電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠(chéng)）在疫情以前，門磁是智能家居中用于檢測(cè)門窗是否關(guān)閉的一種設(shè)備，不過由于實(shí)用性、可視化能力不如攝像頭，在早期發(fā)展的那幾年中一直不溫不火。

直到疫情爆發(fā)后，低功耗、實(shí)時(shí)互聯(lián)的門磁，搖身一變成為了精準(zhǔn)防疫的一把好手，并迅速火了起來。智能門磁就相當(dāng)于一個(gè)貼在被隔離人員家門的電子封條，如果被隔離人員做出開門動(dòng)作，設(shè)備就會(huì)通過NB-IOT或WiFi聯(lián)系社區(qū)工作者上門檢測(cè)，將疫情擴(kuò)散的可能降至最低。



為一探智能門磁的工作原理以及內(nèi)部構(gòu)造，近日筆者購(gòu)入了一款白牌智能門磁，并對(duì)其進(jìn)行了測(cè)評(píng)以及拆解。

智能門磁基本功能測(cè)評(píng)



通過查看使用說明書得知，這是一款基于NB-IOT網(wǎng)絡(luò)的智能門磁，其主要用于監(jiān)控當(dāng)前門窗的一個(gè)開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)門被打開時(shí)，智能門磁會(huì)立即進(jìn)行聲光報(bào)警，并通過內(nèi)置的NB-IOT模組與云控制系統(tǒng)平臺(tái)建立聯(lián)系，向用戶撥打電話、發(fā)送短信、微信消息，告知設(shè)備當(dāng)前警情。

經(jīng)過測(cè)試得知，當(dāng)移除門磁條模擬開門操作時(shí)，智能門磁設(shè)備會(huì)立即進(jìn)行聲光報(bào)警，并且能夠在1至2秒的短時(shí)間內(nèi)與手機(jī)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，確保通知的時(shí)效性。最先收到的是微信平臺(tái)的推送，其次是電話和短信，并且這三個(gè)平臺(tái)通知的內(nèi)容都會(huì)明確告知觸發(fā)警報(bào)的設(shè)備號(hào)，以便用戶快速定位。

智能門磁拆解及工作原理分析



在設(shè)備固定方面，只使用了兩顆螺絲以及4個(gè)固定卡扣，在設(shè)備兩個(gè)外殼之間的連接處，未使用膠圈或其他粘合劑進(jìn)行密封處理。因此，此款設(shè)備并不具備防水性能，不宜在戶外場(chǎng)景使用。



門磁內(nèi)部主要由主板和喇叭兩部分構(gòu)成。其中主板采用雙層板的設(shè)計(jì)，首層板主要用于貼片元件的放置，底層板用于鋪設(shè)與首層板存在交錯(cuò)的導(dǎo)線。



智能門磁的主板由主控單片機(jī)、磁性霍爾開關(guān)、聲光報(bào)警控制電路以及物聯(lián)網(wǎng)通信模組四部分構(gòu)成。

單片機(jī)為圣芯的HC89S003A-001A，它是一顆采用高速低功耗CMOS工藝設(shè)計(jì)開發(fā)的增強(qiáng)型8位單片機(jī)，內(nèi)部有16KBytesFLASH程序存儲(chǔ)器，256BytesIRAM+768BytesXRAM，最多18個(gè)雙向I/O口，5個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，3組12位帶死區(qū)控制互補(bǔ)PWM，1路8位PWM，2個(gè)UART，1個(gè)SPI，1個(gè)IIC，16個(gè)外部中斷，16+2路12位ADC，1 個(gè)低壓檢測(cè)模塊，四種系統(tǒng)工作模式和多個(gè)中斷源。



其中，分別通過6、10、11、12四個(gè)自定義引腳與LED燈珠連接，控制發(fā)光電路的導(dǎo)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)光報(bào)警。并且每顆LED燈珠均串聯(lián)了一顆470Ω的鎮(zhèn)流電阻，將電流差異最小化，規(guī)避亮度不均或大電流擊穿的問題。



單片機(jī)20引腳處與智能門磁的聲音報(bào)警電路連接，該部分電路由一顆上拉電阻、三極管以及升壓電感構(gòu)成。其中，上拉電阻用于確保磁性霍爾元件檢測(cè)到磁場(chǎng)變大時(shí)，Q2三極管處會(huì)于一個(gè)完全關(guān)斷的狀態(tài)，并阻斷喇叭發(fā)聲。只有在磁性霍爾元件檢測(cè)到磁場(chǎng)變小時(shí)，聲音報(bào)警電路方可導(dǎo)通，并驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲。

在聲音報(bào)警電路的輸出端，使用了一顆直插型三腳電感與喇叭并聯(lián)。筆者起初看到這顆電感時(shí)，認(rèn)為只是一顆分頻電感，通過與喇叭并聯(lián)的方式，在音頻信號(hào)進(jìn)入喇叭前將低頻信號(hào)進(jìn)行旁通過濾，減少高頻信號(hào)的干擾。后來經(jīng)過綜合分析，這是一顆在報(bào)警器、蜂鳴器等應(yīng)用中常用到的升壓電感，具有損耗小、造價(jià)低的特點(diǎn)。

磁性霍爾開關(guān)是門磁應(yīng)用中，檢測(cè)門窗開關(guān)狀態(tài)的傳感器，也是設(shè)備進(jìn)行聲光報(bào)警的觸發(fā)條件，在本設(shè)備中它被放置的電路板的邊緣側(cè)，工作原理如上圖所示。



上圖為智能門磁所使用到的無線通信模組，通過模組表面的信息標(biāo)注以及手機(jī)管理平臺(tái)顯示，這是一款支持NB-IOT協(xié)議的無線通信模組，并且支持低功耗待機(jī)模式，不過具體的方案信息并未在九聯(lián)科技官網(wǎng)進(jìn)行展示。

通信模組左側(cè)是一枚eSIM卡，也是一種虛擬卡，與傳統(tǒng)SIM卡不同的是，它無需插入物理SIM卡，即可直接訪問運(yùn)營(yíng)商所提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并且支持空中寫卡，通過遠(yuǎn)程空中寫號(hào)到芯片內(nèi)部，從而達(dá)到設(shè)備綁定運(yùn)營(yíng)商身份識(shí)別標(biāo)記的目的。

結(jié)語

通過拆解來看，這款設(shè)備并沒有十分亮眼的地方，同時(shí)為了節(jié)約成本，還砍掉了可充電的設(shè)計(jì)，整體的硬件成本也不會(huì)太高。不過，在軟件方面，這款設(shè)備的多平臺(tái)實(shí)時(shí)推送，以及響應(yīng)速度都是值得認(rèn)可的。

具體的拆解過程，可點(diǎn)擊下方視頻觀看。