布莱恩·邓普西，德州仪器系统设计工程师
这些数字敲响了警钟:根据联合国的统计，这些建筑和建筑部门已被列入2018年占全球能源消耗的36%，助长了令人担忧的碳足迹。而且这个比例还在继续增长。
因此，竞赛开始了。工业设计工程师正在寻求提高建筑的能源效率，以降低公用事业的成本和减少碳足迹。为了真正实现效率，设计师必须同时与新建筑和现有建筑合作，同时关注扩建和持续运营和维护的成本。
物联网(IoT)相关技术在提高能源效率方面发挥着关键作用。传感器可以根据测量到的环境条件自动关闭灯、热或任何其他耗电系统。物联网相关设备是楼宇自动化的一个重要组成部分，特别是因为它可以聚合在中央楼宇管理系统仪表板上生成的所有数据，通过这些数据，经过微调的系统可以以精心编排、算法驱动的舞蹈做出响应。
图1:建筑中物联网控制的例子
用更少的钱做更多的事
IOT连接的设备在电源上运行。电池是最繁琐的繁琐和最便宜的方式，供应该权力，特别是对于旧建筑，因为它们消除了布线的成本。挑战是如何设计传感器电路，该电路绘制非常小的功率，使得IoT连接的设备可以在单个硬币电池电池上运行很长时间。
纳米动力组件令人印象深刻地迎接了这一挑战。这些元件的电流可以用纳米安培或十亿分之一安培来测量。作为参考，用于远程无线智能建筑传感器的标准CR2032硬币电池在10年期间可提供约2100 nA。减小电池的尺寸也会使设备更小更轻，因此能够更好地改装到现有的工业建筑或旧设施中，这些地方的电力供应并不广泛。
为了促进建筑自动化，设计工程师必须弄清楚如何降低物联网设备的能源消耗。由于智能建筑包含了许多这样的设备，因此更换电池的成本迅速增加，这就变得更加迫切。
单个纳米元件本身耗电很少，因此用更节能的元件取代设计中的现有电路元件显然是减少能源使用的一个胜利。此外，将纳米集成电路(ICs)集成到新设备中，可以帮助减少能源消耗，只在需要时唤醒耗能巨大的企业，并从日常建筑操作中收集、存储和使用少量能源。
用于智能能源消耗的纳米芯片
监控楼宇安全一直是楼宇运营和维护的一个重要方面，我们预计楼宇安全市场将稳步增长。毫无疑问，这种增长将伴随着提高相关传感器嵌入式设备能效的努力。
德州仪器(TI)的DRV5055等霍尔效应传感器可以通过感应磁场运动来跟踪视野中的运动。例如，在一个模块中组合两个这样的传感器可以测量门的开启角度。不幸的是，传感器需要一直开着，而且每个传感器都要吸收大量的毫安电流。为了缓解这个问题，一种方法是加入一个额外的纳米霍尔效应开关，如DRV5032，也是来自TI，作为负载开关。这种耗电很少的小部件，可以使电源与耗能较大的霍尔效应传感器断开连接，直到它检测到运动，然后为它们供电。
另一种方法是使用纳米计时器和负载开关来关闭高功耗设备，有时甚至是微控制器，使其进入更深的睡眠状态。负载开关可以根据预定的时间表激活高功耗设备，并在完成时关闭设备。纳米计时器可在很宽的时间范围内调节，适应各种轮询速率。当将轮询速率设置为一个高延迟值时，纳米功率集成电路可以节省更多的能源。
纳米驱动集成电路来获取能量
想象一下门把手的转动。如果这个简单动作所产生的能量可以驱动相应的智能锁呢?纳米供电的集成电路实现了这种战略性能源收集。
门把手可以连接到与减速器集成的电机轴上。缓慢的门把手转动转化为更高的转速旋转的电机，作为一个发电机，产生电力。能量可以在超级电容器中进行整流和调节。例如，德州仪器的DRV8847双h桥电机驱动，从发电机电机中获取能量。
当超级电容存储了足够的能量来为传感器供电时，负载开关(如TI公司的TPS2291x系列)可以将电路从电池转移到电容，并在不需要时启用/禁用某些门锁功能，以最大限度地延长电池寿命。此外，该电容器还可以为电池充电提供能量来源。在这种情况下，像TPS62840这样的低智商降压转换器可以用来最大化超级电容的输出。
结论
纳米供电设备和集成电路有可能彻底改变建筑自动化设计。他们做到这一点，不仅是通过自身的低能耗，还通过提供创新的解决方案，降低每一个物联网驱动设备的总体能耗。
降低能耗增加了这些设备中的电池寿命，这将建筑物和建筑部门带来较近智能设施管理的一步。鉴于智能设施管理可以在减少建筑物的碳足迹方面发挥至关重要的作用，纳米妨碍组件的优势也不一分钟。
了下:传感器提示
