门磁开关原理及相关应用
门磁开关原理及相关应用
门磁开关是一种常见的安全报警装置，广泛应用于门、窗等出入口的安全监测。本文将详细介绍门磁开关的工作原理、干簧管的特性以及门磁报警器的设计方案，帮助读者深入了解这一实用的安全技术。
一、门磁开关
门磁开关主要用于探测门、窗、抽屉等是否被非法打开或移动。它由无线发射器和磁块两部分组成。
运行原理
门磁系统是一种安全报警系统，通常不易被注意到。门磁开关由两部分组成：较小的部件为永磁体，内部有一块永久磁铁，用来产生恒定的磁场；较大的是门磁主体，它内部有一个常开型的干簧管。当永磁体和干簧管靠得很近时（小于5毫米），门磁传感器处于工作守候状态；当永磁体离开干簧管一定距离后，处于常开状态。磁铁和干簧管分别安装在门框（窗框）和门扇（窗扇）里，基本上都是嵌入式安装（也有表面式安装的）。
门磁分类
- 无线门磁
- 工作原理：门磁由无线发射模块和磁块两部分组成。在无线发射模块有两个箭头处有一个“钢簧管”的元器件。当磁体与钢簧管的距离保持在1.5厘米内时，钢簧管处于断开状态；一旦磁体与钢簧管分离的距离超过1.5厘米时，钢簧管就会闭合，造成短路，报警指示灯亮的同时向主机发射报警信号。
- 无线卷闸门磁
- 工作原理：卷闸门磁由无线发射传感器、金属制磁体及金属制钢簧管三部分组成。金属制钢簧管与无线发射传感器之间采用有线连接。当金属制磁体与金属制钢簧管分离达到3厘米时，钢簧管就会闭合，造成短路，报警指示灯亮的同时报警信号输出电路即向主机发射报警信号。
- 有线门磁
- 功能：嵌入式安装更加隐蔽，感应门窗的开合，适用于木质或铝合金门窗发出有线常闭/开开关信号。
二、干簧管的工作原理
大部分门磁开关的基本原理都是基于干簧管进行工作的。市场上常见的弱电检测的磁接近开关磁感应开关，就是基于干簧管的工作原理。普通弱电开关接36伏以下电源，负载不超过10w，电流不超过0.5A，不建议直接接负载，仅作为采集信号使用，若需接负载，加接继电器使用。
干簧管的工作模式
在比较敏感的环境下使用干簧开关通常会使用磁铁来激活干簧开管，清楚的了解这一相互作用对保证传感器正常工作是非常重要的。传感器可能应用于常开模式，常闭模式或保持模式上。
- 常开模式：当有磁铁靠近干簧开关时（反之亦然）干簧片就会关闭，将磁铁移开后干簧片就会重新打开。
- 常闭模式：当有磁铁靠近磁簧开关时干簧片就会打开，将磁铁移开后干簧片就会重新关闭。
- 保持模式：干簧片可能是在常开或常闭两种状态，当有磁铁靠近干簧管时干簧片就会改变它们的形态，如果起初的形态是打开，现在就会关闭，当磁铁移开后干簧片仍会保持关闭，这时将改变了磁极性的磁铁再靠近时干簧片才会打开，将磁铁移走后干簧片仍会保持打开。此时再将磁铁的磁极反转并靠近干簧管时开关会再次关闭，而磁铁移开后仍保持关闭，于这情况下一个是保持模式传感器或是双稳态传感器。
磁场作用示意图
在磁簧开关中永久性磁铁是最常用到的，其使用方法取决于实际应用，以下是一些应用方法：
- 由前到后的动作：展示了磁铁由前向后的移动是干簧开关的状态变化。
- 旋转动作：显示了一个干簧管在磁铁做旋转动作时的状态变化。
- 环状磁铁平行移动：让干簧开关穿过环状磁铁中心显示出开闭点。
- 使用磁屏蔽片来改变磁通流：磁屏蔽经过干簧管和永久磁铁缩之间时分流了可以干扰干簧开关开合的磁力线。
- 绕轴转动：做绕轴转动的磁铁对干簧开关开合的干扰。
下图是基于干簧管应用的电路原理图。
三、门磁报警器
门磁报警器主要由报警器和磁铁两部分组成，报警器部分由集成电路及磁簧开关经引线连接。定型封装而成；磁铁部分由对应的磁场强度的磁铁封装于塑胶壳体内。当两者分开或接近至一定距离后，引起开关的开断从而感应物体位置的变化。
设计方案及其工作原理
当将磁铁和报警器靠近时，报警器不发声，而当磁铁与报警器移开时，报警器便发出响亮的报警声。将报警器主机安装于固定不动的门框上，而将带有磁铁的部件安装于移动的门上，当门关上时，磁铁与报警器主机结合在一起，不报警，而当有人进入时，必定打开门，此时门的转动带动了门上的磁铁部件，使得报警器主机与磁铁分开，报警器发出响亮的报警声。设计图如图所示：
打开电源开关SW1，报警器得电工作。当磁铁与弹簧靠得较近时，磁铁的磁场将弹簧吸向磁铁方，动、静开关片接通，系统处于预警状态。而当磁铁移开时，弹簧失去磁场，恢复到原始位置，这时动、静触点断开，起动报警，IC1收到报警信号后，经R1振荡电阻，在内部产生音频信号，经信号输出端，送入VT1，进行功率放大，放大后的音频信号经升压电感耦合，变成一个较高电压的音频信号，驱动蜂鸣器发出响亮的报警信号。