问题提出
卓大大，我们发现充电线圈也会使干簧管闭合，所以有时候会出现误停车的情况，所以想了解充电线圈能不能在发车后拿出赛道，因为如果离停车线很近的话可能误判为停车线，或者把停车线误判为线圈，或者直接节能组不用加磁铁来作为停车线怎么样？
不同尺寸的干簧管
这个同学提出的这个问题基于车模经过无线充电线圈会出现误停车现象，猜测无线充电线圈可以使得干簧管闭合，从而使得误判停车，并提出了对于比赛规则的一些建议。那么事实究竟是什么呢？
基本原理
一、干簧管工作原理
干簧管的工作原理非常简单，两片端点处重叠的可磁化的簧片、密封于一玻璃管中，两簧片分隔的距离仅约几个微米，玻璃管中装填有高纯度的惰性气体，在尚未操作时，两片簧片并未接触、外加的磁场使两片簧片端点位置附近产生不同的极性， 结果两片不同极性的簧片将互相吸引并闭合。依此技术可做成非常小尺寸体积的切换组件，并且切换速度非常快速、且具有非常优异的信赖性。
附近的磁铁会使得干簧管常开节点吸和
二、无线充电线圈及其电磁场
节能组中用于传送无线电能量的线圈在发射器的作用下通有高频交流电流，因此会在线圈周围产生交变电磁场。接收线圈通过应该交变磁场获得感应电动势，进而输出电能。
无线充电驱动模块及发送线圈
根据比赛规则中关于无线充电系统的说明，交变磁场的频率为640kHz。对于发送线圈的尺寸、匝数、电感量、E型功率输出级的参数以及振荡波形都做了详细的描述，便于参赛队伍制作相应的接收电能模块。
无线充电模块输出等效电路及电压波形
根据电路原理中关于电感交流稳态电压分析原理，可以知道在输出电压为200V（峰峰值）的情况下，线圈中的电流有效值为：1.4A.
计算线圈中的电流值
计算线圈中的磁场强度公式
将电流值代入磁场计算公式，假设线圈匝数为5，那么磁感应强度大约为
44×10^-6特斯拉
相对于普通永磁铁的磁感应强度，上面线圈磁场十分微弱，远远低于干簧管能够动作的磁感应强度。
问题分析
根据上面电路原理的计算结果，线圈中心的磁场强度只相当于普通磁铁表面磁场的千分之一的强度，所以这个磁场很难使得干簧管吸合。
另外，由于是高频磁场，所以干簧管所产生的磁力就是一个高频振动的力量。与恒定的外部磁铁磁场相比，振动的力更难以使得干簧管内部产生吸和的力量。
强大的永磁铁可以使用的干簧管可靠吸和
因此造成停车误判的原因应该不是干簧管吸和，而是另有原因。那究竟是什么呢？
实际上连接干簧管至单片机的引线就相当于天线，在发送线圈的交变磁场中就会感应出很强的电压信号。如果对于电路不做进一步处理的话，则很有可能就会在单片机端口产生误触发信号。
那么如何解决这个问题呢？
办法很简单，只要在连接干簧管的端口处增加高频信号滤除电路就可以了。也就是增加RC电路，使得这种感应的高频信号通过电容旁路，只剩下低频信号通过即可。
单片机端口高频滤波电路
另外，在这种存在着很强高频干扰环境中，还可以使用屏蔽电缆线连接干簧管，也可以很好的消除这种高频的干扰。
验证实验
实验1：干簧管控制LED点亮
使用一个常闭干簧管作为开关连接在LED与电源中间。使用外部一个磁铁靠近干簧管便可以关断LED。
干簧管控制LED点亮实验
有的干簧管具有附加的磁化极性，因此对于外部的磁铁也有极性的要求。如果外部磁铁的极性能够强化原来干簧管的磁化极性，则可以使得干簧管动作，否则干簧管是不动作的。
实验2：无线电能发射线圈中干簧管实验
使用一个小型常开干簧管，放在通电后无线发送线圈中间，使用万用表的通断档测量干簧管是否导通。实验结果是干簧管不动作。
使用干簧管验证是否能够被无线发送线圈吸和
在实验前，首先使用一个永磁铁测试了干簧管可以通断动作。
上面实验结果证明了前面理论计算出线圈磁场强度非常弱，不足以引起干簧管的吸和。
实验3：测量充电线圈附近感应高频电压信号
直接使用示波器的探头连接示波器的地线，放在发送线圈中间。此时示波器的底线就相当于一根天线，接收发送线圈的无线电信号。
使用示波器探头检测底线引线上的感应电压信号
示波器显示的信号如下图所示：
示波器探头检测底线上的感应电压信号
可以看出在短短的10厘米左右的地线上就会感应出峰峰值大约为2V的交变电压信号。这个幅度已经达到了3.3V工作电压的单片机IO口的触发电平。
通过这个实验可以看出，在发射线圈附近的导线上会有很强的高频信号，所以对于单片机的IO端口的外部引线都需要做高频滤波处理。
引申讨论
本文讨论了干簧管的工作原理，无线充电线圈磁场强度。通过理论计算和实验证明，仅仅无线充电线圈的电磁场单独是不会使得干簧管吸和的。真正导致车模停车的信号应该是来自于单片机外部引脚中感应的高频电压信号。
通过简单的RC低通滤波电路就可以消除这些高频电压信号。使用屏蔽线连接干簧管可以进一步减少外部干扰信号的影响。
为了保护MCU，对于外部有很长引线的IO口在设计的时候都需要考虑进行保护。其中最简单的方式就是串联几百欧姆至几千欧姆的电阻，一方面对于高频信号传输起到阻抗匹配的作用，另一方面对于外部的感应的高压信号可以进行限压。还可以选择专用的接口保护集成芯片，其中集成了输入电阻、上下钳位二极管、高速限压二极管等。
具有很长外部引线的端口
为什么有的同学的单片机频频烧坏，起始是那些看起来没有什么电路功能电阻电容在背后悄悄的起到重要的作用。
思考问题
很多情况下，人们对于发生的现象总是要找到一个原因，这样才能够消除心理上的焦虑感。但在寻找原因的时候，需要特别慎重对待些表面上看来很有道理的原因，往往它极容易让人满足，而不再去探讨是否是真正的原因，从而产生误导的行为。
那么怎么防止这种情况的发生呢？没有别的办法，就是不断地去追问各种现象背后的原因，强化这种怀疑的习惯，才能够减少落入陷阱。
比如，你可以从分析这个实验练习一下，看是否能够找到背后的答案？
使用磁铁N极诱导干簧管吸和
在上面的单簧管开关实验中，使用磁铁N极去作用干簧管。此时对于干簧管中的两个磁极所受到的诱导磁场应该是相同的，所以两个接触点所产生诱导磁化极性应该也相同。根据磁铁同性相吸，异性相斥的原理，干簧管应该是断开的。那么为什么这个外部作用的N极磁场能够使得干簧管吸和呢？
如果你能够想到了答案，请在“留言”中给出吧。
