本申请涉及位置探测器。更具体地，本申请涉及这样的探测器，其可用于探测门和窗从关闭位置到部分或完全打开位置的移位并且产生该移位的指示，该指示能够被传输到区域监视系统。
背景技术：
区域安全监视系统通常包含监视门和窗的打开/关闭状态的探测器。大多数已知的非接触门窗探测器由安装在门或窗上的磁体以及在门框或窗框上安装的壳体中的簧片开关组成。这类探测器通常称为“磁接触件”。与磁体/簧片开关组合有关的问题在于感测范围（这对元件之间的间隙）在标准磁接触件的情况下局限于1/2至1英寸，而在所述设计包括门上的非常大/昂贵的磁体和/或传感器壳体中的“帮助磁体”的情况下局限于高至3英寸。这些间隙仅仅适用于非铁磁材料（木头）。当安装在诸如钢的铁磁材料上时，对于大多数传感器而言，间隙降低到所述的1/2。这意味着目前在行业中对于钢可获得的最大间隙在1.5英寸的量级。
用户可能希望在钢上实现大于1.5英寸以及高达4英寸的间隙。他们希望将门探测器安装在周围篱笆、货棚和水池栅门上。这些门具有大间隙并且门和框通常由钢制成。而且，当这些通常是室外探测器时，用户可能希望这些是无线的并且在五年内不需要更换电池。
另外，给定的磁接触件（磁体/簧片开关对）将具有特定距离，在该特定距离处，探测器将会指示门是打开的。这样单元没有调节能力。因此，如果安装者希望将一些门和窗设置成在小间隙时发出警报并且希望将诸如水池栅门的其它门和窗设置成用于大间隙，则他必须携带两种不同的产品。用户可能希望能够在微小的现场调节且优选地没有传感器处的物理调节的情况下将门窗探测器设置成用于小间隙和大间隙。
高安全性（防挫败）磁致动接触件在入侵安全性市场中已经存在多年了。这些通常是磁平衡接触件的形式，其中，开关壳体包含多个C形簧片开关和多个磁体。当不存在安装于门的磁体组件时，壳体中的每个簧片开关被壳体中的对应磁体致动。当安装于门的磁体组件（其包含多个磁体）来到适当位置时，每个簧片开关处的磁场被抵消（被平衡），从而允许每个簧片处于非致动状态。如果安装于门的磁体组件变得太近或太远，则开关壳体中的至少一个簧片开关将会进行致动，导致发出警报。这类开关的制造是高度劳动密集的，因为由于公差的缘故，必须反复修改磁体和簧片开关的位置以使得刚好“平衡”。在已知的产品中，其中一个问题在于安装者必须非常小心来精确地设置开关壳体和磁体壳体之间的间隙。过小或过大，开关都将会发出警报。尽管非常难以挫败，但熟悉该设计且配备有相同的门安装式磁体组件的人的确有可能挫败高安全性接触件。这需要大量的尝试，但这的确可以做到。高端市场、银行、核设施、军用承包商以及军队要求能够实际上防挫败的接触件。
大多数专业的安全产品制造商努力使得它们的产品满足由政府认证机构颁布的标准中所设定的要求。对于在美国销售的接触件的要求颁布在UL 634中。对于在欧洲销售的接触件的要求涵盖在EN50131-2-6中。对于各自标准中的最高等级和水平的接触件设定的这些要求意图提供充分的安全保护来抵御入侵者，所述入侵者被假定为高智能的、在探测器设计方面高度熟练的并且已经尝试来挫败类似的产品。通过了这些要求的产品意图用于高安全性设施中，例如军用和核设施。在2007年10月，UL颁布了对于更高等级的高安全性接触件的要求，即UL 634水平2。针对水平2的该要求指明了对于传感器的许多越来越复杂的攻击，而那时的市场上的高安全性接触件可能不会遇到这些攻击。在2008年9月，欧洲在EN50131-2-6中颁布了针对4个等级的磁致动开关的要求，等级1具有最不严格的要求而等级4是最严格的。Honeywell 968XTP被认证为满足第二高的等级（即等级3）的要求，但不满足最高等级（即等级4）的要求。所述要求指出等级4的开关产品必须具有最少8对匹配编码的开关/门磁体，其中，给定的开关组件仅能与至少8个不同磁体中的一个工作。
在使用已有方式的情况下，这意味着最少8个不同的SKU用于一个型号。生产具有8个匹配编码对的生产线可能是极度劳动密集的。另外，将要单独与8个匹配编码对工作的产品的部件数量可能显著地增加，以考虑满足该要求所需的额外磁体和簧片。
附图说明
图1是根据本文的探测器的透视图；
图1A是图1的探测器的一部分的放大图；
图1B是图1的探测器的一部分的方框图；
图2是流程图，示出了从图1中的探测器获得的处理信息的方面；
图3是根据本文的另一探测器的透视图；
图3A示出了图3的实施例的其它方面；并且
图4A-4D一起示出了根据本文的另一方法的方面，其中，图4B-1示出了多个壳体，每个壳体包括随机取向的磁体，并且图4B-2是图4B-1的两个球和磁体的放大视图。
具体实施方式
虽然所公开的实施例可采取许多不同的形式，但本文的特定实施例在附图中示出并且将要在本文中被详细描述，应理解，本公开应当被认为是本文的原理的例证以及实施该原理的最佳模式并且不意图将本文的权利要求限制到所述的特定实施例。
本文的实施例有利地采用了高灵敏度低电流引出磁力计来感测本地的但移位的磁体的运动。在一个方面中，一个传感器可用于探测从零到期望的大间隙的间隙。在进一步的方面中，可在两个或更多个警报环路上传输信号，其中，对于一个环路设置大间隙阈值，例如6”间隙，并且将会对于另一个环路设置小间隙，例如1”间隙。安装者可决定各安全控制面板将要作用在哪个环路上。因此，本发明解决了最终安装者使用一个传感器来用于大或小间隙工作而不需要在传感器处进行调节的问题。
在另一方面，探测器可包括控制电路，该控制电路例如用ASIC或可编程微控制器或可编程处理器来实施。电路可包含针对低灵敏度报告环路（环路1）和高灵敏度报告环路（环路2）的磁场阈值，低灵敏度报告环路可相当于在例如1英寸的距离处的门/窗磁体，高灵敏度报告环路可相当于在例如6英寸的距离处的门/窗磁体。
在本文的实施例中，电路可以以足以防止入侵者打开门、进入并且关闭门的频率来执行以下操作。操作的频率可以是每秒至少3次来防止这一点。尽管在有线传感器中可以使用显著更高的频率，但无线传感器将会使用确保探测而同时最大化电池寿命的较低频率。电路可监视由磁力计报告的场强。其可将场强与环路1的高阈值设置和环路2的低阈值设置进行比较。
如果场强高于环路1和环路2两者的阈值设置，则电路将会把环路1和环路2两者的状态标记均设置为正常，指示无警报状态，因为磁体处于两个环路的最大间隙内。如果场强低于环路1的高阈值设置并且高于环路2的低阈值设置，则电路为环路2状态设置正常的标记，并且向警报系统控制面板发送信号，指示环路1处于警报且环路2是正常的。如果场强低于两个环路的阈值设置，则电路向面板发送信号，指示环路1和环路2两者均处于警报。
在另一实施例中，高灵敏度3轴磁力计和控制电路可被包括在可安装于门框的探测器组件中，并且随机取向的磁体可被包括在可安装于门的磁体壳体中。3轴磁力计将会输出所感测到的存在于传感器处的磁通量矢量的X、Y和Z分量。该矢量的大部分由随机取向的磁体产生。
在安装期间，电路将会学习当门关闭且磁体就位时每个磁矢量分量的幅度和方向（+或－）。控制电路然后将会向这些矢量分量值中的每一个分配工厂加载的公差带。如果矢量值处于可允许带之外，则探测器组件发出警报。
为了满足EN等级4的要求，探测器组件能够现场可编程以与独特的磁体组件一起工作。需要至少8个不同的磁体组件来符合这些要求。该实施例的具体优点在于可将一个小且便宜的磁体构造成产生无限数量的不同的磁体组件。可通过改变每个磁体组件中的磁体的取向来实现该结果。
磁体可被封闭在塑料球中并且放置在壳体中，该壳体包含凹陷以放置该壳体。在磁体和球壳的组装期间，完成的球组件被扔到箱中，没有给定的取向。在接下来的组装站，球掉入磁体壳体部件的凹陷中，在附件中，磁体壳体部件被称为“载体”。所得到的磁体和球的取向将会是完全随机的。现在，这样就达到了对于最少8个不同编码的EN标准，并且实际上导致无限数量的独特磁体组件。
由于传感器将会“学习”每个磁体组件在安装时的独特磁矢量，安装者在安装期间将不会被限制于紧间隙公差。任何被带到传感器附近的外来磁体将会迫使磁场矢量分量（X、Y或Z）中的至少一个移动到超过其所允许的边界，从而导致警报。
对于在挫败平衡磁开关领域有经验的人来说，挫败本发明将会是极度困难的，即使他具有完全相同的磁体组件。然而，由于没有两个磁体组件会是完全相同的，因此这个人不可能挫败本发明。作为额外的特征，可在球上形成小凸起（boss）或者将小凸起附接到球，例如直径1 mm且1 mm高，与磁体轴线对准。这可防止磁体被直接与磁力计轴线X、Y或Z之一对准，从而确保磁矢量在3个磁力计感测轴线中的至少2个上具有显著的分量。
在已经将探测器组件和磁体组件分别组装在例如门和框上之后，并且在门关闭的情况下，探测器组件将会“学习”在该安全构造中存在于磁力计处的磁场矢量。确保该门是关闭的，安装者可将电线连接到面板并且施加电力。传感器将会验证至少一个轴线（X、Y或Z）上的磁力计输出超过750豪高斯并且所有轴线上的值是稳定的。然后，传感器将会记录X、Y或Z的值并且为每个轴线建立警报点。
如果任何轴线的值超过其警报点，则传感器将会通过打开警报继电器来发出警报信号。在通电时，传感器将会通过验证至少一个磁矢量分量值超过750豪高斯来确认存在门磁体。这是为了确保在不存在门磁体的情况下传感器未被设置到地球磁场。
许多人不知道，在北美和欧洲的所有地方，地球磁场矢量的竖直分量强于水平分量。地球磁场的强度在世界各个地方显著变化。我们必须确保本发明在所有地方均能工作。在有人居住的地球表面上的地球的最大磁场强度出现在澳大利亚南部的霍巴特。强度是620豪高斯，其中，竖直分量是592豪高斯且水平分量是186豪高斯。绝对最大值出现在靠近澳大利亚的南极洲海岸的位置处，其值为660豪高斯。通过将传感器最小值设置为750豪高斯作为记录门关闭值的条件，我们确保传感器不会错误地在门打开的情况下设置地球磁场的值。
图1-1B示出了探测器10的方面。探测器10包括探测器组件10a和磁体组件10b。组件10a可例如安装在固定物体上，例如门或窗框F。组件10b可安装在可移动构件上，例如门或窗D。其他布置也在本文的范围内。
组件10a可包括空心壳体12a，其被基座12b封闭。组件10a被由基座12b所承载的电池14a供能。例如，电池被电池端子包围，电池端子被安装到印刷电路板14b（PCB），PCB安装在壳体12a中并且一旦基座被安装，则基座阻止电池的移动。印刷电路板14b承载磁力计14c，磁力计14c联接到控制电路，控制电路可包括可编程处理器或控制器14d以及可执行控制程序或软件14e，图1B最佳示出。
壳体12a还可承载无线收发器14f，无线收发器14f联接到控制电路14d以便经由介质M与移位的警报系统控制面板S无线地通信。任选的防拆开关（tamper switch）14g可联接到控制电路14d。
磁力计14c可用多种可商购的低成本集成电路之一来实施，例如来自MultiDimension Technology有限公司的单轴线芯片MMLP57H、来自Honeywell International公司的多轴线芯片HMC5983、或者来自Freescale的多轴线芯片MAG3110，均不构成限制。本领域技术人员将会理解多种可编程处理器可与任意上述传感器一起使用，而不偏离本文的精神和范围。
组件10b包括壳体16a，壳体16a承载选择性取向的磁体16b。例如，磁体16b在图1中被示出为取向成垂直于间隙方向。本领域技术人员将会理解磁体16b可呈现多种形状和相对于磁力计的取向，而不偏离本文的精神和范围。
如上面讨论的，组件10a基于来自磁力计14c的实时信号向系统S传输测定，指示门或窗D相对于框F从关闭位置移动到打开位置。在一个方面，磁力计14c可被实施为如上所述的单轴线芯片MMLP57H。还将会理解的是，其他布置也在本文的精神和范围内。
响应于来自传感器14c的信号，处理电路14d可根据间隙大小作出测定并且将该测定的标记传输到系统D。图2示出了双环路示例性处理过程100。
在本文的实施例中，电路14d可每秒3次或更多次地执行图2中所示的操作。电路14d可监视由磁力计14c报告的场强。其可在104处将场强与环路2的阈值设置进行比较，并且如果信号超过该阈值，则其可在106处相对于环路1的阈值设置来评估该信号。如果低于环路1阈值，则可在108处传输环路1警报并且可将环路2标记设置为安全。替代地，如果在104处信号低于环路2阈值，则可在110处在环路1、2两者上设置警报。
图3、3A和4A-4D示出了高安全性探测器30的方面。探测器30包括探测器组件30a和磁体组件30b。组件30a可例如安装在门框F上。组件30b可安装在可移动物体上，例如门D。
组件30a可包括空心壳体32a。组件30a经由电缆C被供能，电缆C将探测器30联接到系统S。在类似于图1所示的替代实施例中，组件30a可由电池供能。印刷电路板34b承载磁力计34c，磁力计34c联接到控制电路34d，控制电路34d可包括可编程处理器或控制器以及可执行控制程序或软件，例如如图1B所示。
壳体32a还可承载驱动/接收电路，包括联接到控制电路的行尾电阻器和变阻器34-1、34-2。防拆开关34g可联接到控制电路34d。
图3A示出了与随机取向磁体一起使用多轴线磁力计的各种有利方面。在随机取向的情况下，入侵者面对的问题是尝试复制出独特的取向和幅度，这使得诸如探测器30的探测器显著地更加防挫败。
图4A-4D示出了制造方法200的方面，制造方法200生产可用于提供探测器30中的安全性的随机取向磁体36b。图4A示出了在球形壳体40a、b中组装磁体36b。如图4B-1所示，多个载体C1……Cn可承载多个壳体40-I，每个壳体包括随机取向的磁体，例如磁体36b。
如图4C中，具有相关联的磁体的每个载体Ci（例如40-I）可被插入壳体36a中。如图4D中，可用环氧树脂或其他化合物罐封各自的壳体、载体和磁体，以固定各自磁体的取向，例如40-i。
一旦被罐封，则不能从视觉上来确定磁体的取向。因此，这使得入侵者非常难以甚至不可能获得具有与各自探测器中的相同的磁取向的磁体。
如图4B-2所示，凸起42可被添加到每个各自的球（例如40-I）以防止各自的磁体（例如36b）与各自磁力计（例如34c）的X、Y或Z轴线对准。
将会从以上描述看出可在不偏离本发明的精神和范围的情况下实现多种变形和修改。将会理解的是，不意图并且不应推断关于本文所示特定设备的限制。当然，所附权利要求意图覆盖落入权利要求范围内的所有此类修改。
此外，图中所示的逻辑流不要求所示的特定顺序或者序列顺序来实现期望结果。可提供其他步骤，或者可从所述的流取消一些步骤，并且可将其他部件添加到所述实施例或者从所述实施例去除其他部件。