世界没有绝对的安全，只是成本背后的利益！
背景：
智能门锁作为 IoT 时代一款代表性的产品开始逐步走向千家万户，各路厂商鱼龙混杂，最近网络上盛传的一段特斯拉线圈秒开各大门锁的视频给原本尚未爆发的市场一丝理智和警钟，能否做到真正的安全让技术服务于生活。
特斯拉线圈原理：
1、工作频率非常高，在350KHz～700KHz（ 传统的开关电源频率不超过 100KHz ）
2、高频变压器，这个变压器必须是空心的，中间不可以放置任何磁性材料
系统由2个部分构成：
1、高频电路部分
2、LC 谐振部分
原理简单阐述：
将 220V 交流电转换成直流电，然后由 H 全桥电路变换成 400KHZ 左右的高频电压。高频通过高频线圈的初级，在初级产生一个变换的高频磁场，次级线圈耦合出来高频电压大概在 2 万伏左右，而这个电压同时又是次级线圈的自由谐振驱动电压，次级线圈上面有个环，这个环其实就是一个对空气的电容，这个电容和次级线圈构成了一个 LC 谐振电路，一旦初级线圈的能量传递给次级后，次级就开始自由谐振，这个谐振是和整个世界产生的，和电磁波发射原理一样，于是次级线圈就产生了高达 150KV～200KV 的超高频高压，这个频率非常之高，覆盖范围很广，从 300KHz 到 20MHz 都有，短波收音机可以很清楚的收听到干扰声。
所以电路的几个关键部分是：
整流->高频变换->升压->LC谐振
LC 谐振变压器的基本原理：
在物理世界里，类似的松耦合谐振系统到处都有。举个例子，在同一根绷紧的晾衣绳的两个位置，分别各挂一个单摆，就构成了耦合摆。若两摆的频率相近，你会发现有趣的现象。
若初始时让第一个摆摆动，另一个摆不动，然后观察这两个摆的运动，会发现第一个摆会逐渐停下来，同时第二个摆会慢慢动起来；然后第2个摆会逐渐停下来，第一个摆会慢慢动起来；如此往复，能量在两个摆里面不断往返流动，能量流动的大周期与两摆的频率差有关。能量流动的媒介就是晾衣绳。
LC 的原理和耦合摆是类似的。能量也是在初级回路和次级回路里往返流动，能量流动的媒介是初级和次级线圈的磁耦合。当然，LC 和耦合摆有两点不同：
1、LC的两回路频率相近，所以也象耦合摆一样有能量流动。但两回路的L和C值不同。初级回路大C小L，次级回路小C大L。这决定了当能量传给次级时会升压
2、LC往往在能量还没有完全传给次级时，即能量传递还未到顶峰时，次级回路就已经击穿放电了。所以损耗较大。
知道了原理，对TC的升压比就很容易计算了
首先，两线圈本征频率相近，L1C1=L2C2
其次，理想情况下，能量可基本完全传递给次级。无论初级还是次级，能量都在L和C里高速循环。电压最高时，能量完全储存在C里。
1/2 C1 V1^2 = 1/2 C2 V2^2
两式合并，得，V2/V1=Sqrt(L2/L1) ，Sqrt是平方根的意思。
电机原理
直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，
靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。
感应电动势的方向按右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向）。
工作原理：
导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。
直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。
电磁式直流电动机由定子磁极、转子（电枢）、换向器（俗称整流子）、电刷、机壳、轴承等构成。
电磁式直流电动机的定子磁极（主磁极）由铁心和励磁绕组构成。根据其励磁（旧标准称为激磁）方式的不同又可分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。因励磁方式不同，定子磁极磁通（由定子磁极的励磁线圈通电后产生）的规律也不同。
串励直流电动机的励磁绕组与转子绕组之间通过电刷和换向器相串联，励磁电流与电枢电流成正比，定子的磁通量随着励磁电流的增大而增大，转矩近似与电枢电流的平方成正比，转速随转矩或电流的增加而迅速下降。其起动转矩可达额定转矩的5倍以上，短时间过载转矩可达额定转矩的4倍以上，转速变化率较大，空载转速甚高（一般不允许其在空载下运行）。可通过用外用电阻器与串励绕组串联（或并联）、或将串励绕组并联换接来实现调速。
并励直流电动机的励磁绕组与转子绕组相并联，其励磁电流较恒定，起动转矩与电枢电流成正比，起动电流约为额定电流的2.5倍左右。转速则随电流及转矩的增大而略有下降，短时过载转矩为额定转矩的1.5倍。转速变化率较小，为5%~15%。可通过消弱磁场的恒功率来调速。
他励直流电动机的励磁绕组接到独立的励磁电源供电，其励磁电流也较恒定，起动转矩与电枢电流成正比。转速变化也为5%~15%。可以通过消弱磁场恒功率来提高转速或通过降低转子绕组的电压来使转速降低。
复励直流电动机的定子磁极上除有并励绕组外，还装有与转子绕组串联的串励绕组（其匝数较少）。串联绕组产生磁通的方向与主绕组的磁通方向相同，起动转矩约为额定转矩的4倍左右，短时间过载转矩为额定转矩的3.5倍左右。转速变化率为25%~30%（与串联绕组有关）。转速可通过消弱磁场强度来调整。
换向器的换向片使用银铜、镉铜等合金材料，用高强度塑料模压成。电刷与换向器滑动接触，为转子绕组提供电枢电流。电磁式直流电动机的电刷一般采用金属石墨电刷或电化石墨电刷。转子的铁心采用硅钢片叠压而成，一般为12槽，内嵌12组电枢绕组，各绕组间串联接后，再分别与12片换向片连接。
卫朋
人人都是产品经理受邀专栏作家，CSDN 嵌入式领域新星创作者、资深技术博主。2020 年 8 月开始写产品相关内容，截至目前，人人都是产品经理单渠道阅读 56 万+，鸟哥笔记单渠道阅读200 万+，CSDN 单渠道阅读 210 万+，51CTO单渠道阅读 180 万+。
卫朋入围2021/2022年人人都是产品经理平台年度作者，光环国际学习社区首批原创者、知识合作伙伴，商业新知 2021 年度产品十佳创作者，腾讯调研云2022年达人榜第三名。
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