Jika Anda ditanya apa dasar dari enterprise internet of things (EIoT), apa yang akan Anda katakan? Bagi mereka yang terlibat dalam pengembangan IoT, jawabannya adalah sistem tertanam. Tentunya, ini adalah sistem tertanam yang memungkinkan untuk "memeras" nilai dari data perusahaan yang tidak teratur. Hal ini menyebabkan banyak perusahaan lebih memilih untuk menyesuaikan lingkungan mereka daripada membeli produk siap pakai. Itulah mengapa pangsa perangkat keras IoT secara signifikan mengalahkan jenis produk lain di pasar IoT.
Ini secara alami membuka peluang baru untuk desain PCB, serta tantangan baru. Desain PCB sangat menentukan apakah ekosistem ini memenuhi persyaratan bisnis untuk ekosistem IoT, tetapi juga memengaruhi seluruh siklus hidup solusi masa depan, menentukan kemampuan beradaptasi untuk mengubah lingkungan bisnis, dan mengikuti tren yang berkembang. Bagaimana Anda membangun jembatan yang andal antara tujuan bisnis dan papan saat merancang solusi IoT perusahaan? Baca terus untuk mencari tahu.
Lima pilar desain PCB EIoT
Solusi IoT apa pun yang diterapkan di perusahaan diharapkan dapat mengambil keunggulan kompetitif dari data sambil memiliki biaya kepemilikan yang memadai. Ini digunakan secara luas untuk mengoptimalkan proses bisnis melalui keputusan berbasis data, memperpanjang siklus hidup peralatan melalui kemampuan pemeliharaan prediktif dan menjalankan otomatisasi tingkat lanjut melalui pemrosesan data real-time.
Jadi, setiap desain PCB untuk proyek EIoT didasarkan pada lima pilar:
- Akuisisi data dari objek/lingkungan
- Transfer data ke format digital dan pengolahannya
- Reaksi cerdas berbasis data
- Analisis data yang mendalam
- Konektivitas yang komprehensif
Secara paralel, perancang PCB harus menyelesaikan sejumlah masalah terutama terkait dengan biaya solusi akhir, dengan mempertimbangkan berbagai skenario operasi serta lingkungan kerja.
Tantangan dan solusi desain EIoT PCB
Ekosistem IoT cenderung menjadi lebih pintar, tetapi itu bukan satu-satunya tantangan yang harus diselesaikan oleh desain PCB. Itu juga perlu mengatasi lingkungan bisnis dan permintaan industri yang selalu berubah, yang berarti menetapkan prioritas dengan benar. Mengingat hal ini, kami merekomendasikan pendekatan penerapan desain PCB dari perspektif manfaat tingkat tinggi berikut.
keluwesan
Fleksibilitas adalah salah satu vektor utama evolusi manufaktur saat ini. Peluang untuk menyesuaikan solusi dengan kondisi yang berubah sangat menentukan nilainya di pasar. Ini memaksa solusi EIoT menjadi multifungsi dan menawarkan beberapa opsi konektivitas. Menjadi berharga bagi sistem tertanam untuk menyertakan berbagai antarmuka, seperti sensor suhu, getaran dan cahaya, audio dan video I/O dan berbagai antarmuka memori. Untuk menyederhanakan konfigurasi dan pembaruan, disarankan untuk mengimplementasikan USB dan OTA. Fleksibilitas yang begitu besar memungkinkan pengembang aplikasi untuk menghadirkan antarmuka yang diperlukan, mengatur ulang proses operasional dengan mulus, dan bereksperimen dengan sistem saat sudah berjalan.
Hal yang sama berlaku untuk konektivitas. Beberapa protokol nirkabel menawarkan berbagai pilihan koneksi dan konfigurasi. Namun, keduanya harus saling melengkapi. Misalnya, Zigbee memungkinkan otomatisasi yang lancar di lingkungan manufaktur Wi-Fi mempromosikan peningkatan kontrol. Yang penting di sini adalah menyeimbangkan protokol jarak dan kecepatan kecil dengan jarak jauh dan kecepatan tinggi untuk memberikan lebih banyak opsi, seperti Bluetooth+ LTE-M.
Nilai analitis
Bisnis membutuhkan prediksi yang lebih tepat melalui alat analitik canggih, mengarahkan data untuk memenuhi lebih banyak persyaratan daripada sebelumnya. Integritas sinyal tidak perlu diragukan lagi. Data heterogen dapat mencakup sinyal analog, aliran video, dan sebagainya, yang harus disatukan. Data dari banyak protokol harus diubah menjadi protokol standar seperti MQTT dan OPC UA. Misalnya, penerapan protokol ICP/CFX membantu dengan format data yang seragam.
Persyaratan selanjutnya adalah memberikan kesempatan untuk menghubungkan perangkat tepi untuk menganalisis dan memproses data berharga sebelum mengirimkannya ke cloud. Nilai tersebut juga mengungkapkan pengurangan biaya penggunaan konektivitas dengan memfilter jumlah data mentah, serta pengurangan latensi melalui pendelegasian beberapa kredensial pengambilan keputusan dasar ke perangkat edge.
Selain itu, semakin banyak aplikasi IoT yang mengimplementasikan jaringan saraf untuk analisis data. Ini adalah cara umum untuk inspeksi visual IoT melalui akurasi luar biasa dan ROI yang cepat. Kendalanya adalah jaringan saraf membutuhkan banyak sumber daya teknologi yang memperlambat kinerja ketika sistem kelebihan beban. Masalah mungkin terjadi karena tindakan pengguna atau kualitas analisis. Meskipun terdapat kecenderungan umum terhadap konsumsi daya yang rendah, analitik tingkat lanjut memerlukan CPU yang kuat atau implementasi ASIC atau SoC yang dikhususkan untuk komputasi AI dengan konsumsi energi yang rendah.
Optimalisasi konsumsi daya
Terkait aplikasi IoT perusahaan, semua metode untuk mengurangi konsumsi daya dalam PCB dapat diterapkan di sini, karena pemrosesan dan alat analisis IoT sangat memakan energi. Misalnya, mode tidur untuk yang tidak digunakan modul mengurangi konsumsi daya dalam aplikasi tertentu, sementara penggunaan regulator switching membantu memperpanjang masa pakai baterai. Saat memilih antara antarmuka standar dan antarmuka hemat energi, tidak diragukan lagi, pilihlah yang terakhir. Bluetooth Low Energy (BLE) dan Zigbee mungkin membantu di sini.
Untuk menyeimbangkan konsumsi daya, akan efektif untuk menyediakan sumber energi alternatif permanen. Energi tambahan dapat dipanen melalui termoelektrik, elektromagnetik, frekuensi radio, piezoelektrik, fotovoltaik dan metode lainnya.
Aksesibilitas dan daya tahan
Kebutuhan untuk melayani area yang sulit dijangkau menegaskan manfaat dari banyak protokol nirkabel dalam satu papan. Untuk tujuan ini, perusahaan mungkin menggunakan jaringan mesh BLE yang juga mengatasi hambatan seperti dinding dan terowongan. Itu dapat menghubungkan lebih banyak perangkat daripada jaring jaring lainnya, tetapi meningkatkan volume data yang dikirimkan dapat menyebabkan penundaan. Dengan demikian, setiap protokol memiliki kelebihan dan batasannya sendiri, tetapi dengan memberikan lebih banyak opsi, Anda memberikan lebih banyak solusi potensial untuk perusahaan.
Poin lain yang terkait dengan lingkungan penggunaan adalah bahwa perangkat IoT seringkali memerlukan pengumpulan data dari objek yang bergerak atau bergetar, yang mendorong perlindungan tingkat lanjut untuk sistem tersebut. Ini terutama berlaku untuk industri logistik dan otomotif. Selain rekomendasi standar tentang cara melindungi papan, ada baiknya menggunakan bingkai anti-getaran. Meskipun itu meningkatkan biaya solusi akhir, itu meningkatkan kemungkinan data dikumpulkan sepenuhnya bahkan setelah kecelakaan.
Di mana desain PCB EIoT dapat memanfaatkan pengalaman IoT konsumen?
Enterprise IoT bukan hanya sistem analitik atau peralatan manufaktur canggih, tetapi juga perangkat yang dapat dikenakan dan perangkat yang mendukung HMI saat berhubungan dengan interaksi dengan orang-orang. Pengalaman konsumen yang kaya elektronik industri dapat dan harus diterapkan pada pengembangan ekosistem IoT di perusahaan yang berinteraksi dengan orang, seperti aplikasi kesehatan atau keselamatan pekerja.
Faktor utama perangkat IoT konsumen adalah kemudahan penggunaannya, yang memengaruhi desain PCB terlebih dahulu. Ini berarti persyaratan berikut harus dipenuhi untuk desain PCB:
- Kekompakan. Untuk saat ini, untuk menyediakan ukuran perangkat yang kecil, pengembang dapat menggunakan PCB yang fleksibel dan berdensitas tinggi – interkoneksi yang juga memungkinkan mereka beradaptasi dengan bentuk dan bentuk perangkat masa depan.
- Tak bersuara. Ini diperlukan untuk komunikasi tanpa batas antar perangkat terlebih dahulu. Kebisingan listrik atau pantulan apa pun perlu dihilangkan di dalam PCB, yang mungkin memerlukan penggunaan filter kebisingan dan resistor redaman.
- Daya tahan. Untuk memastikan perangkat tahan lama, ada kebutuhan untuk mensimulasikan kondisi penggunaan dan menerapkan skema kompensasi yang sesuai.
Berbeda dengan konsumen, yang melibatkan menghubungkan perangkat yang dapat dikenakan terutama ke telepon, mungkin ada kebutuhan perangkat yang dapat dikenakan EIoT untuk mengirimkan informasi ke perangkat lain, ke kontrol. panel dan ke cloud untuk analisis lebih lanjut. Juga, peralatan yang lebih kompleks dirancang untuk mengumpulkan data heterogen tentang kesehatan manusia. Dengan demikian, ini memperkuat isu multifungsi untuk perangkat kecil.
Rekomendasi
- Saat merancang PCB untuk EIoT, pertimbangkan manfaat tingkat tinggi dan tren industri, seperti peningkatan persyaratan untuk kualitas analitik, fleksibilitas produksi, dan IoT serbaguna.
- Tugas utama perancang PCB untuk aplikasi IoT perusahaan adalah mencapai keseimbangan antara multifungsi dan konsumsi energi yang rendah.
- Pertimbangkan inovasi teknologi untuk kemampuan komputasi aplikasi AI yang lebih banyak.
- Memanfaatkan pengalaman dari IoT konsumen untuk meningkatkan kegunaan aplikasi berorientasi manusia, seperti solusi IoT kesehatan atau keselamatan pekerja.