어떻게 모든 것이 '스마트'해졌을까? 빌딩 자동화 시스템에서는 스마트 서모스탯, 스마트 조명 스위치, 스마트 조명 전구, 스마트 냉장고/히터 등 갖가지의 스마트 기기가 사용되고 있다. 이러한 모든 것들이 합쳐져서 빌딩 자동화 시스템은 점점 더 똑똑해지고 있다.

새로운 차원의 고도로 통합된 초저전력 마이크로컨트롤러(MCU)는 완벽하게 설정 가능한 FRAM(ferroelectric random access memory)과 첨단 센서에 인터페이스하기 위해 매우 민감한 아날로그 프론트엔드를 통합했다. 이런 MCU를 사용하여 사무실 빌딩, 공장, 아파트 단지, 그 외에 자동화될 수 있는 어떤 건물이든지 보다 지능적인 빌딩 자동화가 가능하게 되었다.

작지만 강한 이 MCU 제품은 개발자들을 위해 센서, 마이크로프로세서, 중앙 제어 시스템, 여타 빌딩 자동화 시스템 장치와 함께 작동하는 다양한 유형의 지능적인 엔드 노드를 개발할 수 있는 유연하면서도 재구성 가능한 솔루션을 제공한다.

▲ 빌딩 자동화 시스템

스마트 서모스탯은 빌딩 자동화 애플리케이션에서 새로운 MCU의 이점을 잘 보여주는 대표적인 예다. 최초의 스마트 서모스탯은 프로그래머블 디바이스를 한 단계 향상시킨 것이었다. 사용자가 하루 또는 일주일의 온도 변화를 프로그램해야 하는 대신, 스마트 서모스탯은 사용자가 온도 설정을 변경하는 것으로부터 '학습'을 하고 이러한 변화를 자동으로 예상할 수 있다. 또한 많은 스마트 서모스탯은 Wi-Fi^®나 Bluetooth^® 저에너지 같은 무선 통신 기술을 사용해 사용자가 스마트폰이나 무선 커넥티비티가 가능한 중앙 제어 시스템에서 서모스탯의 상태를 확인하고, 설정을 변경하고, 작동을 모니터링할 수 있다.

매우 낮은 전력과 온도/습도 센서 신호를 모두 처리할 수 있는 센싱 서브시스템은 많은 스마트 서모스탯의 필수 요소다. 서모스탯이 온도와 습도를 모두 모니터링할 수 있으면 단순히 일정한 온도만을 유지하는 것에 비해 사용자가 훨씬 쾌적하게 느낄 수 있다. 습도가 높으면 습도가 낮을 때보다 훨씬 덜 쾌적하게 느끼기 때문이다. 스마트 서모스탯은 온도와 습도를 동시에 모니터링하기 때문에 적당한 쾌적함을 달성하기 위해 온도를 조절한다. 그런데 두 가지를 지속적으로 모니터링하기 위해서는 상당한 전력이 소모되고 스마트 기기의 배터리가 훨씬 빨리 닳을 수 있다. 그러므로 스마트 서모스탯에서는 낮은 전력 소모가 매우 중요하다.

이 새로운 MCU는 기능 통합을 높임으로써 전력 소모를 낮춘다. 또한 디바이스 중 MSP430FR2311 MCU 같은 제품은 표준 연산 증폭기와 트랜스임피던스 증폭기(TIA)를 포함한 아날로그 프론트엔드를 통합하고 있으며, 전력 누설이 불과 50피코암페어(pA)로 업계에서 가장 낮고 대기 전력은 1마이크로암페어에 불과하다.

그러므로 이 MCU 기반의 센서 서브시스템은 배터리를 최대 10년까지 사용할 수 있다. 또한 MCU에 디지털 제어 오실레이터를 통합하면 10마이크초 이내에 저전력 대기 모드에서 동적 모드로 빠르게 전환할 수 있다. FRAM 메모리도 저전력 저장 매체다. 플래시 메모리처럼 비휘발성이면서 빠르게 저전력 쓰기를 할 수 있으며, 1,015회의 쓰기 내구성을 제공하고 향상된 보안성을 제공하므로 플래시나 EEPROM보다 공격에 덜 취약하며, 따라올 수 없는 구성 유연성을 제공한다.

MSP430FR2311 MCU의 이러한 특징은 스마트 서모스탯 애플리케이션뿐만 아니라 점유 센서, 연기 및 가스 감지기, 무선 전원 스위치 같은 여타의 빌딩 자동화 디바이스에 사용하기에 적합하다.