現在の世界では、IoT とホーム・セキュリティの交差から、さまざまなホーム・セキュリティ・ソリューションが生まれています。その最先端の 1 つはドア・センサと窓センサで、通常はリード・スイッチを使用して特定の場所での開閉イベントを検出します。このレポートでは、リード・スイッチに代わる方法として、ホール効果スイッチおよび 3D ホール効果センサという 2 つの検出ソリューションを紹介し、それらのソリューションによって設計を改良する方法について解説します。このドキュメントでは、リード・スイッチ、低消費電力のホール効果スイッチ DRV5032、および TMAG5170 の性能を比較します。TMAG5170 は 3D ホール効果センサで、3 軸のリニア出力があるため、リード・スイッチやホール効果スイッチよりも改ざん検出機能が強化され、機械的な柔軟性が増し、バイナリ出力が改良されています。また、このアプリケーション・ノートでは、3 種類のデバイスすべての性能と改ざんの受けやすさを評価し、それぞれの長所と短所を示します。
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ドアや窓のセンサは、あらゆるホーム・セキュリティ・システムのバックボーンとなるもので、家庭なオフィスでどのドアと窓が開いており、どれが閉じているかの監視を目的としています。これらのデバイスの大半はバッテリで動作し、ドアや窓が開いている / 閉じているかどうかに関する情報を、メイン・セキュリティ・システムのハブに通知します。アラームがオンのときにドアや窓が開いたり、破られたりするイベントが発生した場合、センサはメイン制御パネルにアラート信号を送信し、メイン・アラームを直ちにトリガします。
ドアや窓のセンサの内部動作を詳しく調べると、このデバイスの機能と明らかに不可分なデバイス、すなわち強磁性感度を持つデバイスが存在することが分かります。単純なリード・スイッチやホール効果センサも使用できますが、設計でどちらを、どのような理由で使用すべきでしょうか。
このドキュメントの以後のセクションでは、一般的なリード・スイッチ、DRV5032、TMAG5170 の概要について説明し、性能や改ざんの受けやすさという観点から、テストと結果に基づいて比較します。
リード・スイッチは、現在のドアや窓のセンサに最も一般的に使用されている部品の 1 つでしょう。このスイッチは本質的に、ガラス管に強磁性材料で構成された 2 枚の小さなブレードを入れ、不活性ガスを注入したものです。これらのデバイスには、N.O. (通常オープン) と N.C. (通常クローズ) の構成がありますが、ビル・セキュリティ業界の多くで最も一般的に使用されるのは、通常オープンの接点です。一般的なリード・スイッチと、アプリケーションに適した方法でスイッチを活用する単純な回路を、図 2-1 に示します。
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また、製造後にリード・スイッチの使用に関して問題が発生する可能性もあります。主要な懸念の 1 つは、リード・スイッチの寿命が限られていることです。このデバイスは機械的性質を持つため、物理スイッチの自然な摩耗や破損により、デバイスの寿命が制限されます。
もう 1 つの問題は、使用するペリフェラル回路によって異なるリード・スイッチの消費電力です。スイッチがオープンのとき、スイッチがソース電圧にプルアップされると、このプルアップ・ネットワークに関連して電流が発生します。他の構成では、スイッチがクローズのとき、プルダウンまたはプルアップ抵抗をわずかな電流が通過します。ただし、この消費電力を最小化するために使用できる構成もあります。このような構成を次に示します。