智能建筑和智能家居是現代術語，用于描述采用自動控制系統來管理其環境、照明、安全和其他設施的建筑結構。智能城市用于描述由多個智能建筑和住宅組成的更大的都市區，它們也可能使用這些自動化系統的元素進行更大規模的設施管理（交通流量、電力、水處理等）。通常稱為樓宇自動化和控制系統 (BACS)，其目標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營效率。BACS，使用與工業系統中的可編程邏輯控制器 (PLC) 單元非常相似的數字控制器進行控制，通過最近智能傳感器和執行器的融合成為可能，

Analog Devices (ADI) 的樓宇自動化系統技術支持智能樓宇互聯設備的爆炸式增長。這些更小、可擴展、功耗更低的解決方案支持一種平臺方法來構建在本地或高層監視、控制和重新配置的控制。這些解決方案適合現有的建筑網絡拓撲和標準，并支持尖端建筑。

其中包括（圖 1）：

用于監控各種傳感器的數字和模擬輸入；溫度、濕度、壓力等。

用于驅動各種執行器、風門控制器、螺線管和閥門的數字和模擬輸出。

用于數據和控制信號隔離器的通信接口（RS-485、CAN、家庭總線）可確保安全并保護低壓電子設備免受現場側高電壓的影響

圖 1：BACS 關鍵支持技術（來源：Analog Devices）

模擬輸入

在 BACS 中，模擬輸入和輸出 IC 精確監測和控制不斷變化的環境變量的狀態，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，設計人員可以使用軟件獨立配置每個通道工作在電流或電壓模式。憑借在 -40C 至 85°C 范圍內總未調整誤差 <1% 的工廠校準輸出，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通道工業級模擬輸入IC可工作在電壓和電流模式。它提供 12 個單端輸入、6 個差分輸入、4 個可配置輸入或其任意組合。

數字輸入輸出

數字輸入和輸出適用于 BACS 內的多種功能，例如，在監控建筑物入口/出口的安全子系統中或作為火災探測和噴水滅火系統的一部分。

可配置數字輸入輸出

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

隔離

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

電流隔離器

MAX22344、MAX22345和MAX22346是 4 通道、3.75kV RMS增強型低功耗數字電流隔離器，使用 Analog Devices 的專有工藝技術提供高達 200Mbps 的數據傳輸速率。兩個獨立的電壓供應在 1.71V 和 5.5V 之間運行，提供邏輯轉換和安全所需的電流隔離。

繼電器

干接點/繼電器監視器

MAX22518是一款雙通道隔離器，集成了 DC-DC 轉換器。僅需要一個 3.0-5.5V 邏輯側電源，就無需使用笨重且昂貴的現場側電源。

8 通道繼電器/負載驅動器

MAX4896是一款8 通道繼電器和負載驅動器，專為高達 50V 的中壓應用而設計，可驅動閉鎖/非閉鎖或雙線圈繼電器。它提供開路負載和短路故障檢測，并針對電感反沖和過流情況提供保護。每個獨立的漏極開路輸出均具有 3Ω（典型值）導通電阻，并保證在所有通道都處于活動狀態時吸收 200mA 的負載電流（VS ? 4.5V）或每個通道吸收 410mA 的負載電流。

高壓直流電壓監測

MAX22530系列是 MAXSafe ?系列產品中的電隔離、4 通道、多路復用、12 位模數轉換器 (ADC) 。集成的隔離式 DC-DC 轉換器為所有現場側電路供電，即使沒有輸入信號也能進行現場側診斷。

四通道低邊開關

MAX14919是工業級四通道低邊開關，每通道導通電阻為 140mΩ (典型值)，集成 ±1kV/42Ω 浪涌保護。它具有可通過電阻器設置的電流限制，可提供 100mA 至 800mA 范圍內的工作電流。輸出可以并聯連接以獲得更高的負載電流。四個開關由引腳控制，可實現高達 200kHz 的快速直接切換。反向電流檢測可防止負載電源接線錯誤造成損壞，同時開關具有短路和過載保護功能。電感負載可能會使用內部高壓鉗位快速放電。

強大的通信

BACnet、Profibus、Modbus 和 Home Bus 是 BACS 中常用的網絡協議。ADI 提供全面的收發器產品組合，以在物理層提供穩健可靠的數據協議信令。

RS-485

ADI 的 RS-485 產品系列包括半雙工、全雙工、隔離數據和完全集成的模塊，如MAXM22511，可在單個封裝中提供完整的數據和電源隔離。所有收發器都集成了高水平的 ESD 保護，有助于減少電路板空間，同時保持穩健的性能。

控制器區域網絡 (CAN)

控制器局域網 (CAN) 是一種雙線、半雙工、高速串行網絡，通常用于提供可獨立于主系統微控制器運行的網絡節點之間的通信。CAN 收發器充當控制器和 CAN 總線物理線路之間的接口。ADI 的 CAN 收發器產品組合（包括MAX14883E）提供高 ESD 和故障保護以及極性選擇，以減少安裝錯誤導致的停機時間。MAX14878包含集成隔離以增強穩健性。

家庭巴士

MAX22088是一款家庭總線系統 (HBS) 兼容收發器，使用一對數據線和電源線。該 IC 無需使用總線供電應用中通常需要的笨重的外部交流阻斷電感器。它還提高了信號質量，支持更長的電纜布線（表 1）。

表 1：樓宇自動化收發器產品選擇器（來源：Analog Devices）

模擬開關/多路復用器

四路 Beyond-the-Rails ? (BTR) 開關

MAX14777 四通道 SPST 開關支持高于和低于電源軌的模擬信號，采用 3.0V 至 5.5V 單電源供電。它具有適用于所有開關的可選 -15V/+35V 或 -15V/+15V 模擬信號范圍。每個獨立開關均單獨控制，使該器件成為不需要電流隔離的應用中光繼電器的替代品。或者，設計人員可以快速將 MAX14777 配置為支持 ±15V 電壓和 4mA–20mA 電流測量的單電源模擬輸入模塊。在該方案中，一個開關式 250Ω 電阻器將環路電流轉換為用于模擬測量的電壓。

結論

ADI 的工業通信產品為樓宇自動化工程師提供范圍廣泛的模擬 IO、數字 IO、隔離和通信接口，這些接口在盡可能小的外形中結合了低功耗、穩健的性能和改進的診斷功能。

作者

Paul Golata 于 2011 年加入 Mouser Electronics。作為一名高級技術專家，Paul 通過推動戰略領導、戰術執行以及先進技術相關產品的整體產品線和營銷方向，為 Mouser 的成功做出了貢獻。他通過提供獨特且有價值的技術內容，為設計工程師提供電氣工程領域的最新信息和趨勢，促進并提升貿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 擔任各種制造、營銷和銷售相關職務。他擁有 DeVry 理工學院（伊利諾伊州芝加哥）的 BSEET；佩珀代因大學（加利福尼亞州馬里布）的工商管理碩士學位；來自西南浸信會神學院（德克薩斯州沃思堡）的 MDiv w/BL；以及西南浸信會神學院（德克薩斯州沃思堡）的博士學位。