自制月球灯第一期之无线充电篇
10块钱在家自制手机无线充电器，可以用么？
建议看到最后;-)
无线充电近年大火，市面上已经出现了各种无线充电器，最贵的多功能无线充电器甚至超过了1000元。
最便宜的也不低于40元 。
而这些无线充电器的功率都不超过10W，这价格明显高于同功率级别的有线充电器。价格和效率问题是早在1985年就发明的无线充电一直未大面积推广的一个主要原因。
对于小白来说，无线充电似乎是一种能和AlphaGo相提并论的高科技。
但其实不然，它的原理甚至简单到能在十分钟之内给一个初中生讲通。
下文我将推荐给大家一种在家就能制作的非常简单的无线充电方案，从发射到接收只需两片芯片和少数电容电阻电感即可完成。成本甚至能压缩到5元以内，粗略计算接收端能产生5V电压，最高500mA电流，这恰好是两三年前手机充电器的标配。
首先来讲一讲完成这项电子制作所需要了解的两个最主要的知识。
电磁感应
这个原理相信只要上过初中的人都知道。
当一个线圈（1号）内通入了交变电流时，它的周围能够产生交变磁场，此时如果在他的附近也放一个线圈（2号），那么这个线圈（2号）内就能感应出电压，此时只需要简单的电路即可将能量捕获。
这也是很常见的变压器的原理。
但这里需要注意一点，那就是由于两个线圈是依靠磁场传播能量的，单单依靠一个线圈无法捕获所有的能量，必然有大部分能量损失在空间内。
并且，所捕获能量的高低，和两个线圈之间距离呈指数倍关系，也就是当两个线圈距离变远时，有效传输的能量将呈指数倍下降，这也是无线充电并未普及的最大一个诱因。
无线充电还得放近了充，还没有有线的快，谁还稀罕用他呀。
谐振
上面一个比较容易理解，接下来的对于不是电气电子方面专业的人认识起来可能会比较困难。那么这里我也尽量的把它讲的很通俗。
首先回顾下两个知识：
1、电感隔交通直，意思是说，电感对高频率的电流信号有阻隔作用，但对低频率的电流信号则阻力很小。
2、电容隔直通交，作用则与电感完全相反。
由于无线充电发射接收线圈正好是一个庞大的，并且电感值还不低的电感，他们之间能量传输需要超高频的交流信号。
鉴于电感的特性，此时线圈对驱动它的电流信号有非常大的阻力，这就导致能量很大一部分就在发射线圈上损失了，因此必须想个办法解决它。
于是前人发现了电感和电容互补的特性了以后，希望能够依靠电容来解决上述的问题。
这个办法便是“谐振”。
要让电路产生谐振，有两种接法，一种是电容和电感串联，一种则是并联。
不管哪种连接方式，当电容容值和电感感值确定，由于电容电感互补的特性，此时电路对某一频率的交流信号能够完全失去阻抗，这便是这个谐振电路的谐振频率。
每当说到这个，我都不禁要感叹，想出这个方法的科学家，是外星人么……
而谐振频率可由下式计算：
f_r=f\sqrt{\frac{X_c}{X_L}}=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}fr=fXLXc=2πLC1
此处讲一些题外话，现在网上流传着两种无线充电技术，一种是磁感应，一种是磁共振。
在这里需要澄清的是，磁共振其实就是MIT（麻省理工学院）把无线充电效果做的很夸张然后顺势提出来的而已。其实磁感应和磁共振本质上一模一样，都是需要谐振，不做谐振的无线充电就像上文提到的那样，效率会非常低。
如果非要说不同，也许两者唯一的不同就是电路品质因数不一样而已，品质因数高的电路稳定性极差。
因此，很多人都拿此来做噱头，以达到博眼球的目的。
而某宝上竟然有人利用4元一片的XKT-801无线充电芯片做出成品，然后包装成磁共振技术，卖出高价，无疑是在收割消费者智商税。
接下来，我将使用上述被卖到500元的无线充电所用到的XKT系列芯片，分享一个非常详细的低成本无线充电方案。他所能达到的效率，足够用于后续的月球灯中灯的驱动。
在此方案中，你所需要准备的有
1、XKT-501发射端无线充电
2、T3168接收端无线充电芯片（两片合计2元左右）
3、多股漆包线绕成的线圈
4、电路图，两种芯片的规格书在"特博工坊 "公众号内回复“无线充电方案一”即可获取
这些材料在某宝上很容易就能买到，本文以接收端T3168电路的制作为例，讲解制作的过程。
1、绘制原理图和PCB
首先依照规格书里的电路图绘制PCB
XKT-510发射端电路
XKT-3168接收端电路
2、制作腐蚀电路板
打印+热转印
打磨+腐蚀
3、焊接
焊接电路板
焊接线圈
同样的道理也制作出发射端的电路，来一张本次无线充电方案的大合照
至于发射接收线圈怎么绕制，未来我将出一期如何绕制无线充电线圈的教程。
4、上电测试
将发射接收线圈叠放在一起，然后去示波器上查看接收端线圈两端的电压波形。
可以看到副边线圈感应出了峰峰值超过75V，频率约为197KHz的感应电压。
我们知道了发射端芯片产生的交变电流频率，然后通过RLC测试仪（未来我也将出一期在没有专业仪器的情况下测出各种线圈的电感值）测出发射和接收线圈的电感值，计算出所需要的谐振电容容值，最后将匹配的电容焊接在线圈引线两端。
本方案采用的是并联谐振。
为了方便观察，我在接收模块的输出端，接了一个LED灯，以便观察能量的传输情况。
上图可以看到，此方案的有效距离还是比较大的，实测在10cm范围内能输出稳定的5V电压。
将接收线圈放在发射线圈旁边竟然也能接收能量
为什么会有这样的现象，留给读者自行脑补发射线圈周围的磁场分布
验证能否给手机充电
前方高能
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由于所制作的无线充电模块理论上可以给手机充电，但是由于并不是专业合格的无线充电器，稳定性未知，因此，还是不去拿手机冒险的好(┬＿┬)。
但是，拿来亮个月球灯，还是可以的。
o(∩_∩)o 哈哈
下期预告-----无线充电线圈（多股线）的绕制。
至于本期推文涉及到的资料，可在"特博工坊"公众号内回复“无线充电方案一”即可获取
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