Si on vous demandait quelle est la base de l'Internet des objets d'entreprise (EIoT), que diriez-vous ? Pour ceux qui sont impliqués dans le développement de l'IoT, la réponse serait les systèmes embarqués. Certes, ce sont des systèmes embarqués qui permettent de « tirer » la valeur des données désordonnées de l'entreprise. Il en résulte que de nombreuses entreprises préfèrent personnaliser leur environnement au lieu d'acheter des produits prêts à l'emploi. C'est pourquoi la part du matériel IoT prévaut de manière significative sur les autres types de produits sur le marché de l'IoT.
Cela ouvre naturellement de nouvelles opportunités pour la conception de PCB, ainsi que de nouveaux défis. La conception des PCB détermine en grande partie si cet écosystème répond aux exigences commerciales de l'écosystème IoT, mais elle affecte également l'ensemble du cycle de vie de la future solution, détermine son adaptabilité à l'évolution des environnements commerciaux et suit l'évolution des tendances. Comment construire un pont fiable entre les objectifs commerciaux et un conseil d'administration lors de la conception de solutions IoT d'entreprise ? Continuez à lire pour le découvrir.
Cinq piliers de la conception de circuits imprimés EIoT
Toute solution IoT à mettre en œuvre dans l'entreprise doit tirer un avantage concurrentiel des données tout en ayant un coût de possession adéquat. Il est largement utilisé pour optimiser les processus métier grâce à des décisions basées sur les données, prolonger le cycle de vie des équipements grâce à des capacités de maintenance prédictive et exécuter une automatisation avancée grâce au traitement des données en temps réel.
Ainsi, toute conception de PCB pour un projet EIoT repose sur cinq piliers :
- Acquisition de données à partir d'objets/de l'environnement
- Transfert de données au format numérique et son traitement
- Réactions intelligentes basées sur les données
- Analyse approfondie des données
- Une connectivité complète
En parallèle, un concepteur de PCB doit résoudre un certain nombre de problèmes principalement liés au coût de la solution finale, en tenant compte de divers scénarios de fonctionnement ainsi que de l'environnement de travail.
Défis et solutions de conception de PCB EIoT
Les écosystèmes IoT ont tendance à devenir plus intelligents, mais ce n'est pas le seul défi que la conception de PCB doit résoudre. Il doit également répondre à l'environnement commercial en constante évolution et aux demandes de l'industrie, ce qui signifie établir correctement les priorités. Compte tenu de cela, nous recommandons d'aborder la mise en œuvre de la conception de PCB du point de vue des avantages de haut niveau suivants.
Flexibilité
La flexibilité est l'un des principaux vecteurs d'évolution de la fabrication aujourd'hui. La possibilité d'adapter la solution aux conditions changeantes détermine en grande partie sa valeur sur le marché. Cela oblige la solution EIoT à être multifonctionnelle et à offrir de multiples options de connectivité. Il est devenu précieux pour les systèmes embarqués d'inclure diverses interfaces, telles que des capteurs de température, de vibration et de lumière, des E/S audio et vidéo et une gamme d'interfaces mémoire. Pour simplifier la configuration et les mises à jour, il est conseillé d'implémenter à la fois USB et OTA. Cette grande flexibilité permet aux développeurs d'applications d'afficher les interfaces requises, de réorganiser en toute transparence le processus opérationnel et d'expérimenter le système lorsqu'il est déjà en cours d'exécution.
Il en va de même pour la connectivité. Plusieurs protocoles sans fil offrent une gamme d'options de connexion et de configuration. Cependant, ils devraient être complémentaires. Par exemple, Zigbee permet une automatisation transparente dans l'environnement de fabrication, tout en Wi-Fi favorise un contrôle accru. Ce qui est essentiel ici est d’équilibrer les protocoles à faible distance et vitesse avec les protocoles longue distance et haute vitesse pour offrir plus d’options, comme Bluetooth+ LTE-M.
Valeur analytique
Les entreprises ont besoin de prévisions plus précises grâce à des outils d'analyse avancés, ce qui permet aux données de répondre à plus d'exigences que jamais auparavant. L'intégrité du signal ne doit pas être mise en doute. Les données hétérogènes peuvent inclure des signaux analogiques, des flux vidéo, etc., qui doivent être unifiés. Les données de plusieurs protocoles doivent être transformées en protocoles standard tels que MQTT et OPC UA. Par exemple, la mise en œuvre du protocole ICP/CFX contribue à un format de données uniforme.
La prochaine exigence est de fournir une opportunité de connecter des périphériques périphériques pour analyser et prétraiter des données précieuses avant de les envoyer dans le cloud. La valeur révèle également la réduction du coût d'utilisation de la connectivité en filtrant la quantité de données brutes, ainsi que la réduction de la latence grâce à la délégation de certaines informations d'identification de prise de décision de base aux appareils périphériques.
De plus, de plus en plus d’applications IoT mettent en œuvre des réseaux de neurones pour l’analyse des données. Il s’agit d’une méthode courante d’inspection visuelle IoT grâce à une précision incroyable et un retour sur investissement rapide. Le problème est qu’un réseau neuronal est un système gourmand en ressources. sans souci cela ralentit les performances lorsque le système est surchargé. Des problèmes peuvent survenir avec une action de l'utilisateur ou avec la qualité des analyses. Malgré la tendance générale à une faible consommation d'énergie, l'analyse avancée nécessite un processeur puissant ou la mise en œuvre d'un ASIC ou d'un SoC spécialisé pour l'informatique IA à faible consommation d'énergie.
Optimisation de la consommation électrique
Lorsqu'il s'agit d'applications IoT d'entreprise, toutes les méthodes permettant de réduire la consommation d'énergie des PCB fonctionnent ici, car les outils de traitement et d'analyse IoT sont incroyablement consommateurs d'énergie. Par exemple, le mode veille pour les utilisateurs inutilisés module diminue la consommation d'énergie au sein d'une application particulière, tandis que l'utilisation de régulateurs à découpage contribue à prolonger la durée de vie de la batterie. Lorsque vous choisissez entre des interfaces standard et basse consommation, choisissez sans aucun doute ces dernières. Bluetooth Low Energy (BLE) et Zigbee pourraient aider ici.
Pour équilibrer la consommation d'énergie, il serait efficace de fournir une source d'énergie alternative permanente. L'énergie peut en outre être récoltée par des méthodes thermoélectriques, électromagnétiques, radiofréquences, piézoélectriques, photovoltaïques et autres.
Accessibilité et durabilité
La nécessité de desservir des zones difficiles d'accès confirme l'avantage de plusieurs protocoles sans fil au sein d'une même carte. À cette fin, les entreprises peuvent opter pour des réseaux maillés BLE qui surmontent également des obstacles tels que des murs et des tunnels. Il peut connecter plus d'appareils que d'autres réseaux maillés, mais l'augmentation du volume de données transmises peut entraîner des retards. Ainsi, chaque protocole a ses avantages et ses restrictions, mais en offrant plus d'options, vous fournissez plus de solutions potentielles pour l'entreprise.
L'autre point lié à l'environnement d'utilisation est que les dispositifs IoT nécessitent souvent une collecte de données à partir d'objets en mouvement ou vibrants, ce qui induit une protection avancée pour de tels systèmes. Cela est particulièrement vrai pour les industries de la logistique et de l'automobile. En plus de la recommandation standard sur la façon de protéger la planche, il convient d'utiliser des cadres anti-vibrations. Même si cela augmente le coût des solutions finales, cela augmente les chances que les données soient complètement collectées même après un accident.
Où la conception de circuits imprimés EIoT peut-elle exploiter l'expérience de l'IoT grand public ?
L'IoT d'entreprise n'est pas seulement des systèmes analytiques ou des équipements de fabrication avancés, mais aussi des appareils portables et des appareils compatibles IHM lorsqu'il s'agit d'interagir avec les gens. La riche expérience du consommateur électronique L'industrie peut et doit être appliquée au développement d'écosystèmes IoT dans les entreprises qui interagissent avec les personnes, telles que les applications de soins de santé ou de sécurité des travailleurs.
Le principal facteur pour les appareils IoT grand public est la facilité de leur utilisation, qui affecte d'abord la conception du PCB. Cela signifie que les exigences suivantes doivent être remplies pour la conception de PCB :
- Compacité. Pour l'instant, pour assurer la petite taille de l'appareil, les développeurs peuvent recourir à des PCB flexibles et à haute densité d'interconnexion qui leur permettent également de s'adapter à la forme et à la forme du futur appareil.
- Silencieux. Il est d'abord nécessaire pour une communication transparente entre les appareils. Tout bruit électrique ou de réflexion doit être éliminé dans le PCB, ce qui peut nécessiter l'utilisation de filtres de bruit et de résistances d'amortissement.
- Durabilité. Pour assurer la pérennité du dispositif, il est nécessaire de simuler les conditions d'utilisation et de mettre en place des schémas de compensation adaptés.
Contrairement au consommateur, qui consiste à connecter le wearable principalement au téléphone, il pourrait être nécessaire que les wearables EIoT transmettent des informations à d'autres appareils, au contrôle panneau et vers le cloud pour une analyse plus approfondie. De plus, des équipements plus complexes sont conçus pour collecter des données hétérogènes sur la santé humaine. Ainsi, cela renforce la question de la multifonctionnalité pour le petit appareil.
Recommandations
- Lors de la conception de PCB pour l'EIoT, tenez compte des avantages de haut niveau et des tendances de l'industrie, telles que les exigences accrues en matière de qualité des analyses, de flexibilité de la production et d'IoT polyvalent.
- La tâche principale du concepteur de circuits imprimés d'applications IoT d'entreprise est de trouver un équilibre entre multifonctionnalité et faible consommation d'énergie.
- Envisagez des innovations technologiques pour plus de capacités de calcul des applications d'IA.
- Tirez parti de l'expérience de l'IoT grand public pour accroître la convivialité des applications axées sur l'humain, telles que les solutions IoT pour la santé ou la sécurité des travailleurs.