上週接到社團同學來電說她的 磁浮喇叭 無法充電，由於原廠已經撤出台灣，沒法找到人維修，所以看我能不能幫她診斷一下，試試有沒有救。
磁浮喇叭 還滿有趣的，它是由一個底座與一個藍牙喇叭所組成，藍牙喇叭可以漂浮在底座上方大約1cm的距離。既然是漂浮的喇叭，那要怎麼充電呢? 它有兩種方式，一種是利用底座對喇叭做無線充電，另一種是利用喇叭本體的USB充電，畢竟直接用USB充電效率比較高，無線充電效率其實很差。
拆解喇叭
既然主訴症狀是喇叭不能充電，而且不管怎麼充電，似乎都無法讓電池充飽電，看來充電線路的嫌疑很大，所以就先從喇叭下手，拆了再說。
如下圖，把美麗的喇叭外罩拿下後，再把四顆螺絲鬆開移除上蓋，就看到下方的電路板了。它基本上就是一個藍牙BT模組，配上一個微處理器，我想這應該就是藍牙喇叭的核心了，不過今天的主角是電池。
電路板上面似乎看不到有任何與漂浮有關的零件，只有正下方有個強力磁鐵，把電路板移開之後，就只剩下電池、充電線圈以及一顆圓盤型的強力磁鐵。於是想說把底座上電來試看看，果然磁鐵就浮在半空中了，看來磁鐵才是飄浮的主角。
不過這個能夠維持平衡的空間還真是狹小，放置喇叭的時候一個不小心就會讓喇叭掉到底座邊緣被吸住，因為底座也有個超大的永久磁鐵，等會各位就會看到。
檢查充電線路
電池沒電可能是充電線路故障，所以就得先測量一下無線充電的電源電路，這下可真的是很麻煩，它一定得放在底座上才能偵測到電壓，但是如果漂浮的時候用電表探針去觸碰，很容易讓它失去平衡而跌落底座。
所以我拿了個絕緣膠帶俗稱電火布，卡在兩者之間，高度剛剛好，但測量時也不能太用力，它會翻車的，手還是得扶一下，所以我沒有手可以拍照，這裡就沒拍電表讀值的照片了，直接告訴各位結果，無線充電的接頭電壓是5V，它的電路板上也印著+5V，所以電壓正確，表示無線充電這部分沒問題。
接著來看另一個USB充電線路，把USB接上電路板，找到印有BAT的電池接頭，測量電池接頭的電壓，讀到4.087V，這個電壓比鋰電池3.7V要高，所以USB充電線路也沒問題。
檢查電池
如果兩組充電線路都沒問題，那看來內建的鋰電池真的嫌疑很大，於是就把鋰電池拆下來測量，說實在真的很難拆，因為它用膠緊緊地黏在磁鐵邊緣，花了一點力氣才弄下來。
測量後發現電壓只有0.003V，這不叫沒電，這叫做故障，電池再沒電也不應該變成零伏特，沒電的電池雖然已經無法做功，應該是還要有1V、2V之類的電壓，所以確定電池故障。至於電池裡面到底是哪裡故障，我就不想追了，基本上鋰電池還是有一定的危險性，它的能量密度高，還是給專業的來處理比較好。
接下來就要換鋰電池了，下圖就是新舊鋰電池的照片，上面是舊電池，還含了接頭，之所以會看起來烏漆嘛黑，那是因為我為了要看到電池規格，必須把黏在上面的黑色泡棉膠帶移除。下面是新電池很閃亮，買來時是沒有接頭的，所以要自己把接頭從舊電池剪下焊到新電池上。剪的時候請不要用斜口鉗把兩條線就一起剪了，這樣會短路的嘿! 務必一次剪一條線，才不會短路，養成好習慣讓你永保安康。
換鋰電池最重要的就是尺寸規格，畢竟空間有限，一定要買個長寬高尺寸相同的才好安裝，以這顆舊電池為例，它的規格是102535 800mAh 3.7V，所謂102535的意思是厚10mm、寬25mm、長35mm、其餘規格如容量800mAh以及3.7V就很直觀了，所以我買新電池的時候就在露天拍賣上面找102535的電池，容量基本上只要在800mAh附近的就可以，我剛好找到有1000mAh的容量，但是它實際上是不是有這麼多，天曉得，這時候尺寸比容量重要。
電池買來的時候記得把正負極測試一下，看看極性有沒有接反，電壓有沒有正確，通常這種尺寸的鋰電池電壓都固定為3.7V，有些大型電池會有14.8V這種電壓，就是把4顆電池單體串聯起來，至於極性反相，目前是還沒有遇過，但我還是會測試，面對電源我習慣謹慎處理，風險控管還是要先做好。
喇叭組裝
接著把電池、電路板、喇叭麥克風等等東西，全部再裝回去，瞬間就看到面板的藍色燈亮了，而且喇叭還會講話，看到它復活真是太棒啦。
接著就是把喇叭放在底座上方，看看會不會充電。USB孔旁邊有個紅色LED燈，會亮就是有充電，目前紅燈有亮表示修好啦。
由於我有維修潔癖，即便知道充電功能已經恢復，還是得測試到藍牙連線成功才算完工，因為維修過程總是難免有修了A卻壞了B的問題，全部測試一次比較保險。如下圖，經過手機連線確認藍牙連線成功，沒想到它還帶有電量資訊。
漂浮原理
相信很多人會好奇這磁浮到底是甚麼原理，簡單講就是利用磁極的同性相斥來達成磁浮的現象，因為藍牙喇叭底下有個永久強力磁鐵，底座也有強力磁鐵產生互相排斥的磁力，因而讓喇叭漂浮。
但如果你曾經做過磁鐵的同性相斥實驗，所有浮起來的磁鐵最後都會翻車變成同性相吸，為何這裡不會呢? 因為底座裡面有4個電磁鐵Electromagnet、一個環型強力磁鐵，以及一個控制系統Control System彼此合作無間地讓磁場維持平衡。
環形磁鐵的磁化方向是上下極化，如果上方是S，下方就是N，中間的空洞則充滿由下往上的磁力線，所以把電磁鐵放這裡的話，它的鐵心等同於一個N極向上的磁鐵。
繞在4個鐵心外面的線圈Coil則是用來加強或削弱鐵心的磁力，若喇叭飄太遠就抑制磁力，若飄太近就增強一些磁力，控制系統會不斷的調整電磁鐵，於是喇叭便會穩定的待在中間。因此線圈的功能就是拿來調整磁力，而環形磁鐵則是用來把喇叭抬起來。
那麼控制系統是如何知道喇叭飄到哪裡呢? 在四顆電磁鐵的中央有放置磁感應元件，正式名稱為霍爾效應感測器Hall Effect Sensor，它能夠偵測磁場大小。控制系統根據Sensor回報的磁場，比對期望的目標值，用來作為調整電磁鐵的on/off的依據，這整個過程稱為閉迴路控制Close Loop Control，是整個產品的核心，所以這東西並不是裝了四個電磁鐵就會飄了喔，它還需要仰賴精密的控制。
控制系統做得好你就飄飄然上天堂，控制得不好馬上就跌下地獄，我相信當初原廠應該調整了很久，所以控制軟體非常重要。為了防止心血被偷，我發現廠商把控制器做成如下圖這個樣子，你看不到型號，也就不知道該從哪裡Copy軟體，這防偷的招數真的太高竿。
這種控制系統和元件的相依性非常高，換了磁鐵廠商或變更電磁鐵的位置，基本上都要重新調整控制系統，所以不難想一些公共運輸系統若胡亂發包一通，就會因為系統之間的不相容，後續造成維修人員困擾，維修經費大幅上升，但你也知道大部分人都只看最初的經費，越便宜越能拿來邀功，反正老闆也看不懂。
最後參觀結束要把底座零件再裝回去，組好之後還是得要測試一下，確保漂浮功能沒問題，如下圖看來非常OK。
這麼有趣的原理一定有去登記專利吧，沒錯! 我已經幫大家找到啦，Google上就能找到這個專利Magnetic levitation apparatus，不過專利的用語相當的法律，我沒有耐心將它看完，所以我也幫大家找了相對平易近人的文章Electromagnetic Levitation，各位若也覺得很有趣，也可以自己做一個，網路上有很多套件，但我希望大家可以自己寫控制軟體，有寫過一次的話，相信自動控制的功力會大增。
您好：請問可以找您維修嗎？
我的喇叭也是一模一樣的，無法充電！
我僅做分享, 沒有接案喔