实在惭愧，本来八月中旬就该记录的实验现在才动手完成，真的是太懒了。接触电磁炮的起因是2019年全国大学生电子设计大赛，自己参加了比赛，然后做的题目就是电磁炮。由于自己负责的是硬件部分的制作，因此主要叙述硬件部分的完成。因为是四天三夜赶出来的作品，因此有些地方会忽略、没能彻底理解，加上专业知识的不足，多担待和指正。

目录如下：

• 赛题
• 原理
• 材料
• 制作过程
• 效果图

赛题





题目要求大概就是这样子了，这里把这句话拿出来“电磁炮由直流稳压电源供电， 电磁炮系统内允许使用容性储能元件”，刚看到题目的时候看到这句话是是松了口气的，因为要是要求使用5V、12V这些电池供电，大概率需要做升压电路…（没有试验过仅仅用5V、12V给电磁炮供电能不能打出去，但是我能确定的是肯定达不到要求的2-3米）。

原理

电磁炮分为线圈炮、轨道炮、电热炮和重接炮这几种，比赛要求我们使用的是线圈电磁炮，是一种磁阻式电磁炮。关于其他电磁炮就不在这里记录了，下面说说线圈电磁炮。线圈炮又称交流同轴线圈炮。它是电磁炮的最早形式，由加速线圈和弹丸线圈构成。根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作的。加速线圈固定在炮管中，当它通入交变电流时，产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流。感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用，产生电磁场力，使弹丸加速运动并发射出去。

材料
通过了解线圈炮原理，可以大概分析出制作电磁炮需要的材料。结合题目要求，下面列出我用到的材料及规格，具体怎么用会在后面制作过程解释。

• 线圈 绕120匝
• 漆包线 0.8mm
• 炮管 约13cm
• 电容 50V 4700uF *5
• 弹丸 5g柱形磁铁
• 继电器 5V
• 直流稳压源 33V上限输出电压
• 焊锡
• 洞洞板 3块
• 502胶水

制作过程

• 首先是准备炮管。炮管的材料选取需要选取非导电、弱磁性材料如PVC管和ABS管；尽量不要选择导电材料，因为炮管的环流损耗很大。这里选择的是这种类型的管子：
  
  截取的长度大约13cm，外径为6mm，内径为12mm，符合题目要求。

• 其次是绕线圈。选用0.8mm的漆包线制作线圈，绕的时候一圈一圈、一层一层地绕，每绕一层就用502胶水固定，大概绕100多圈就行了，我这里绕了接近120圈。柱形磁铁的规格为10*10mm，线圈绕的长度约为3cm。
  
  

• 然后是焊接。电路图如下：
  
  （原图找不到了，这是报告书的截图），电容采用并联的方式：（并联电容计算公式：C = C1 + C2 + …+ Cn ）：
  
  

• 最终效果图

由于时间关系，硬件弄得比较简陋，也没能加一些保护电路，实在太不严谨了，不过好在电磁炮能用。经过测量，电磁炮在直流稳压源供24V电压的时候射程可达2-2.5m，供27V电压射程可达3m以上。至于更进一步的射程与相关变量的关系，我们小组也经过仿真也找到了些规律，基本能够打到5环以上。放弹丸时，弹丸的位置也会影响弹射的距离；.发射电磁炮时，炮管角度也会影响距离。

发射过程：首先输入所需电压给电容充电，即接通开关后约3秒再关闭，然后打开继电器的开关，就可以把弹丸弹射出去了。