一种电磁仿真教学实验平台的制作方法

1.本实用新型涉及教学设备技术领域，尤其涉及一种电磁仿真教学实验平台。


背景技术：

2.电磁学为现代电工技术、电子技术和通信技术的基础，变化的电场和变化的磁场及其相互转化是电磁学的基本原理。现有的物理教学机构大多拥有电磁仿真教学课程。
3.现有的电磁仿真教学工具，大多仅包括电源、铁芯、导线、回形针和开关等工具。此种电磁仿真教学工具仅仅能够实现电磁的转换，而不能根据生成的磁力大小反馈控制电源的输出，导致最终生成的磁力不容易调节。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种电磁仿真教学实验平台，旨在解决现有技术中难以对生成磁力进行调节的问题。
5.本实用新型提供了一种电磁仿真教学实验平台，包括：
6.电源控制电路；
7.与电源控制电路电连接的供电电源；
8.与供电电源电连接的电源输出接口；
9.通过电源输出接口与供电电源电连接的电磁实验模组；
10.以及，连接于电源输出接口与电磁实验模组之间线路的逻辑分析仪，其中，逻辑分析仪还与电源控制电路电连接。
11.优选地，所述逻辑分析仪，包括：
12.连接于电源输出接口与电磁实验模组之间线路的分压接地电路；
13.并连于分压接地电路的电压感应电路；
14.与电压感应电路电连接的电压比较器，电压比较器还与电源控制电路电连接。
15.优选地，所述分压接地电路，包括：
16.连接于电源输出接口与电磁实验模组之间的电流互感器；
17.与电流互感器串联的分压接地电阻；
18.以及，与分压接地电阻并联的电压信号输入电路，电压信号输入电路还与电压感应电路电连接。
19.优选地，所述电压感应电路，包括：
20.并联于分压接地电阻两端的场效应mos管，其中，场效应mos管的g极连接于分压接地电阻器的信号输入端，场效应mos管的s极连接于电压信号输入电路。
21.优选地，所述电压比较器的第一信号输入端连接于场效应mos管的d极；电压比较器的第二信号输入端连接于预置信号发生器；电压比较器的信号输出端连接于电源控制电路。
22.优选地，所述电源控制电路，包括：
23.信号控制芯片；
24.与信号控制芯片电连接的pwm控制器；
25.与pwm控制器电连接的驱动控制器；
26.与驱动控制器电连接的igbt，igbt连接于电源输出接口与电磁实验模组之间；
27.以及，与igbt电连接的过流检测传感器，过流检测传感器还与信号控制芯片电连接。
28.优选地，所述电磁仿真教学实验平台，还包括：
29.与信号控制芯片电连接的下载调试接口；
30.以及，与电源控制电路电连接的串行调试接口。
31.优选地，所述电磁实验模组，包括：
32.电磁衔铁；
33.缠绕于电磁衔铁的电磁感应线圈；
34.位于电磁感应线圈预定半径距离范围内的电磁检测传感器；
35.其中，电磁检测传感器还与电源控制电路电连接。
36.优选地，所述电磁仿真教学实验平台，还包括：
37.连接于电源输出接口与电磁实验模组之间线路的电流表和电压表。
38.综上，本技术技术方案提供的电磁仿真教学实验平台，其工作原理如下：
39.电源控制电路根据自身控制逻辑控制供电电源输出电能，并通过电源输出接口连接电磁实验模组，通过供电电源为电磁实验模组供电，并且在电源输出接口与电磁实验模组之间线路上连接逻辑分析仪，这样逻辑分析仪能够分析供电电源的输出逻辑，包括输出电流大小，时长和频率等参数，并且因为逻辑分析仪还与电源控制电路相连，因此逻辑分析仪在获取供电电源的输出逻辑后，向电源控制电路反馈，从而通过电源控制电路对供电电源的输出电能进行调节，并通过电磁实验模组的电磁转换原理控制磁力的变化。通过上述方式可知，本技术技术方案提供的电磁仿真教学实验平台，能够解决现有技术中对生成的磁力不容易调节的问题。
附图说明
40.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
41.图1是本实用新型实施例提供的一种电磁仿真教学实验平台的结构示意图；
42.图2是图1所示实施例提供的一种逻辑分析仪的结构示意图；
43.图3是图1所示实施例提供的一种电源控制电路的结构示意图。
[0044][0045][0046]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0047]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0048]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0049]
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0050]
另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0051]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；“连接”可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0052]
另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0053]
本实用新型实施例的主要技术问题如下：
[0054]
现有的电磁仿真教学工具，大多仅仅包括电源、铁芯、导线、回形针和开关等工具。此种电磁仿真教学工具仅仅能够实现电磁的转换，而不能根据生成的磁力大小反馈控制电源的输出，导致最终生成的磁力不容易调节。
[0055]
为了解决上述问题，本技术下述实施例提供了电磁仿真教学实验平台的专利，通过设置逻辑分析仪监测电源输出接口输出至电磁实验模组的电能，从而通过电源控制电路调节供电电源的输出。
[0056]
参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种电磁仿真教学实验平台的结构示意图。如图1所示，该电磁仿真教学实验平台包括：
[0057]
电源控制电路1；
[0058]
与电源控制电路1电连接的供电电源2；供电电源2与电源控制电路1相连，在电源控制电路1的控制下，能够调节供电电源2的输出电压和电流的幅度和频率等参数。
[0059]
与供电电源2电连接的电源输出接口3；
[0060]
通过电源输出接口3与供电电源2电连接的电磁实验模组4；电源输出接口3与电磁实验模组4相连，这样供电电源2输出的电能就能够通过该电源输出接口3和相关的电源线输入到电磁实验模组4种。
[0061]
以及，连接于电源输出接口3与电磁实验模组4之间线路的逻辑分析仪5，其中，逻辑分析仪5还与电源控制电路1电连接。逻辑分析仪5连接于电源输出接口3与电磁实验模组4之间线路，这样逻辑分析仪5能够对电源输出接口3输出的电能进行逻辑解析，从而确定输电电压的相关参数，然后反馈给电源控制电路1，这样通过电源控制电路1就能够调节供电电源2的输出，提高电磁仿真教学的调节精确度。
[0062]
综上，本技术实施例提供的电磁仿真教学实验平台，电源控制电路1根据自身控制逻辑控制供电电源2输出电能，并通过电源输出接口3连接电磁实验模组4，通过供电电源2为电磁实验模组4供电，并且在电源输出接口3与电磁实验模组4之间线路上连接逻辑分析仪5，这样逻辑分析仪5能够分析供电电源2的输出逻辑，包括输出电流大小，时长和频率等参数，并且因为逻辑分析仪5还与电源控制电路1相连，因此逻辑分析仪5在获取供电电源2的输出逻辑后，向电源控制电路1反馈，从而通过电源控制电路1对供电电源2的输出电能进行调节，并通过电磁实验模组4的电磁转换原理控制磁力的变化。通过上述方式可知，本技术技术方案提供的电磁仿真教学实验平台，能够解决现有技术中对生成的磁力不容易调节的问题。
[0063]
作为一种优选的实施例，如图2所示，逻辑分析仪5包括：
[0064]
连接于电源输出接口3与电磁实验模组4之间线路的分压接地电路501；
[0065]
并连于分压接地电路501的电压感应电路502；
[0066]
与电压感应电路502电连接的电压比较器503，电压比较器503还与电源控制电路1
电连接。
[0067]
逻辑分析仪5包括分压接地电路501，通过该分压接地电路501接地，能够起到保护电磁实验模组4以及分压的作用，电压感应电路502并联于分压接地电路501中，这样电压感应电路502感应到的电压就与分压接地电路501的电压相同，通过该电压感应电路502感应的电压输入至电压比较器503，通过该电压比较器503比较电压就能够判断电压相关参数是否超出预设阈值，电压比较器503还与电源控制电路1电连接，在确定电压超出预设阈值时向电源控制电路1发送反馈信号，从而使得电源控制电路1控制供电电源2的输出，使得电磁仿真教学实验平台精确模拟电磁转换过程。
[0068]
作为一种优选的实施例，如图2所示，分压接地电路501，包括：
[0069]
连接于电源输出接口3与电磁实验模组4之间的电流互感器5011；
[0070]
与电流互感器5011串联的分压接地电阻5012；
[0071]
以及，与分压接地电阻5012并联的电压信号输入电路5013，电压信号输入电路5013还与电压感应电路502电连接。
[0072]
本技术实施例提供的技术方案中，电流互感器5011连接于电源输出接口3与电磁实验模组4之间，这样电流互感器5011就能够感应到电源输出接口3输出的电流大小，并且分压接地电阻5012与电流互感器5011串联，此时分压接地电阻5012就能够获取到一定幅值的电压，该电压的幅值与供电电压输出的电压的幅值成正比，并且波动频率相同，电压信号输入电路5013与分压接地电阻5012相连，这样电压信号输入电路5013就能够测量得到分压接地电阻5012两端的电压，电压信号输入电路5013与电压感应电路502相连，将测量得到的电压信号输入至电压感应电路502，从而使得电压感应电路502感应到相关电压信号。
[0073]
作为一种优选的实施例，如图2所示，电压感应电路502包括：
[0074]
并联于分压接地电阻5012两端的场效应mos管5021，其中，场效应mos管5021的g极连接于分压接地电阻5012器的信号输入端，场效应mos管5021的s极连接于电压信号输入电路5013。场效应mos管5021并联于分压接地电阻5012两端，这样场效应mos管5021就能够感应到分压接地电阻5012两端的电压，并且场效应mos管5021具有较高的电阻阻值，能够避免电压感应电路502输出的信号对下游器件造成损害。
[0075]
作为一种优选的实施例，如图2所示，电压比较器503的第一信号输入端连接于场效应mos管5021的d极；电压比较器503的第二信号输入端连接于预置信号发生器6；电压比较器503的信号输出端连接于电源控制电路1。
[0076]
本技术实施例提供的技术方案中，电压比较器503的第一信号输入端连接场效应mos管5021的d极，这样场效应mos管5021就能够将感应到的电压信号输入至电压比较器503中，通过电压比较器503比较电压信号的大小，电压比较器503的第二信号输入端连接于预置信号发生器6，该预置信号发生器6能够发出预设大小的标准电压信号，这样电压比较器503通过比较标准电压信号与感应电压信号，就能够向电源控制电路1发送反馈信号，以使电源控制电路1在确定输出线路的电压异常时调节供电电源2的输出电压。
[0077]
作为一种优选的实施例，如图3所示，本技术实施例提供的电源控制电路1包括：
[0078]
信号控制芯片101；
[0079]
与信号控制芯片101电连接的pwm控制器102；
[0080]
与pwm控制器102电连接的驱动控制器103；
[0081]
与驱动控制器103电连接的igbt104，igbt104连接于电源输出接口3与电磁实验模组4之间；
[0082]
以及，与igbt104电连接的过流检测传感器105，过流检测传感器105还与信号控制芯片101电连接。
[0083]
本技术实施例提供的技术方案中，信号控制芯片101能够接收与感应到逻辑分析仪5发出的反馈信号，并在用户设定程序的控制下，信号控制芯片101控制pwm控制器102控制脉冲信号的宽窄，该pwm控制器102与驱动控制器103相连，这样驱动控制器103电连接igbt104，因为igbt104连接于电源输出接口3与电磁实验模组4之间，就能够通过igbt104调节供电电源2输出的电流和电压，另外igbt104与过滤检测传感器电连接，过流检测传感器105能够测量igbt104输出的电流，判断该输出的电流是否超出预设范围，并将比较结果发送至信号控制芯片101，提高电流的调节精度。
[0084]
作为一种优选的实施例，如图3所示，本技术实施例提供的电磁仿真教学实验平台还包括：
[0085]
与信号控制芯片101电连接的下载调试接口7；以及与电源控制电路1电连接的串行调试接口8。
[0086]
本技术实施例提供的技术方案中，下载调试接口7与新型号控制芯片电连接，这样通过该下载调试接口7就能够接收外部设备输出的下载调试信号，从而调节信号控制芯片101的输出，串行调试接口8与电源控制电流相连，这样通过串行调试接口8就能够调试电源控制电路1的输出频率等参数。
[0087]
作为一种优选的实施例，如图2所示，所述电磁实验模组4，包括：
[0088]
电磁衔铁401；
[0089]
缠绕于电磁衔铁401的电磁感应线圈402；
[0090]
位于电磁感应线圈402预定半径距离范围内的电磁检测传感器403；
[0091]
其中，电磁检测传感器403还与电源控制电路1电连接。
[0092]
本技术实施例提供的技术方案中，电磁衔铁401以及缠绕于电磁衔铁401设置的电磁感应线圈402能够通过电磁感应效应感应生磁，并且位于电磁感应线圈402预定半径范围内的电磁检测传感器403能够检测到电磁线圈生成的磁力大小，该电磁检测传感器403还与电源控制电路1相连，就能够将感应到的磁力信号发送至电源控制电路1，从而使得电源控制电路1负反馈调节输出的电能大小。
[0093]
作为一种优选的实施例，如图2所示，本技术实施例提供的电磁仿真教学实验平台还包括：
[0094]
连接于电源输出接口3与电磁实验模组4之间线路的电流表9和电压表10。
[0095]
通过电流表9和电压表10，能够将线路的电流数据和电压数据直观地反馈给用户，方便用户手动调节供电控制芯片，调节输出的电流和电压。
[0096]
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
[0097]
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及
其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。