אם היו שואלים אותך מה הבסיס של האינטרנט של הדברים הארגוני (EIoT), מה היית אומר? למי שעוסק בפיתוח IoT, התשובה תהיה מערכות משובצות. אין ספק שמדובר במערכות משובצות שמאפשרות "לסחוט" את הערך מנתונים ארגוניים לא מסודרים. כתוצאה מכך, חברות רבות מעדיפות להתאים אישית את הסביבה שלהן במקום לקנות מוצרי מדף. זו הסיבה שהנתח של חומרת ה-IoT גובר באופן משמעותי על סוגי מוצרים אחרים בשוק ה-IoT.
זה כמובן פותח הזדמנויות חדשות לעיצוב PCB, כמו גם אתגרים חדשים. עיצוב PCB קובע במידה רבה אם מערכת אקולוגית זו עומדת בדרישות העסקיות עבור מערכת ה-IoT, אך היא גם משפיעה על כל מחזור החיים של הפתרון העתידי, קובעת את יכולת ההסתגלות שלו לסביבות עסקיות משתנות ועומדת בקצב של מגמות מתפתחות. איך בונים גשר אמין בין יעדים עסקיים ללוח בעת תכנון פתרונות IoT ארגוניים? המשך לקרוא כדי לגלות.
חמשת עמודי התווך של עיצוב PCB של EIoT
כל פתרון IoT שייושם בארגון צפוי לקחת יתרון תחרותי מהנתונים תוך עלות בעלות נאותה. הוא נמצא בשימוש נרחב כדי לייעל תהליכים עסקיים באמצעות החלטות מונעות נתונים, להאריך את מחזור חיי הציוד באמצעות יכולות תחזוקה חזוי ולהפעיל אוטומציה מתקדמת באמצעות עיבוד נתונים בזמן אמת.
לפיכך, כל עיצוב PCB עבור פרויקט EIoT מבוסס על חמישה עמודים:
- רכישת נתונים מאובייקטים/סביבה
- העברת נתונים לפורמט דיגיטלי ועיבודו
- תגובות אינטליגנטיות מבוססות נתונים
- ניתוח נתונים עמוק
- קישוריות מקיפה
במקביל, על מעצב PCB לפתור מספר בעיות הקשורות בעיקר לעלות הפתרון הסופי, תוך התחשבות בתרחישי פעולה שונים וכן בסביבת העבודה.
אתגרים ופתרונות של עיצוב PCB של EIoT
מערכות אקולוגיות של IoT נוטות להיות חכמות יותר, אבל זה לא האתגר היחיד שתכנון PCB צריך לפתור. זה גם צריך לתת מענה לסביבה העסקית המשתנה ללא הרף ולבקשות התעשייה, כלומר לקבוע סדרי עדיפויות כראוי. בהתחשב בכך, אנו ממליצים לגשת ליישום של עיצוב PCB מנקודת המבט של היתרונות ברמה הגבוהה הבאה.
גמישות
גמישות היא אחד הווקטורים העיקריים לאבולוציה של הייצור כיום. האפשרות להתאים את הפתרון לתנאים משתנים קובעת במידה רבה את ערכו בשוק. זה מאלץ את פתרון ה-EIoT להיות רב תכליתי ולהציע אפשרויות קישוריות מרובות. זה הפך לבעל ערך עבור מערכות משובצות לכלול ממשקים שונים, כגון חיישני טמפרטורה, רטט ואור, קלט/פלט אודיו ווידאו ומגוון ממשקי זיכרון. כדי לפשט את התצורה והעדכונים, מומלץ ליישם גם USB וגם OTA. גמישות כה גדולה מאפשרת למפתחי אפליקציות להעלות את הממשקים הנדרשים, לארגן מחדש בצורה חלקה את התהליך התפעולי ולהתנסות עם המערכת כשהיא כבר פועלת.
כך גם לגבי קישוריות. פרוטוקולים אלחוטיים מרובים מציעים מגוון אפשרויות חיבור ותצורה. עם זאת, הם צריכים להיות משלימים. לדוגמה, Zigbee מאפשר אוטומציה חלקה בסביבת הייצור, תוך כדי Wi-Fi מקדם שליטה משופרת. מה שחיוני כאן הוא לאזן בין פרוטוקולי מרחק ומהירות קטנים לבין מרחק רחוק ומהירות גבוהה כדי לספק אפשרויות נוספות, כמו Bluetooth+ LTE-M.
ערך אנליטי
עסקים דורשים חיזוי מדויק יותר באמצעות כלי ניתוח מתקדמים, מה שמוביל את הנתונים לעמוד ביותר דרישות מאי פעם. שלמות האות לא חייבת להיות מוטלת בספק. הנתונים ההטרוגניים עשויים לכלול אותות אנלוגיים, זרמי וידאו וכן הלאה, אשר חייבים להיות מאוחדים. יש להפוך את הנתונים ממספר פרוטוקולים לפרוטוקולים סטנדרטיים כמו MQTT ו-OPC UA. לדוגמה, היישום של פרוטוקול ICP/CFX עוזר בפורמט נתונים אחיד.
הדרישה הבאה היא לספק הזדמנות לחבר התקני קצה כדי לנתח ולעבד מראש נתונים יקרי ערך לפני שליחתם לענן. הערך חושף גם את הפחתת עלות השימוש בקישוריות על ידי סינון כמות הנתונים הגולמיים, כמו גם הפחתת זמן ההשהיה באמצעות האצלה של כמה אישורי קבלת החלטות בסיסיים למכשירי הקצה.
בנוסף, יותר ויותר יישומי IoT מיישמים רשתות עצביות לניתוח נתונים. זוהי דרך נפוצה לבדיקה ויזואלית של IoT באמצעות דיוק מדהים והחזר ROI מהיר. החיסרון הוא שרשת עצבים היא עתירת משאבים טֶכנוֹלוֹגִיָה שמאט את הביצועים כאשר המערכת עמוסה יתר על המידה. בעיות עשויות להתרחש עם פעולת משתמש או עם איכות הניתוח. למרות הנטייה הכללית לצריכת חשמל נמוכה, אנליטיקה מתקדמת דורשת מעבד חזק או יישום של ASIC או SoC המתמחים עבור מחשוב AI עם צריכת אנרגיה נמוכה.
אופטימיזציה של צריכת החשמל
כשזה מגיע ליישומי IoT ארגוניים, כל השיטות להפחתת צריכת החשמל בתוך PCB עובדות כאן, שכן עיבוד IoT וכלים אנליטיים צורכים אנרגיה בצורה יוצאת דופן. לדוגמה, מצב שינה עבור אנשים שאינם בשימוש מודול מקטין את צריכת החשמל בתוך יישום מסוים, בעוד שהשימוש בווסת מיתוג עוזר להאריך את חיי הסוללה. כאשר בוחרים בין ממשקים סטנדרטיים לצריכת אנרגיה נמוכה, ללא ספק, בחרו בשני. Bluetooth Low Energy (BLE) ו-Zigbee עשויים לעזור כאן.
כדי לאזן את צריכת החשמל, יהיה יעיל לספק מקור אנרגיה חלופי קבוע. ניתן לקצור את האנרגיה בנוסף באמצעות שיטות תרמו-אלקטריות, אלקטרומגנטיות, תדר רדיו, פיזואלקטריות, פוטו-וולטאיות ועוד.
נגישות ועמידות
הצורך לשרת אזורים שקשה להגיע אליהם מאשר את היתרון של פרוטוקולים אלחוטיים מרובים בתוך לוח אחד. למטרה זו, חברות עשויות ללכת עם רשתות רשת BLE שמתגברות גם על מכשולים כמו קירות ומנהרות. זה יכול לחבר יותר מכשירים מאשר רשתות רשת אחרות, אבל הגדלת נפח הנתונים המועברים עלולה לגרום לעיכובים. לפיכך, לכל פרוטוקול יש את היתרונות וההגבלות שלו, אבל על ידי מתן יותר אפשרויות, אתה מספק יותר פתרונות פוטנציאליים לארגון.
הנקודה הנוספת הקשורה לסביבת השימוש היא שמכשירי IoT דורשים לעתים קרובות איסוף נתונים מאובייקטים נעים או רוטטים, מה שגורם להגנה מתקדמת למערכות כאלה. זה נכון במיוחד עבור תעשיות לוגיסטיקה ורכב. בנוסף להמלצה הסטנדרטית כיצד להגן על הלוח, ראוי להשתמש במסגרות נגד רטט. למרות שזה מייקר את הפתרונות הסופיים, זה מגדיל את הסיכוי לאיסוף מלא של הנתונים גם לאחר תאונה.
היכן יכול עיצוב PCB של EIoT לרתום את חוויית ה-IoT לצרכן?
IoT ארגוני הוא לא רק מערכות אנליטיות או ציוד ייצור מתקדם אלא גם מכשירים לבישים והתקנים התומכים ב-HMI בכל הנוגע לאינטראקציה עם אנשים. הניסיון העשיר של הצרכן אלקטרוניקה ניתן וצריך ליישם את התעשייה לפיתוח מערכות אקולוגיות של IoT בארגונים המקיימים אינטראקציה עם אנשים, כגון יישומי שירותי בריאות או בטיחות עובדים.
הגורם העיקרי למכשירי IoT לצרכנים הוא קלות השימוש בהם, שמשפיעה תחילה על עיצוב ה-PCB. זה אומר שיש לעמוד בדרישות הבאות לתכנון PCB:
- צְפִיפוּת. לעת עתה, כדי לספק את הגודל הקטן של המכשיר, מפתחים יכולים להיעזר ב-flex ובצפיפות גבוהה-מחבר PCB המאפשרים להם גם להסתגל לצורה ולצורה של המכשיר העתידי.
- חֲרִישִׁי. זה נדרש קודם כל לתקשורת חלקה בין מכשירים. יש לבטל כל רעש חשמלי או השתקפות בתוך ה-PCB, מה שעשוי לדרוש שימוש במסנני רעש ובנגדי שיכוך.
- עמידות. כדי להבטיח שהמכשיר עמיד, יש צורך לדמות תנאי שימוש וליישם תוכניות פיצוי מתאימות.
בניגוד לצרכן, הכרוך בחיבור הלביש בעיקר לטלפון, ייתכן שיהיה צורך במכשירי EIoT לבישים כדי להעביר מידע למכשירים אחרים, לבקרה לוח ואל הענן לניתוח נוסף. כמו כן, ציוד מורכב יותר נועד לאסוף נתונים הטרוגניים על בריאות האדם. לפיכך, זה מחזק את נושא הרב-פונקציונליות עבור המכשיר הקטן.
המלצות
- בעת תכנון PCB עבור EIoT, שקול יתרונות ברמה גבוהה ומגמות בתעשייה, כמו דרישות משופרות לאיכות הניתוח, גמישות ייצור ו-IoT רב-תכליתי.
- המשימה העיקרית של מעצב PCB של יישומי IoT ארגוניים היא למצוא איזון בין ריבוי פונקציונליות וצריכת אנרגיה נמוכה.
- שקול חידושים טכנולוגיים עבור יותר יכולות מחשוב של יישומי AI.
- נצל את הניסיון מ-IoT לצרכנים כדי להגביר את השימושיות עבור יישומים מוכווני אדם, כמו שירותי בריאות או פתרונות IoT לבטיחות עובדים.