智能和绿色建筑

虽然在办公室、医院、学校和工厂中发生了许多智能事情，但此类商业建筑往往不是很智能。因此，在解决能源效率、追踪资源和改善照明方面，几乎没有数据可以作为决策的依据，也没有太多的自动化方式来采取任何学习行动。但是，由于大约三分之一的欧盟温室气体排放与商业建筑有关（欧洲环境署）以及降低维护成本和改善建筑管理的压力，智能建筑和照明解决方案的采用正在增长。

出于显而易见的原因，新建筑中的部署得到了简化，其中必要的电缆和连接，以及最先进的照明和架构，都在绘图板上定义。但是，由于拥有大量现有财产，也可以进行改造，从而有助于节约能源和成本。

虽然大量智能建筑解决方案定期出现，但长期支持、强大的供应商基础和强大的技术实施至关重要，尤其是对于需要在未来十年或两年内交付的系统。KNX 协会提供智能建筑技术标准，拥有 500 家制造商和 8,000 种认证产品，并在全球范围内成功部署了一长串。得益于 onsemi 的  NCN5140 评估板，为开关应用提供了一个极好的起点（图 1），经过认证的 KNX 产品的开发变得更加容易。

该系统级封装 (SiP) 基于 NCN5140S，集成了一个带有 KNX 收发器的 Arm Cortex-M0+ 微控制器。要开发 KNX 节点，SiP 仅需要一个滤波电容器、一个 Tx 电阻器和一个扇入电阻器来定义从双绞线引出的节点电流等级。

该评估板有两个版本，带有八个按钮，一个使用机械按钮，另一个使用电容触摸。预认证的应用程序代码控制和调暗可以照亮按钮或触摸板的八个 RGB LED。评估板提供完全认证的 KNX 开关应用程序，由经过认证的物理层和 KNX 软件堆栈支持，适用于智能照明和百叶窗、百叶窗和通风控制。

图 1：这些 KNX 八按钮开关评估板基于 onsemi 的 NCN5140S SiP。（来源：贸泽电子）

让有光

白炽灯的时代早已过去，荧光灯管也基本被淘汰。取而代之的是 LED，不仅提供出色的照明性能，而且由于 LED 的小尺寸，还提供一系列新形式和创新形状。但要获得最佳性能，需要优质的驱动器来提供所需的智能功能以及延长灯具寿命。NCL31000及其配套产品 NCL31001 提供智能 LED 驱动，还支持智能光通信和室内定位（图2）。

图 2 ：NCL3100X LED 驱动器框图（来源：贸泽电子）

其核心是高效率、双路同步降压 LED 驱动器，具有 44.4kHz 至 1MHz 的可调开关频率，并支持 PWM 调光至零电流。扩频控制可用于改善传导 EMI。得益于电流检测电阻器，可以监测通过电感器的电流，这是器件计量能力的一部分。可以收集的其他数据包括内部电压、电流和 LED 电压。每 100 毫秒采样一次，此类信息可以与中央建筑管理系统共享，连同状态、警告和错误数据。NCL31001 与 NCL31000 的不同之处在于它不包括内部辅助和 3.3V 降压转换器。

连接通过 SPI 或 I 2 C 提供，具体取决于所选设备。这使得开始使用微控制器变得容易。NCL31000ASGEVB 评估板（图 3）是一个兼容 Arduino的扩展板，支持高达 100W 的 LED 灯串。但是，通过直接连接到 SPI 或 I 2 C 引脚，可以轻松支持其他微控制器开发平台。

图 3 ：兼容 Arduino 的 NCL31000ASGEVB 评估板（来源：贸泽电子）

关注您的资产

对于那些在医院和实验室等共享资源环境中工作的人来说，最大的挫败感可能是追踪设备。似乎只需要喝杯咖啡就可以“重新部署”这些项目。资产跟踪是一项重大挑战，通常需要能够使用一块电池运行多年的无线电技术。虽然工程师们可以使用多种无线技术，但在低功耗电池操作方面表现突出的是低功耗蓝牙 (BLE)。

onsemi的RSL10 是一款高度集成的片上系统，旨在满足此类应用的低功耗需求，还提供蓝牙 5.2 连接。其 2.4GHz 无线电收发器还可用于其他低功耗无线协议。该器件以 Arm Cortex-M3 处理器为核心，提供 50nA 的深度睡眠电流消耗，或 300nA，在 1.25V 电池电压下具有 8kB RAM 保留。固件也可以通过无线方式 (OTA) 进行更新。该设备已用于医院的多个资产跟踪应用程序，可防止设备囤积和盗窃（图 4). 这使工作人员在搜索医疗设备时可以节省大量时间，从而有助于改善患者护理并节省资金。当与后端的机器学习相结合时，可以更好地了解员工需求、设备利用率和预测性维护。

图 4 ：此 SECO-RSL10-TAG-GEV 资产标签评估套件中的 RSL10 特性。（来源：贸泽电子）

以太网供电

虽然无线是许多应用程序的唯一解决方案，但其他应用程序非常耗电，例如会议室的数字标牌、PTZ 摄像机或照明系统。后者将照明控制与 PIR 等占用传感器相结合，通过在空房间内关灯来帮助最大限度地减少功耗。使用以太网供电 (PoE)，此类设备可以连接到楼宇管理系统，无需本地电源即可提供能源监控和占用数据。

对于受电设备 (PD)，即 PoE 中消耗电流的组件，onsemi 的NCP1095提供了开发 IEEE 802.3af/at 和 -3bt 兼容设备所需的一切。该器件提供检测签名、分类握手、浪涌电流限制和过流保护，适用于功率高达 90W 的应用。还支持维持电源特征 (MPS) 脉冲，允许开发团队构建具有极低待机功耗模式的 PoE 节点。为了最大限度地减少物料清单，NCP1095 还包含一个辅助电源检测引脚。这允许使用单独的电源适配器将设备简单地连接到非 PoE 网络（图5）。

图 5 ：NXP1095 为 PoE 应用提供高达 90 W 的指定功率水平，同时通过辅助电源支持非 PoE 安装。（来源：贸泽电子）

由于建筑商和建筑师面临交付节能商业地产的压力，楼宇自动化为这些努力提供了支持。建筑经理不仅能够监控功耗，而且还可以通过合适的软件探索如何进一步提高效率。KNX 和 NCN5140S 等解决方案提供所需的行业支持，以确保标准在当今的解决方案和未来的持续开发方面得到支持。借助内置的智能和监控功能（例如 NCL31000/1），LED 驱动器可实现提高效率所需的能源监控。

建筑变得越来越智能

得益于 RSL10 等低功耗 SoC，蓝牙可用于跟踪建筑物中的昂贵设备，提高使用效率并改进对瓶颈所在的洞察力。最后，NCP1095 PoE 设备使以太网能够在需要更多电力时用于供电和数据连接。

审核编辑 黄昊宇