智能門鎖項目因為安全測試的需要，買了一款電磁干擾發生器（俗稱“黑盒子”）。此干擾器能發射功率比較大的電磁輻射，導致近距離一定范圍內空間電場發生很大的變化。門鎖控制電路在瞬間變化的強電場作用下，端口電平發生變化，從而導致門鎖異常，甚至自動開鎖。

關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個串聯，401730/250mAH）

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

這個電路的電源端少了限流限壓電路，所以三極管導通的最大電流是很大的，不能持續長時間工作，開關按下一次需要在1秒時間內，否則容易燒壞三極管。導線電阻的存在，使9節鋰電池（最大37.8V）不至于直接通過三極管CE極放電，實測導線上有幾伏的壓差，再加上三極管CE極內阻上的壓差，電池最低電壓可以被拉到十幾伏（電池沒有保護板，無限流限壓）。這種設計是會損傷電池的，三極管也容易燒壞，這是一種低成本不規范的設計，只在一些愛好者之間小范圍流傳。

這個電路比較巧妙的設計是在電壓器的繞制上，初級線圈全部繞在次級線圈的一根導線上，磁場方向跟次級線圈的導線是平行的。

從微觀來分析，初級線圈通電，便會在線圈上產生一邊旋轉一邊向前走的電流。因為電荷感應（電場感應），被緊緊纏繞的那段粗導線就產生反相的一邊旋轉一邊向后的反向電流（類似于渦流），并且這個電流有趨膚效應。

被初級線圈纏繞的粗導線只是中間一小段，剩下兩端會因為中間正負電荷往兩極運動的碰撞而繼續往兩端走，從而在次級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，這個天線把電荷聚集在一小塊區域，產生較強的電場。同時蚊香形狀的螺旋也會引導電荷螺旋運動，從而在天線處產生較強的磁場。

電路圖標出了兩個線圈的同名端，在初級線圈向電容C2/C3充電的時候，次級線圈產生的感應電流方向使三極管BE截止。在電容C2/C3向初級線圈放電的時候，次級線圈產生的感應電流方向使三極管BE導通，同時電池通過電阻R2/R3/R4給三極管基極提供偏置電流，三極管迅速導通，因為電池內阻、導線電阻、三極管CE內阻的存在，電池電壓不會被拉到0V，最低有十幾伏殘壓。

因為LC振蕩電路會讓C2/C3反向充電，也就是電容下端為正，上端為負。在電容C2/C3反向充電充滿了之后，又會轉為通過三極管的CE極向電感正向充電，此時次級線圈的感應電流會慢慢降低Vbe電壓，直至三極管關閉，此時鋰電池又接著給LC電路充電。

上面三個圖的波形，黃色是Vce電壓，藍色是電容C2/C3電壓，紅色是初級線圈電壓。

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

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，藍色是三極管B極電壓，可以看到上電瞬間Vbe承受負壓，三極管是關閉的，鋰電池可以向初級線圈和電容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。

藍色：電容C2/C3電壓

紅色：初級線圈電感電壓

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°，同時超前電容的電壓相位90°
• 電感與電容電壓相位相差180°
  

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

次級線圈的振蕩頻率要與初級LC振蕩電路配合，將初級、次級振蕩頻率調成一樣（調諧）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，以上是對初級線圈LC電路振蕩頻率的計算。

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

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

實測次級線圈電感量為2-3uH，估算次級線圈（天線）對地的雜散電容為4-7pF。

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