应用渗透到各个领域，如：应用于手机、机器人、电动汽车中，但将无线输电和无线充电系统置于物理实验教学平台上的教学仪器还是空白。本实用新型可以在物理实验教学中，通过直观形象生动的教学内容，灵活多变的实验方式，能更有效地激发出学生对这一热门新兴技术的关注和创造性。不仅让学生直观的了解无线输电及无线充电的基本原理，还可以通过动手测量不同的参量值，了解影响无线输电效率的各种因素，全面的提高学生的科学素养与综合能力。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种电磁感应式无线输电和无线充电综合物理实验仪，用来进行无线输电与无线充电相关特性测量和原理及应用的演示。所述的实验仪主要由：导轨(4)、滑动座(6)、磁盘①(15)、固定板①(16)、输电线圈(17)和交流稳压电源(图14)以及控制箱控制面板(图12)组成，其特征在于，实验仪由输电线圈(17)通过航空插头①(14)和航空插头②(27)连接到交流稳压电源上，通过调节电压调节电位器(23)调节输电线圈(17)输出电压。输电线圈(17)和充电线圈(21)分别用粘接的方法固定在固定板①(16)和磁盘①(15)上，无线输电端(图8)、无线充电端(图10)通过压簧(11)、定位槽(10)固定在滑动座(6)上，可以通过调节滑动座(6)在导轨(4)的位置调节无线输电距离；通过转动转盘(1)调节无线输电端输电线圈与无线充电端充电线圈的角度关系；通过调节控制面板线圈匝数选择开关(25)调节输电线圈(17)的工作线圈匝数；在无线充电端接入九孔电路板，组装滤波整流电路(图15、图16)并连接直流电机或LED矩阵(图14)使其正常工作。

根据图1、图3、图4、图10所述，测量无线输电端与无线充电端之间距离对输电效率影响，在导轨 (4)上安装滑动座(6)通过锁紧螺钉①(5)固定位置，并且通过读取直尺(3)上的示数确定无线输电端与无线充电端距离，万用表(图14)通过连接线连接香蕉插座(18)采集电信号，由万用表(图14) 读取对应的无线充电端开路电压值与短路电流值，由此实现定量测量输电距离对输电效率的影响。所述的测量无线输电端输电线圈与无线充电端充电线圈之间角度关系对输电效率的影响，在滑动座(6) 上安装刻度转盘座(2)通过锁紧螺钉②(7)固定位置，通过读取刻度转盘座(2)上的度数确定无线输电端输电线圈与无线充电端充电线圈的角度关系，万用表(图14)通过连接线连接香蕉插座(18)采集电信号，由万用表(图14)读取对应的无线充电端开路电压值与短路电流值，由此实现定量测量无线输电端输电线圈与无线充电端充电线圈角度对输电效率的影响。

所述的测量输电线圈(17)与充电线圈(21)比例匝数对输电效率的影响，在转盘(1)上安装高低调整座(8)、立柱(9)、定位槽(10)，通过压簧(11)和锁紧螺钉③(12)将固定板①(16)夹紧在定位槽(10)上，输电线圈(17)与磁盘①(15)粘接在固定板①(16)上，输电线圈(17)连接航空插头①(14)，调节控制面板线圈匝数选择开关(25)控制无线输电端工作线圈匝数，万用表(图14)通过连接线连接香蕉插座(18)采集电信号，由万用表(图14)读取对应的无线充电端开路电压值与短路电流值，由此实现测量输电线圈(17)与充电线圈(21)匝数比例关系对输电效率的影响。

所述的无线充电装置的组装，在充电线圈(21)处连接九孔电路板，在电路板上安插滤波整流电路(图 15、图16)，实现组成完整的充电装置，在电路中插入LED矩阵及直流电机并使其正常工作，也可以连接示波器观察滤波整流(图14)前后的电路信号变化，由此实现无线充电装置的组装，并演示充电效果。

所述的实验仪的无线输电端通过航空插头①(14)和航空插头②(27)连接在交流稳压电源(图14) 上，控制面板(图12)安装在控制箱上，通过电压调节电位器(23)调节无线输电端的输出电压，将电流电压选择电键(24)调节为电压显示状态，在显示屏(22)上显示相应的电压值，将电流电压选择电键(24) 调节为电流显示状态，在显示屏(22)上可显示电流的大小，从而计算出无线输电端的发射功率，使用十分便捷。

本专利的有益效果是：实验仪不仅直观的演示了无线输电与无线充电的基本物理原理，也可以定量的测量不同物理参量对输电效率的影响，可以使学生更加深入的了解无线输电与无线充电技术，开拓学生视野，提高科技创新意识。并且通过实验以及对数据的分析培养学生解决实际问题的能力，使学生受到科研工作能力基本素质的训练。

附图说明

图1为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪结构总图

图2为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪结构总图C向视图

图3为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪结构总图A—A向剖视图

图4为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪结构总图导轨、滑动座局部视图

图5为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪结构总图E向局部视图

图6为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪结构总图E向局部剖视图

图7为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪结构无线充电端局部俯视图

图8为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪结构总图C向无线输电端局部视图

图9为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪结构总图无线输电端局部正视图

图10为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪结构总图无线充电端D向局部视图

图11电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪结构总图无线充电端局部正视图

图12为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪控制箱控制面板图

图13为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪控制箱后面板图

图14为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪实验原理及内容框图

图15为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪半波整流电路图

图16为电磁感应式无线输电充电综合物理实验仪桥式整流电路图

1.转盘 2.刻度转盘座 3.直尺 4.导轨 5.锁紧螺钉① 6.滑动座 7.锁紧钉② 8.高低调整座 9.立柱 10.定位槽 11.压簧 12.锁紧螺钉③ 13.手柄 14.航空插头① 15.磁盘① 16.固定板① 17.输电线圈 18.香蕉插座 19.磁盘② 20.固定板② 21.充电线圈 22.显示屏 23.电压调节电位器 24.电流电压选择电键 25.线圈匝数选择开关 26.电源开关 27.航空插头②

具体实施方式

下面结合附图所示实施例进一步说明本实用新型具体采用的技术路线：

如图8、图13所示，输电线圈(17)通过航空插头①(14)和电源航空插头②(27)连接到交流稳压电源上，通过电压调节电位器(23)调节输电端输出电压，改变发射功率。

1、测量无线输电端与无线充电端距离对输电效率影响的技术路线

如图1、图3所示，无线输电端通过调节锁紧螺钉①(5)使其固定在导轨(4)上，无线充电端可在导轨(4)上左右移动调节无线输电端与无线充电端之间距离，具体距离可在直尺(3)上读取，用万用表 (图14)分别记录不同距离时无线充电端的开路电压值和短路电流值，以及无线输电端与无线充电端之间距离对无线充电端输出电压、电流的变化，由此实现测量无线输电端与无线充电端距离对输电效率的影响。

2、测量无线输电端输电线圈与无线充电端充电线圈角度关系对输电效率影响的技术路线

如图1、图3所示，分别调节无线输电端与无线充电端转盘(1)，通过调节锁紧螺钉②(7)锁紧转盘 (1)，在刻度转盘座(2)上读取角度值，用万用表(图14)分别记录不同角度时无线充电端的开路电压值和短路电流值，以及无线输电端输电线圈与无线充电端充电线圈之间角度变化对无线充电端输出电压、电流的变化，由此实现测量无线输电端输电线圈与无线充电端充电线圈角度关系对输电效率的影响。

3、测量输电线圈与充电线圈匝数比例对输电效率影响的技术路线

如图8、图9、图10、图11、图12、图13所示，输电线圈(17)通过航空插头①(14)和航空插头②(27)连接到交流稳压电源上，通过线圈匝数选择开关(25)调节输电线圈(17)的工作匝数，用万用表(图14)分别记录不同输电线圈(17)匝数时无线充电端的开路电压值和短路电流值，以及输电线圈(17) 与充电线圈(21)之间匝数比例对无线充电端输出电压、电流的变化，由此实现测量输电线圈(17)与充电线圈(21)匝数比例对输电效率的影响。

4、对无线充电装置组装的技术路线

如图1、图14所示，将充电线圈(21)连入九孔电路板，在电路板上搭建滤波整流电路(图15、图16)，可用示波器观察滤波整流前后的电信号波形，在电路中接入LED矩阵、直流电机，调节交流稳压电源的电压调节电位器(23)施加适当输出电压，点亮LED矩阵、使直流电机转动。由此实现无线充电演示部分的组装。