【应用】霍尔传感器Si7210在无线门磁传感器中的应用，为智能家居、安防系统提供方案

时间： 2019-10-01 来源：世强

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门磁传感器是智能家居安防系统中重要的一环，用来探测门、窗、抽屉等是否被非法打开或移动，分为无线门磁、无线卷闸门磁、有线门磁三种。由世强代理的SILICON LABS 霍尔传感器 Si7210成功应用于无线门磁传感器，本文主要介绍无线门磁传感器的设计方法。

门磁传感器框图

Si7210简介

Silicon Labs 的 Si7210 霍尔传感器结合了斩波稳定型霍尔元件以及低噪声模拟放大器、13位 AD转换器和 1 个 I2C 接口。

与现有霍尔效应传感器相比，Si7210 产品系列具有行业领先的灵敏度，使传感器能够在较大气隙和较小磁体条件下使用。集成的 13 位高精度 ADC 可以实现高输出线性度，在极低噪声环境下达到最高的测量精度。

Si7210 产品系列支持双向 I2C 接口，该接口可以提供霍尔效应传感器操作点和释放点的完整配置，用户可以可以通过该 I2C 接口读取 13 位磁场强度。

Si7210主要参数

●供电电压1.71V至5.5V，适用于电池供电和USB供电，本方案采用1颗CR2电池供电，电池电压为3V

●睡眠模式电流消耗低至50nA，非常适用于电池供电的应用场景

●在3V电压下，实测正常工作模式电流消耗约5mA

●满量程可调，标准量程为±20mT和±200mT（因型号而异）

●13位ADC，带温度补偿和失调漂移补偿功能

●不仅能测磁感应强度，还能测试温度，精度达到1%

●两款封装SOT-23和DFN-8供选择，适合应用于狭小的空间

●I2C通信只需要两根通信线，方便易用，节省宝贵的MCU端口

项目背景介绍

开发一款使用电池供电的无线门磁传感器，主要参数如下：
①感应磁铁动作距离20mm（磁铁距离霍尔IC小于20mm判定为关门），释放距离为25mm~35mm（磁铁距离霍尔IC大于该距离判定为开门）

②使用Zwave无线通讯协议，最大距离40m

③待机功耗小于10uA

系统框图

应用场景简介

主要硬件模块

①输入端电路

Q1作用：防止电池反接

FR1作用：可恢复保险丝，在负载短路的情况下起保护作用

D2作用：TVS，增强电路抗ESD性能

②霍尔传感电路

Si7210的外围电路较简单，5脚为霍尔传感信号输出脚，1脚和3脚为I2C通讯端口，2脚和4脚分别为GND和VDD。

门磁传感器实测波形

设计总结

①Si7210能够分辨低至0.00125mT的磁感应强度，在给定磁铁的条件下，可以通过测量到的磁感应强度来计算磁铁距离霍尔传感器的位置

②对于不需要计算磁铁位置的场合，例如只需要知道“有磁铁靠近”和“没有磁铁靠近”，可以通过检测5脚的输出电平来判断

③为保证一致性，门磁传感器出厂前建议进行校准，将校准数据写入EEPROM

④设计过程中，关于无线通讯协议的选择

该方案选择Silicon Labs（芯科）的Zwave 700模块ZGM130S，在功耗方面略高于Zigbee，但是传输距离比Zigbee远

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