スイッチを使用してデッドボルトの位置を検出するには、磁石をセンター シャフトを中心に回転させるのが 1 つの方法です。これにより、ホール効果スイッチを配置して、デッドボルトが解錠位置にあるか施錠位置にあるかを判定できます。これらのスイッチは、ロックが右開きドアと左開きドアのどちらに取り付けられているかを判定するように配置することもできます。

図 2-1 ホール効果スイッチの実装例

この例では、磁石がセンター シャフトを中心に回転するときに、デッドボルトの回転位置を決定する 3 つのスイッチがあります。中央のスイッチは、デッドボルトが完全に開いているかどうかを判定するのに使用し、2 つのエンド スイッチ (1 つは左開きドア設置用、もう 1 つは右開きドア設置用) は、デッドボルトが完全に閉じているかどうかを判定するのに使用できます。これにより、ロックがどんなドアに取り付けられていても、デッドボルトの位置を検出できます。図 2-2 に、磁界がこの経路に沿って移動する際の磁石の磁界と、スイッチのデジタル出力の例を示します。BZ1、Bz2、Bz3 の各ラインは各センサの磁界強度であり、D1、D2、D3 の各ラインはセンサの Bop に基づくデジタル出力です。このグラフでは、デバイスの小さな Brp によるデバイス ヒステリシスは考慮されていないため、スイッチが両方向でオンになった場合のみを示しています。

図 2-2 ホール効果センサ、ギャップ 2mm - 1/8 インチ磁石 1 個

このシミュレーションでは、標準的な磁気スレッショルド 3mT の DRV5032FB の使用を想定しています。ただし、パッケージのマーキング面と平行な磁界を検出する面内ホール効果スイッチが必要な場合は、TMAG5233、TMAG5133 または TMAG5134 が候補となります。センサは磁石の端から 2mm 離れた場所に配置されており、検出された磁界で 12mT のピークが得られます。各スイッチの機械的誤差は、磁石とセンサの距離を変更するか、スレッショルドの異なるデバイスを使用して調整できます。距離を広げると、図 2-3 に示すように、スイッチが磁石を検出するときの許容誤差が小さくなります。

図 2-3 ホール効果センサ、ギャップ 4mm - 1/8 インチ磁石 1 個

この実装では 3 個のスイッチしか使用していませんが、スイッチを追加したり、スイッチの配置を変更したりすると、デッドボルトの位置に関する追加情報が得られます。上記のシミュレーションで使用した磁石は、直径 1/16 インチ、1/8 インチ厚の N52 バー磁石です。これより大きな磁石を使用すると、磁界強度が大きくなり、回転動作に対してスイッチをより早くオンにすることができます。たとえば、1/4 インチ厚の類似のバー磁石を使用し、磁石の端とセンサの距離を 2mm にすると、以下のような結果が得られます。

図 2-4 ホール効果センサ、ギャップ 2mm - 1/4 インチ磁石 1 個

新しいピーク磁界は約 13.3mT です。この増加はそれほど大きくはありませんが、センサ出力がトリガされるときの角度範囲も広くなります。このアプリケーション用に磁石を選択する場合、システムで利用可能なスペースが大きく影響する可能性がありますが、望ましい許容誤差などの要因を考慮し、センサの磁石スレッショルドと比較する必要があります。

ホール スイッチは、低消費電力および低コストで実装できます。前述の DRV5032FB は 1µA 未満で動作できるため、このアプリケーションでバッテリ寿命を維持できます。この設計を代替するのは、面内ホール効果スイッチであるTMAG5233、TMAG5133 または TMAG5134 です。これらのスイッチはオムニポーラ磁気応答を備えており、デバイスはパッケージのマーキング面に水平な N 極と S 極の両方に反応できます。TMAG5233 は業界標準の SOT-23 パッケージで供給され、5Hz および 40Hz のデューティ サイクル オプションが用意されています。TMAG5133 は業界標準の X1LGA パッケージで供給されます。TMAG5134 は業界標準の X1LGA および SOT-23 の両パッケージで供給されます。

また、ホール センサの製品寿命は、リード付きスイッチよりも長くなっています。リード付きスイッチとホール センサの比較の詳細については、『リード スイッチを テキサス・インスツルメンツのホール効果センサとリニア 3D ホール効果センサに置き換える』アプリケーション ノートを参照してください。