引言

随着安防系统普及率不断提高，门窗接触式传感器的创新需求也在不断增加。门窗传感器通常安装在各个门窗上，作为家庭安防系统的基础。接触式传感器是安防系统的重要组成部分，原因在于当受监控的入口点开启或关闭时，此类传感器都会向系统发出警报。过去，簧片开关因其简易性而广泛应用于接触式传感器；然而，簧片开关提供的检测场是不稳定的，这使得系统容易受到篡改，这一点与霍尔效应传感器不同。

如果在警报系统处于活动状态时打开门或窗，一旦霍尔效应传感器向主控制面板发送提醒，即可立即触发主警报。接触式传感器主要由电池供电，其中霍尔效应传感器在主动测量模式和低功耗睡眠模式之间交替，以降低平均电流消耗。采用尽可能低功耗的感应设计至关重要，因为这些系统采用紧凑型设计并保持通电状态，持续检测进出警报。

门窗传感器的操作

传统的门窗接触式传感器用于在有人进入或离开楼宇或入口点处于开启状态时发出警报。传感器是安防系统的重要组成部分，可让人安心无忧。门传感器和窗传感器这两个术语可互换，因为它们都属于接触式传感器。通常，一维磁性开关用于识别门窗打开或关闭时磁场的变化；但是，该实现方案存在一个问题，即此类传感器仅能指示两种状态之一。检测到的 1D 磁通密度高于或低于器件的跳变点。因此，若通过使用强度足够高的外部磁体来触发开关的跳变点，从而篡改系统，即使门窗可以开启，也可能认为门窗已关闭。

此外，线性 3D 霍尔效应传感器可用于感应所有三个方向上的准确磁通密度，使系统能够区分门窗实际关闭时的磁性特征与试图蒙蔽安防系统的篡改磁体。3D 霍尔效应传感器可用于在空间受限的应用中进行开启和关闭检测，此类应用中的安装位置有所不同，如图 1 所示。图 1 ‌所示的安装位置使门框从门上升起，这在 x 轴和 y 轴上都产生了距离的变化。

图 1 典型的带凸出门框的门装式传感器

门窗应用中的霍尔效应创新

TMAG3001 是德州仪器 (TI) 的一款三轴线性霍尔效应传感器，具有专用中断 (INT) 引脚，可在低功耗唤醒和睡眠模式下用作系统中断。该器件还具有用于磁性或角度测量的可配置低功耗开关模式。TMAG3001 可用于接触式传感器，实现开启和关闭检测以及篡改检测。超小型 WCSP 封装可在接触式传感器等空间受限的应用中提供灵活的机械布置。

此外，线性 3D 霍尔效应传感器可用于防篡改。TMAG3001 具有先进的磁场检测功能，可以检测 x、y 和 z 平面中的磁场，从而使系统能够检测传感器何时被篡改。一旦器件检测到篡改，系统便会向用户发出警报。图 2 显示了安装在滑动玻璃入口门上的霍尔效应传感器的测试设置。在此测试中，一个磁体从另一侧靠近门，直到 LED 熄灭，表示传感器已检测到篡改磁体导致的磁场变化。如下所示，在此测试中，篡改磁体能够通过门触发霍尔效应传感器。

图 2 篡改测试设置

唤醒和睡眠模式

为了降低功耗，TMAG3001 提供了唤醒和睡眠模式，在该模式下，可将器件配置为进入睡眠状态并以特定的间隔唤醒，以便测量 x、y、z 方向或温度数据。一旦检测到磁性阈值交叉，器件就会将中断信号置为有效并退出唤醒和睡眠模式，并在一段时间内进入等待状态。在等待状态下，最后测得的数据将存储在相应的结果寄存器中。唤醒和睡眠时间周期可以使用预定义的间隔进行配置。如果微控制器在等待状态下未响应中断，则器件继续处于唤醒和睡眠模式。如果不满足中断条件，器件将继续处于唤醒和睡眠模式，并以指定的时间间隔唤醒和测量数据。下方的图 3 显示了一个示例，其中控制器在等待状态期间响应中断并将器件重新置于唤醒和睡眠模式。唤醒和睡眠模式可在空闲期间节能，这使得 TMAG3001 非常适合接触式传感器等低功耗应用。

图 3 TMAG3001 通过 SCL 实现中断

变化时唤醒的意义

此外，TMAG3001 提供的一项关键功能为变化时唤醒，在此模式下，器件监测磁轴之一或角度输出的变化，并通过提供中断来唤醒系统。为了降低接触式传感器等电池应用的功耗，TMAG3001 保持变化时唤醒状态，直到检测到中断。当获取到中断响应时，该器件可配置为在待机、连续或唤醒和睡眠模式下提供变化时唤醒响应。新的传感器测量结果将用作连续测量结果的基准阈值。图 4 显示了器件响应，其中器件响应 X 轴磁场。图 5 显示了器件响应，其中器件响应角度测量。过去，门窗传感器会持续消耗功率来监测变化，但 TMAG3001 通过对磁场和角度测量进行相对磁限制检查，消除了可能出现的能源效率低下问题。

图 4 TMAG3001 通过磁轴测量进行变化时唤醒

图 5 TMAG3001 通过角度测量进行变化时唤醒