智能和綠色建筑

雖然在辦公室、醫(yī)院、學(xué)校和工廠中發(fā)生了許多智能事情，但此類商業(yè)建筑往往不是很智能。因此，在解決能源效率、追蹤資源和改善照明方面，幾乎沒有數(shù)據(jù)可以作為決策的依據(jù)，也沒有太多的自動化方式來采取任何學(xué)習(xí)行動。但是，由于大約三分之一的歐盟溫室氣體排放與商業(yè)建筑有關(guān)（歐洲環(huán)境署）以及降低維護(hù)成本和改善建筑管理的壓力，智能建筑和照明解決方案的采用正在增長。

出于顯而易見的原因，新建筑中的部署得到了簡化，其中必要的電纜和連接，以及最先進(jìn)的照明和架構(gòu)，都在繪圖板上定義。但是，由于擁有大量現(xiàn)有財產(chǎn)，也可以進(jìn)行改造，從而有助于節(jié)約能源和成本。

雖然大量智能建筑解決方案定期出現(xiàn)，但長期支持、強(qiáng)大的供應(yīng)商基礎(chǔ)和強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)施至關(guān)重要，尤其是對于需要在未來十年或兩年內(nèi)交付的系統(tǒng)。KNX 協(xié)會提供智能建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，擁有 500 家制造商和 8,000 種認(rèn)證產(chǎn)品，并在全球范圍內(nèi)成功部署了一長串。得益于 onsemi 的 NCN5140 評估板，為開關(guān)應(yīng)用提供了一個極好的起點(diǎn)（圖 1），經(jīng)過認(rèn)證的 KNX 產(chǎn)品的開發(fā)變得更加容易。

該系統(tǒng)級封裝 (SiP) 基于 NCN5140S，集成了一個帶有 KNX 收發(fā)器的 Arm Cortex-M0+ 微控制器。要開發(fā) KNX 節(jié)點(diǎn)，SiP 僅需要一個濾波電容器、一個 Tx 電阻器和一個扇入電阻器來定義從雙絞線引出的節(jié)點(diǎn)電流等級。

該評估板有兩個版本，帶有八個按鈕，一個使用機(jī)械按鈕，另一個使用電容觸摸。預(yù)認(rèn)證的應(yīng)用程序代碼控制和調(diào)暗可以照亮按鈕或觸摸板的八個 RGB LED。評估板提供完全認(rèn)證的 KNX 開關(guān)應(yīng)用程序，由經(jīng)過認(rèn)證的物理層和 KNX 軟件堆棧支持，適用于智能照明和百葉窗、百葉窗和通風(fēng)控制。

圖 1：這些 KNX 八按鈕開關(guān)評估板基于 onsemi 的 NCN5140S SiP。（來源：貿(mào)澤電子）

讓有光

白熾燈的時代早已過去，熒光燈管也基本被淘汰。取而代之的是 LED，不僅提供出色的照明性能，而且由于 LED 的小尺寸，還提供一系列新形式和創(chuàng)新形狀。但要獲得最佳性能，需要優(yōu)質(zhì)的驅(qū)動器來提供所需的智能功能以及延長燈具壽命。NCL31000及其配套產(chǎn)品 NCL31001 提供智能 LED 驅(qū)動，還支持智能光通信和室內(nèi)定位（圖2）。

圖 2 ：NCL3100X LED 驅(qū)動器框圖（來源：貿(mào)澤電子）

其核心是高效率、雙路同步降壓 LED 驅(qū)動器，具有 44.4kHz 至 1MHz 的可調(diào)開關(guān)頻率，并支持 PWM 調(diào)光至零電流。擴(kuò)頻控制可用于改善傳導(dǎo) EMI。得益于電流檢測電阻器，可以監(jiān)測通過電感器的電流，這是器件計量能力的一部分?？梢允占钠渌麛?shù)據(jù)包括內(nèi)部電壓、電流和 LED 電壓。每 100 毫秒采樣一次，此類信息可以與中央建筑管理系統(tǒng)共享，連同狀態(tài)、警告和錯誤數(shù)據(jù)。NCL31001 與 NCL31000 的不同之處在于它不包括內(nèi)部輔助和 3.3V 降壓轉(zhuǎn)換器。

連接通過 SPI 或 I 2 C 提供，具體取決于所選設(shè)備。這使得開始使用微控制器變得容易。NCL31000ASGEVB 評估板（圖 3）是一個兼容 Arduino的擴(kuò)展板，支持高達(dá) 100W 的 LED 燈串。但是，通過直接連接到 SPI 或 I 2 C 引腳，可以輕松支持其他微控制器開發(fā)平臺。

圖 3 ：兼容 Arduino 的 NCL31000ASGEVB 評估板（來源：貿(mào)澤電子）

關(guān)注您的資產(chǎn)

對于那些在醫(yī)院和實(shí)驗(yàn)室等共享資源環(huán)境中工作的人來說，最大的挫敗感可能是追蹤設(shè)備。似乎只需要喝杯咖啡就可以“重新部署”這些項(xiàng)目。資產(chǎn)跟蹤是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，通常需要能夠使用一塊電池運(yùn)行多年的無線電技術(shù)。雖然工程師們可以使用多種無線技術(shù)，但在低功耗電池操作方面表現(xiàn)突出的是低功耗藍(lán)牙 (BLE)。

onsemi的RSL10 是一款高度集成的片上系統(tǒng)，旨在滿足此類應(yīng)用的低功耗需求，還提供藍(lán)牙 5.2 連接。其 2.4GHz 無線電收發(fā)器還可用于其他低功耗無線協(xié)議。該器件以 Arm Cortex-M3 處理器為核心，提供 50nA 的深度睡眠電流消耗，或 300nA，在 1.25V 電池電壓下具有 8kB RAM 保留。固件也可以通過無線方式 (OTA) 進(jìn)行更新。該設(shè)備已用于醫(yī)院的多個資產(chǎn)跟蹤應(yīng)用程序，可防止設(shè)備囤積和盜竊（圖 4). 這使工作人員在搜索醫(yī)療設(shè)備時可以節(jié)省大量時間，從而有助于改善患者護(hù)理并節(jié)省資金。當(dāng)與后端的機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合時，可以更好地了解員工需求、設(shè)備利用率和預(yù)測性維護(hù)。

圖 4 ：此 SECO-RSL10-TAG-GEV 資產(chǎn)標(biāo)簽評估套件中的 RSL10 特性。（來源：貿(mào)澤電子）

以太網(wǎng)供電

雖然無線是許多應(yīng)用程序的唯一解決方案，但其他應(yīng)用程序非常耗電，例如會議室的數(shù)字標(biāo)牌、PTZ 攝像機(jī)或照明系統(tǒng)。后者將照明控制與 PIR 等占用傳感器相結(jié)合，通過在空房間內(nèi)關(guān)燈來幫助最大限度地減少功耗。使用以太網(wǎng)供電 (PoE)，此類設(shè)備可以連接到樓宇管理系統(tǒng)，無需本地電源即可提供能源監(jiān)控和占用數(shù)據(jù)。

對于受電設(shè)備 (PD)，即 PoE 中消耗電流的組件，onsemi 的NCP1095提供了開發(fā) IEEE 802.3af/at 和 -3bt 兼容設(shè)備所需的一切。該器件提供檢測簽名、分類握手、浪涌電流限制和過流保護(hù)，適用于功率高達(dá) 90W 的應(yīng)用。還支持維持電源特征 (MPS) 脈沖，允許開發(fā)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建具有極低待機(jī)功耗模式的 PoE 節(jié)點(diǎn)。為了最大限度地減少物料清單，NCP1095 還包含一個輔助電源檢測引腳。這允許使用單獨(dú)的電源適配器將設(shè)備簡單地連接到非 PoE 網(wǎng)絡(luò)（圖5）。

圖 5 ：NXP1095 為 PoE 應(yīng)用提供高達(dá) 90 W 的指定功率水平，同時通過輔助電源支持非 PoE 安裝。（來源：貿(mào)澤電子）

由于建筑商和建筑師面臨交付節(jié)能商業(yè)地產(chǎn)的壓力，樓宇自動化為這些努力提供了支持。建筑經(jīng)理不僅能夠監(jiān)控功耗，而且還可以通過合適的軟件探索如何進(jìn)一步提高效率。KNX 和 NCN5140S 等解決方案提供所需的行業(yè)支持，以確保標(biāo)準(zhǔn)在當(dāng)今的解決方案和未來的持續(xù)開發(fā)方面得到支持。借助內(nèi)置的智能和監(jiān)控功能（例如 NCL31000/1），LED 驅(qū)動器可實(shí)現(xiàn)提高效率所需的能源監(jiān)控。

建筑變得越來越智能

得益于 RSL10 等低功耗 SoC，藍(lán)牙可用于跟蹤建筑物中的昂貴設(shè)備，提高使用效率并改進(jìn)對瓶頸所在的洞察力。最后，NCP1095 PoE 設(shè)備使以太網(wǎng)能夠在需要更多電力時用于供電和數(shù)據(jù)連接。

審核編輯黃昊宇