智能門鎖項(xiàng)目因?yàn)榘踩珳y(cè)試的需要，買了一款電磁干擾發(fā)生器（俗稱“黑盒子”）。此干擾器能發(fā)射功率比較大的電磁輻射，導(dǎo)致近距離一定范圍內(nèi)空間電場(chǎng)發(fā)生很大的變化。門鎖控制電路在瞬間變化的強(qiáng)電場(chǎng)作用下，端口電平發(fā)生變化，從而導(dǎo)致門鎖異常，甚至自動(dòng)開鎖。

關(guān)于電磁干擾開鎖的介紹可以參考以下鏈接：

https://www.sohu.com/a/238687844_99938933

電磁干擾器成品：

電磁干擾器制作視頻：

https://www.bilibili.com/video/BV1GW411372q/?spm_id_from=333.788.videocard.9

電磁干擾器模塊主板與線圈：

電磁干擾器天線：

電磁干擾器電池（9個(gè)串聯(lián)，401730/250mAH）

下圖是從我們買到的黑盒子抄出來(lái)的電路圖，R5是導(dǎo)線等效電阻，L1是特殊繞制的變壓器（初級(jí)線圈在次級(jí)線圈的一根導(dǎo)線上緊密纏繞40-50圈，次級(jí)線圈再繞成8-15圈，初級(jí)線圈纏繞的位置在次級(jí)線圈的第二圈）。

這個(gè)電路的電源端少了限流限壓電路，所以三極管導(dǎo)通的最大電流是很大的，不能持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作，開關(guān)按下一次需要在1秒時(shí)間內(nèi)，否則容易燒壞三極管。導(dǎo)線電阻的存在，使9節(jié)鋰電池（最大37.8V）不至于直接通過三極管CE極放電，實(shí)測(cè)導(dǎo)線上有幾伏的壓差，再加上三極管CE極內(nèi)阻上的壓差，電池最低電壓可以被拉到十幾伏（電池沒有保護(hù)板，無(wú)限流限壓）。這種設(shè)計(jì)是會(huì)損傷電池的，三極管也容易燒壞，這是一種低成本不規(guī)范的設(shè)計(jì)，只在一些愛好者之間小范圍流傳。

這個(gè)電路比較巧妙的設(shè)計(jì)是在電壓器的繞制上，初級(jí)線圈全部繞在次級(jí)線圈的一根導(dǎo)線上，磁場(chǎng)方向跟次級(jí)線圈的導(dǎo)線是平行的。

從微觀來(lái)分析，初級(jí)線圈通電，便會(huì)在線圈上產(chǎn)生一邊旋轉(zhuǎn)一邊向前走的電流。因?yàn)殡姾筛袘?yīng)（電場(chǎng)感應(yīng)），被緊緊纏繞的那段粗導(dǎo)線就產(chǎn)生反相的一邊旋轉(zhuǎn)一邊向后的反向電流（類似于渦流），并且這個(gè)電流有趨膚效應(yīng)。

被初級(jí)線圈纏繞的粗導(dǎo)線只是中間一小段，剩下兩端會(huì)因?yàn)橹虚g正負(fù)電荷往兩極運(yùn)動(dòng)的碰撞而繼續(xù)往兩端走，從而在次級(jí)線圈兩端聚集大量極性相反的電荷，有一端做成了蚊香狀天線，這個(gè)天線把電荷聚集在一小塊區(qū)域，產(chǎn)生較強(qiáng)的電場(chǎng)。同時(shí)蚊香形狀的螺旋也會(huì)引導(dǎo)電荷螺旋運(yùn)動(dòng)，從而在天線處產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)。

電路圖標(biāo)出了兩個(gè)線圈的同名端，在初級(jí)線圈向電容C2/C3充電的時(shí)候，次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向使三極管BE截止。在電容C2/C3向初級(jí)線圈放電的時(shí)候，次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向使三極管BE導(dǎo)通，同時(shí)電池通過電阻R2/R3/R4給三極管基極提供偏置電流，三極管迅速導(dǎo)通，因?yàn)殡姵貎?nèi)阻、導(dǎo)線電阻、三極管CE內(nèi)阻的存在，電池電壓不會(huì)被拉到0V，最低有十幾伏殘壓。

因?yàn)長(zhǎng)C振蕩電路會(huì)讓C2/C3反向充電，也就是電容下端為正，上端為負(fù)。在電容C2/C3反向充電充滿了之后，又會(huì)轉(zhuǎn)為通過三極管的CE極向電感正向充電，此時(shí)次級(jí)線圈的感應(yīng)電流會(huì)慢慢降低Vbe電壓，直至三極管關(guān)閉，此時(shí)鋰電池又接著給LC電路充電。

上面三個(gè)圖的波形，黃色是Vce電壓，藍(lán)色是電容C2/C3電壓，紅色是初級(jí)線圈電壓。

上圖藍(lán)色是點(diǎn)1（三極管C極）電壓波形，黃色是點(diǎn)2（電容）電壓波形，紅色是點(diǎn)1-2電壓波形（初級(jí)線圈）。

可以看到上電瞬間，電感在充磁，電壓上升，電容電壓跟電感電壓反相。

上圖黃色是電容電壓，藍(lán)色是三極管B極電壓，可以看到上電瞬間Vbe承受負(fù)壓，三極管是關(guān)閉的，鋰電池可以向初級(jí)線圈和電容C2/C3充電。

上圖在LC振蕩電路電壓波形上面加了電流波形注釋。

藍(lán)色：電容C2/C3電壓

紅色：初級(jí)線圈電感電壓

綠色：LC振蕩電路電流

可以看到：

• 電流相位落后電感的電壓相位90°，同時(shí)超前電容的電壓相位90°
• 電感與電容電壓相位相差180°
  

次級(jí)線圈的電流（電磁場(chǎng)）回路，有一半走了空氣。做回路分析時(shí)，可以把空氣看成一個(gè)電容。

次級(jí)線圈的振蕩頻率要與初級(jí)LC振蕩電路配合，將初級(jí)、次級(jí)振蕩頻率調(diào)成一樣（調(diào)諧）或者接近，以獲得最大的振幅（輻射能量）。

電磁干擾器（黑盒子）的振蕩頻率40-45MHz，以上是對(duì)初級(jí)線圈LC電路振蕩頻率的計(jì)算。

用示波器探頭在距離黑盒子天線30c/20cm/10cm/0cm處測(cè)量干擾信號(hào)。

測(cè)得峰峰值分別為：1.84V/3.52V/8.72V/75.2V，頻率約40~45MHz，跟初級(jí)線圈LC振蕩頻率一致。

實(shí)測(cè)次級(jí)線圈電感量為2-3uH，估算次級(jí)線圈（天線）對(duì)地的雜散電容為4-7pF。

以上圖文的Word格式文檔51黑下載地址(方便大家保存)：

電磁干擾發(fā)生器（黑盒子）的制作與工作原理分析.docx (7.68 MB, 下載次數(shù): 64)