簡介

隨著安防系統普及率不斷提高，門窗接觸式傳感器的創新需求也在不斷增加。門窗傳感器通常安裝在各個門窗上，作為家庭安防系統的基礎。接觸式傳感器是安防系統的重要組成部分，原因在于當受監控的入口點開啟或關閉時，此類傳感器都會向系統發出警報。過去，簧片開關因其簡易性而廣泛應用于接觸式傳感器；然而，簧片開關提供的檢測場是不穩定的，這使得系統容易受到篡改，這一點與霍爾效應傳感器不同。

如果在警報系統處于活動狀態時打開門或窗，一旦霍爾效應傳感器向主控制面板發送提醒，即可立即觸發主警報。接觸式傳感器主要由電池供電，其中霍爾效應傳感器在主動測量模式和低功耗睡眠模式之間交替，以降低平均電流消耗。采用盡可能低功耗的感應設計至關重要，因為這些系統采用緊湊型設計并保持通電狀態，持續檢測進出警報。

門窗傳感器的操作

傳統的門窗接觸式傳感器用于在有人進入或離開樓宇或入口點處于開啟狀態時發出警報。傳感器是安防系統的重要組成部分，可讓人安心無憂。門傳感器和窗傳感器這兩個術語可互換，因為它們都屬于接觸式傳感器。通常，一維磁性開關用于識別門窗打開或關閉時磁場的變化；但是，該實現方案存在一個問題，即此類傳感器僅能指示兩種狀態之一。檢測到的 1D 磁通密度高于或低于器件的跳變點。因此，若通過使用強度足夠高的外部磁體來觸發開關的跳變點，從而篡改系統，即使門窗可能已開啟，也可能認為門窗已關閉。

此外，線性 3D 霍爾效應傳感器可用于感應所有三個方向上的準確磁通密度，使系統能夠區分門窗實際關閉時的磁性特征與試圖蒙蔽安防系統的篡改磁體。3D 霍爾效應傳感器可用于在空間受限的應用中進行開啟和關閉檢測，此類應用中的安裝位置有所不同，如圖 1 所示。圖 1 ?所示的安裝位置使門框從門上升起，這在 x 軸和 y 軸上都產生了距離的變化。

圖 1 典型的帶凸出門框的門裝式傳感器

門窗應用中的霍爾效應創新

TMAG5233、TMAG5133 和 TMAG5134 屬于德州儀器 (TI) 的單軸霍爾效應開關，可提供平面磁感應功能。與大多數傳統的霍爾效應開關不同，TMAG5233、TMAG5133 和 TMAG5134 會測量與封裝平行的磁場（垂直傳感器），而不是通過器件封裝的 Z 軸的磁場（水平傳感器）。借助可用的不同型號，用戶可以決定哪種磁采樣頻率最能夠滿足系統的采樣和功率要求。

TMAG3001 是德州儀器 (TI) 的一款三軸線性霍爾效應傳感器，具有專用中斷 (INT) 引腳，可在低功耗喚醒和睡眠模式下用作系統中斷。該器件還具有用于磁性或角度測量的可配置低功耗開關模式。TMAG3001 可用于接觸式傳感器，實現開啟和關閉檢測以及篡改檢測。超小型 WCSP 封裝可在接觸式傳感器等空間受限的應用中提供靈活的機械布置。

此外，線性 3D 霍爾效應傳感器可用于防篡改。TMAG3001 具有先進的磁場檢測功能，可以檢測 x、y 和 z 平面中的磁場，從而使系統能夠檢測傳感器何時被篡改。一旦器件檢測到篡改，系統便會向用戶發出警報。圖 2 顯示了安裝在滑動玻璃入口門上的霍爾效應傳感器的測試設置。在此測試中，一個磁體從另一側靠近門，直到 LED 熄滅，表示傳感器已檢測到篡改磁體導致的磁場變化。如圖 2 所示，在此測試中，篡改磁體能夠通過門觸發霍爾效應傳感器。

圖 2 篡改測試設置

喚醒和睡眠模式

為了降低功耗，TMAG3001 提供了喚醒和睡眠模式，在該模式下，可將器件配置為進入睡眠狀態并以特定的間隔喚醒，以便測量 x、y、z 方向或溫度數據。一旦檢測到磁性閾值交叉，器件就會將中斷信號置為有效并退出喚醒和睡眠模式，并在一段時間內進入等待狀態。在等待狀態下，最后測得的數據將存儲在相應的結果寄存器中。喚醒和睡眠時間周期可以使用預定義的間隔進行配置。如果微控制器在等待狀態下未響應中斷，則器件繼續處于喚醒和睡眠模式。如果不滿足中斷條件，器件會繼續處于喚醒和睡眠模式，并以指定的時間間隔喚醒和測量數據。下方的圖 3 顯示了一個示例，其中控制器在等待狀態期間響應中斷并將器件重新置于喚醒和睡眠模式。喚醒和睡眠模式可在空閑期間節能，這使得 TMAG3001 非常適合接觸式傳感器等低功耗應用。

圖 3 TMAG3001 通過 SCL 實現中斷

變化時喚醒的意義

此外，TMAG3001 提供的一項關鍵功能為變化時喚醒，在此模式下，器件監測磁軸之一或角度輸出的變化，并通過提供中斷來喚醒系統。為了降低接觸式傳感器等電池應用的功耗，TMAG3001 保持變化時喚醒狀態，直到檢測到中斷。當獲取到中斷響應時，該器件可配置為在待機、連續或喚醒和睡眠模式下提供變化時喚醒響應。新的傳感器測量結果將用作連續測量結果的基準閾值。圖 4 顯示了器件響應，其中器件響應 X 軸磁場。圖 5 顯示了器件響應，其中器件響應角度測量。過去，門窗傳感器會持續消耗功率來監測變化，但 TMAG3001 通過對磁場和角度測量進行相對磁限制檢查，消除了可能出現的能源效率低下問題。

圖 4 TMAG3001 通過磁軸測量進行變化時喚醒

圖 5 TMAG3001 通過角度測量進行變化時喚醒