智能门磁拆解|霍尔开关与IOT的碰撞

海明观察

描述

电子发烧友网报道(文/李诚)在疫情以前,门磁是智能家居中用于检测门窗是否关闭的一种设备,不过由于实用性、可视化能力不如摄像头,在早期发展的那几年中一直不温不火。
 
直到疫情爆发后,低功耗、实时互联的门磁,摇身一变成为了精准防疫的一把好手,并迅速火了起来。智能门磁就相当于一个贴在被隔离人员家门的电子封条,如果被隔离人员做出开门动作,设备就会通过NB-IOT或WiFi联系社区工作者上门检测,将疫情扩散的可能降至最低。
 
2(1)(1)
 
为一探智能门磁的工作原理以及内部构造,近日笔者购入了一款白牌智能门磁,并对其进行了测评以及拆解。
 
智能门磁基本功能测评
 
4
 
通过查看使用说明书得知,这是一款基于NB-IOT网络的智能门磁,其主要用于监控当前门窗的一个开关状态。当门被打开时,智能门磁会立即进行声光报警,并通过内置的NB-IOT模组与云控制系统平台建立联系,向用户拨打电话、发送短信、微信消息,告知设备当前警情。
 


设备绑定及消息推送演示
 
经过测试得知,当移除门磁条模拟开门操作时,智能门磁设备会立即进行声光报警,并且能够在1至2秒的短时间内与手机实现互联,确保通知的时效性。最先收到的是微信平台的推送,其次是电话和短信,并且这三个平台通知的内容都会明确告知触发警报的设备号,以便用户快速定位。
 
智能门磁拆解及工作原理分析
 

 
在设备固定方面,只使用了两颗螺丝以及4个固定卡扣,在设备两个外壳之间的连接处,未使用胶圈或其他粘合剂进行密封处理。因此,此款设备并不具备防水性能,不宜在户外场景使用。
 
5
 
门磁内部主要由主板和喇叭两部分构成。其中主板采用双层板的设计,首层板主要用于贴片元件的放置,底层板用于铺设与首层板存在交错的导线。
 
6(1)
 
智能门磁的主板由主控单片机、磁性霍尔开关、声光报警控制电路以及物联网通信模组四部分构成。
 
单片机为圣芯的HC89S003A-001A,它是一颗采用高速低功耗CMOS工艺设计开发的增强型8位单片机,内部有16KBytesFLASH程序存储器,256BytesIRAM+768BytesXRAM,最多18个双向I/O口,5个16位定时器/计数器,3组12位带死区控制互补PWM,1路8位PWM,2个UART,1个SPI,1个IIC,16个外部中断,16+2路12位ADC,1 个低压检测模块,四种系统工作模式和多个中断源。
 
pYYBAGLs74CAS5KpAAQO8gNm9b8173.png
 
其中,分别通过6、10、11、12四个自定义引脚与LED灯珠连接,控制发光电路的导通与关断,实现光报警。并且每颗LED灯珠均串联了一颗470Ω的镇流电阻,将电流差异最小化,规避亮度不均或大电流击穿的问题。
 
pYYBAGLs74-AJ7qnAAr_bH2pYr8349.png
 
单片机20引脚处与智能门磁的声音报警电路连接,该部分电路由一颗上拉电阻、三极管以及升压电感构成。其中,上拉电阻用于确保磁性霍尔元件检测到磁场变大时,Q2三极管处会于一个完全关断的状态,并阻断喇叭发声。只有在磁性霍尔元件检测到磁场变小时,声音报警电路方可导通,并驱动喇叭发声。
 
在声音报警电路的输出端,使用了一颗直插型三脚电感与喇叭并联。笔者起初看到这颗电感时,认为只是一颗分频电感,通过与喇叭并联的方式,在音频信号进入喇叭前将低频信号进行旁通过滤,减少高频信号的干扰。后来经过综合分析,这是一颗在报警器、蜂鸣器等应用中常用到的升压电感,具有损耗小、造价低的特点。
 

图源:霍尔微电子
 
磁性霍尔开关是门磁应用中,检测门窗开关状态的传感器,也是设备进行声光报警的触发条件,在本设备中它被放置的电路板的边缘侧,工作原理如上图所示。
 
WPS图片拼图
 
上图为智能门磁所使用到的无线通信模组,通过模组表面的信息标注以及手机管理平台显示,这是一款支持NB-IOT协议的无线通信模组,并且支持低功耗待机模式,不过具体的方案信息并未在九联科技官网进行展示。
 
通信模组左侧是一枚eSIM卡,也是一种虚拟卡,与传统SIM卡不同的是,它无需插入物理SIM卡,即可直接访问运营商所提供的网络服务,并且支持空中写卡,通过远程空中写号到芯片内部,从而达到设备绑定运营商身份识别标记的目的。
 
结语
 
通过拆解来看,这款设备并没有十分亮眼的地方,同时为了节约成本,还砍掉了可充电的设计,整体的硬件成本也不会太高。不过,在软件方面,这款设备的多平台实时推送,以及响应速度都是值得认可的。
 
具体的拆解过程,可点击下方视频观看。

打开APP阅读更多精彩内容
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容图片侵权或者其他问题,请联系本站作侵删。 侵权投诉

电子工程师必装软件(附AD封装库

值得收藏!用过都说好!

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

×
20
完善资料,
赚取积分