智能建筑和智能家居是現(xiàn)代術(shù)語，用于描述采用自動(dòng)控制系統(tǒng)來管理其環(huán)境、照明、安全和其他設(shè)施的建筑結(jié)構(gòu)。智能城市用于描述由多個(gè)智能建筑和住宅組成的更大的都市區(qū)，它們也可能使用這些自動(dòng)化系統(tǒng)的元素進(jìn)行更大規(guī)模的設(shè)施管理（交通流量、電力、水處理等）。通常稱為樓宇自動(dòng)化和控制系統(tǒng) (BACS)，其目標(biāo)是通過降低樓宇能耗并提高居住者的安全性和舒適度來提高運(yùn)營(yíng)效率。BACS，使用與工業(yè)系統(tǒng)中的可編程邏輯控制器 (PLC) 單元非常相似的數(shù)字控制器進(jìn)行控制，通過最近智能傳感器和執(zhí)行器的融合成為可能，

Analog Devices (ADI) 的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)支持智能樓宇互聯(lián)設(shè)備的爆炸式增長(zhǎng)。這些更小、可擴(kuò)展、功耗更低的解決方案支持一種平臺(tái)方法來構(gòu)建在本地或高層監(jiān)視、控制和重新配置的控制。這些解決方案適合現(xiàn)有的建筑網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蜆?biāo)準(zhǔn)，并支持尖端建筑。

其中包括（圖 1）：

用于監(jiān)控各種傳感器的數(shù)字和模擬輸入；溫度、濕度、壓力等。

用于驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行器、風(fēng)門控制器、螺線管和閥門的數(shù)字和模擬輸出。

用于數(shù)據(jù)和控制信號(hào)隔離器的通信接口（RS-485、CAN、家庭總線）可確保安全并保護(hù)低壓電子設(shè)備免受現(xiàn)場(chǎng)側(cè)高電壓的影響

圖 1：BACS 關(guān)鍵支持技術(shù)（來源：Analog Devices）

模擬輸入

在 BACS 中，模擬輸入和輸出 IC 精確監(jiān)測(cè)和控制不斷變化的環(huán)境變量的狀態(tài)，例如溫度、濕度、照明和氣體水平。

模擬輸出

MAX22007是一款4 通道模擬輸出，設(shè)計(jì)人員可以使用軟件獨(dú)立配置每個(gè)通道工作在電流或電壓模式。憑借在 -40C 至 85°C 范圍內(nèi)總未調(diào)整誤差 <1% 的工廠校準(zhǔn)輸出，該 IC 以比分立解決方案更小的占板面積提供更高的精度。

模擬輸入

MAX22005 12通道工業(yè)級(jí)模擬輸入IC可工作在電壓和電流模式。它提供 12 個(gè)單端輸入、6 個(gè)差分輸入、4 個(gè)可配置輸入或其任意組合。

數(shù)字輸入輸出

數(shù)字輸入和輸出適用于 BACS 內(nèi)的多種功能，例如，在監(jiān)控建筑物入口/出口的安全子系統(tǒng)中或作為火災(zāi)探測(cè)和噴水滅火系統(tǒng)的一部分。

可配置數(shù)字輸入輸出

單通道MAX14914和四通道MAX14906可配置為數(shù)字輸入或數(shù)字輸出（高邊或推挽）。這兩款器件都可以節(jié)省空間和功耗，同時(shí)提供針對(duì) ESD 和浪涌的強(qiáng)大保護(hù)。這些 IC 集成了多種診斷功能，可增強(qiáng)整體終端系統(tǒng)的可靠性。

隔離

出于安全原因，雙重隔離是需要直接與人接觸的系統(tǒng)的監(jiān)管要求。加強(qiáng)型隔離器具有與雙重隔離相同的保護(hù)作用，適合在BACS中使用。

電流隔離器

MAX22344、MAX22345和MAX22346是 4 通道、3.75kV RMS增強(qiáng)型低功耗數(shù)字電流隔離器，使用 Analog Devices 的專有工藝技術(shù)提供高達(dá) 200Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率。兩個(gè)獨(dú)立的電壓供應(yīng)在 1.71V 和 5.5V 之間運(yùn)行，提供邏輯轉(zhuǎn)換和安全所需的電流隔離。

繼電器

干接點(diǎn)/繼電器監(jiān)視器

MAX22518是一款雙通道隔離器，集成了 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。僅需要一個(gè) 3.0-5.5V 邏輯側(cè)電源，就無需使用笨重且昂貴的現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電源。

8 通道繼電器/負(fù)載驅(qū)動(dòng)器

MAX4896是一款8 通道繼電器和負(fù)載驅(qū)動(dòng)器，專為高達(dá) 50V 的中壓應(yīng)用而設(shè)計(jì)，可驅(qū)動(dòng)閉鎖/非閉鎖或雙線圈繼電器。它提供開路負(fù)載和短路故障檢測(cè)，并針對(duì)電感反沖和過流情況提供保護(hù)。每個(gè)獨(dú)立的漏極開路輸出均具有 3Ω（典型值）導(dǎo)通電阻，并保證在所有通道都處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)吸收 200mA 的負(fù)載電流（VS ? 4.5V）或每個(gè)通道吸收 410mA 的負(fù)載電流。

高壓直流電壓監(jiān)測(cè)

MAX22530系列是 MAXSafe ?系列產(chǎn)品中的電隔離、4 通道、多路復(fù)用、12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 。集成的隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器為所有現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電路供電，即使沒有輸入信號(hào)也能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)側(cè)診斷。

四通道低邊開關(guān)

MAX14919是工業(yè)級(jí)四通道低邊開關(guān)，每通道導(dǎo)通電阻為 140mΩ (典型值)，集成 ±1kV/42Ω 浪涌保護(hù)。它具有可通過電阻器設(shè)置的電流限制，可提供 100mA 至 800mA 范圍內(nèi)的工作電流。輸出可以并聯(lián)連接以獲得更高的負(fù)載電流。四個(gè)開關(guān)由引腳控制，可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 200kHz 的快速直接切換。反向電流檢測(cè)可防止負(fù)載電源接線錯(cuò)誤造成損壞，同時(shí)開關(guān)具有短路和過載保護(hù)功能。電感負(fù)載可能會(huì)使用內(nèi)部高壓鉗位快速放電。

強(qiáng)大的通信

BACnet、Profibus、Modbus 和 Home Bus 是 BACS 中常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ADI 提供全面的收發(fā)器產(chǎn)品組合，以在物理層提供穩(wěn)健可靠的數(shù)據(jù)協(xié)議信令。

RS-485

ADI 的 RS-485 產(chǎn)品系列包括半雙工、全雙工、隔離數(shù)據(jù)和完全集成的模塊，如MAXM22511，可在單個(gè)封裝中提供完整的數(shù)據(jù)和電源隔離。所有收發(fā)器都集成了高水平的 ESD 保護(hù)，有助于減少電路板空間，同時(shí)保持穩(wěn)健的性能。

控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (CAN)

控制器局域網(wǎng) (CAN) 是一種雙線、半雙工、高速串行網(wǎng)絡(luò)，通常用于提供可獨(dú)立于主系統(tǒng)微控制器運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信。CAN 收發(fā)器充當(dāng)控制器和 CAN 總線物理線路之間的接口。ADI 的 CAN 收發(fā)器產(chǎn)品組合（包括MAX14883E）提供高 ESD 和故障保護(hù)以及極性選擇，以減少安裝錯(cuò)誤導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間。MAX14878包含集成隔離以增強(qiáng)穩(wěn)健性。

家庭巴士

MAX22088是一款家庭總線系統(tǒng) (HBS) 兼容收發(fā)器，使用一對(duì)數(shù)據(jù)線和電源線。該 IC 無需使用總線供電應(yīng)用中通常需要的笨重的外部交流阻斷電感器。它還提高了信號(hào)質(zhì)量，支持更長(zhǎng)的電纜布線（表 1）。

表 1：樓宇自動(dòng)化收發(fā)器產(chǎn)品選擇器（來源：Analog Devices）

模擬開關(guān)/多路復(fù)用器

四路 Beyond-the-Rails ? (BTR) 開關(guān)

MAX14777 四通道 SPST 開關(guān)支持高于和低于電源軌的模擬信號(hào)，采用 3.0V 至 5.5V 單電源供電。它具有適用于所有開關(guān)的可選 -15V/+35V 或 -15V/+15V 模擬信號(hào)范圍。每個(gè)獨(dú)立開關(guān)均單獨(dú)控制，使該器件成為不需要電流隔離的應(yīng)用中光繼電器的替代品?；蛘?，設(shè)計(jì)人員可以快速將 MAX14777 配置為支持 ±15V 電壓和 4mA–20mA 電流測(cè)量的單電源模擬輸入模塊。在該方案中，一個(gè)開關(guān)式 250Ω 電阻器將環(huán)路電流轉(zhuǎn)換為用于模擬測(cè)量的電壓。

結(jié)論

ADI 的工業(yè)通信產(chǎn)品為樓宇自動(dòng)化工程師提供范圍廣泛的模擬 IO、數(shù)字 IO、隔離和通信接口，這些接口在盡可能小的外形中結(jié)合了低功耗、穩(wěn)健的性能和改進(jìn)的診斷功能。

作者

Paul Golata 于 2011 年加入 Mouser Electronics。作為一名高級(jí)技術(shù)專家，Paul 通過推動(dòng)戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)、戰(zhàn)術(shù)執(zhí)行以及先進(jìn)技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品的整體產(chǎn)品線和營(yíng)銷方向，為 Mouser 的成功做出了貢獻(xiàn)。他通過提供獨(dú)特且有價(jià)值的技術(shù)內(nèi)容，為設(shè)計(jì)工程師提供電氣工程領(lǐng)域的最新信息和趨勢(shì)，促進(jìn)并提升貿(mào)澤電子作為首選分銷商的地位。

在加入 Mouser Electronics 之前，Paul 曾在 Hughes Aircraft Company、Melles Griot、Piper Jaffray、Balzers Optics、JDSU 和 Arrow Electronics 擔(dān)任各種制造、營(yíng)銷和銷售相關(guān)職務(wù)。他擁有 DeVry 理工學(xué)院（伊利諾伊州芝加哥）的 BSEET；佩珀代因大學(xué)（加利福尼亞州馬里布）的工商管理碩士學(xué)位；來自西南浸信會(huì)神學(xué)院（德克薩斯州沃思堡）的 MDiv w/BL；以及西南浸信會(huì)神學(xué)院（德克薩斯州沃思堡）的博士學(xué)位。