Maxim客户经典案例 | 40年免维护的自维持型住宅
MAX44009Newstips Bulletin的新闻编辑Martin Winston开展了一项为期多年的项目，在美国南卡罗来纳州的萨凡纳河中部地区建造一座概念验证型自动控制住宅。Winston在改用长寿命LED照明灯之后，注意到了电费的大幅下降，于是开始构想如下的自维持型住宅：
节省能源，计量表走表缓慢、所需资源极少
40年免维护，在此期间无需大修或更换部件
家居控制采用数千颗传感器、数百个执行器，以及数十台计算机和控制器，用以识别和满足居住者及建筑本身的需求
Winston表示：“我知道这所房子的前期成本要高于维护成本，包括自动化费用、更好和更智能的建筑材料，以及涉及到的额外人力...但是最后，日常的运营成本会大幅下降，并且在经过数十年后，住宅所有者的总体花费将远远低于普通住宅。”
“40年免维护住宅”预计将在2019年年中完成施工，经过测试和老化后，将于当年的下半年首次亮相。
“Maxim Integrated的MAX98357A D类放大器能够提供3.2瓦清晰的I2S音频，意味着树莓派或其他I2S源能够以最小的空间实现最佳音质。”
-- Martin Winston, Newstips Bulletin新闻编辑
设计挑战
Winston和他的团队在设计这所3,450平方英尺的房子时，要考虑从地板到HVAC系统、照明和庭院灌溉的方方面面。他们希望房屋在感知到居住者的位置后自动打开或关闭浴室排气扇、电视机、LED灯等功能。甚至私家车道能够识别住户已回家，然后打开车库门，并向尚未把车停进车库中的人发送邮件：“主人，我已经把车停好了。”
构建家居控制系统需要检测相关条件的传感器、制定行为决策的控制器、执行控制器命令的执行器。在概念验证中，需要设计一个节点将树莓派单板计算机连接到传感器，这些传感器读取环境光、大气压力、温度、网格温度扫描器、湿度、门的打开/关闭状态、室内空气质量(基于检测挥发性有机化合物)、三轴振动(通过加速度计)，等等。执行器包括一个扬声器、吊扇控制系统、发送电视遥控信号的红外发射器，等等。目前为止，房屋设计中已经使用了100个节点。
Winston表示：“设计一所能够使用接近半个世纪而不需要大修或更换部件的房子，为使用寿命带来了很大挑战。如果把房子当成一个系统，那么我就是集成商，我必须负责创建一种使元器件寿命能够长于其MTBF (平均无故障时间) 的环境，并且完全遵循墨菲定律，提供第二套系统和备份，以及备份的备份。
方案及获益
Winston使用的电子元器件中选择了Maxim的音频放大器和光传感器。在选择传感器时，他评估了工作温度范围、精度、MTBF (平均无故障时间) 和I2C兼容性等指标。团队正在使用MAX98357AEWL+ 数字脉冲编码调制器(PCM)输入D类音频放大器，该器件既能提供AB类放大器的音频性能，又具有D类放大器的效率。放大器具有五种可选的增益设置，且支持I2S数据。Winston在谈到IC的具体评估时表示：“Maxim Integrated的MAX98357A D类放大器能够提供3.2瓦清晰的I2S音频，意味着树莓派或其他I2S源能够以最小的空间实现最佳音质。”该团队也在使用MAX44009EDT+环境光传感器，器件带有模/数转换器(ADC)和I2C数字输入。MAX44009的工作电流低于1µA，是业界功耗最低的环境光传感器。Winston指出，对于该住宅项目，团队非常欣赏Maxim的很多相关特性：能够阻塞红外和紫外线、拥有超宽范围内的极高精度，并且在接近漆黑到非常暗的光线水平、到极亮的太阳照射环境内都有效。Winston还指出：“从通风管道内的较暗光线(出现光线时说明可能存在问题)，到阁楼上的光线采样(亮度差能说明问题)，再到室内环境光读数(有助于确定照明选择)，Maxim MAX44009能够完全满足我们的需求。