エンタープライズ モノのインターネット (EIoT) の基礎は何かと尋ねられたら、何と答えますか? IoT 開発に携わっている人にとって、その答えは組み込みシステムでしょう。 確かに、これらは、無秩序な企業データから価値を「絞り出す」ことを可能にする組み込みシステムです。 その結果、複数の企業が既製の製品を購入する代わりに環境をカスタマイズすることを好むようになりました。 そのため、IoT 市場では、IoT ハードウェアのシェアが他の製品タイプよりも大幅に優勢になっています。
それは自然に、PCB 設計の新たな機会と新たな課題を解き放ちます。 PCB 設計は主に、このエコシステムが IoT エコシステムのビジネス要件を満たしているかどうかを決定しますが、将来のソリューションのライフサイクル全体にも影響を与え、変化するビジネス環境への適応性を決定し、進化するトレンドに追いつくことができます。 エンタープライズ IoT ソリューションを設計するときに、ビジネス目標とボードの間に信頼性の高いブリッジを構築するにはどうすればよいでしょうか? 続きを読んで調べてください。
EIoT PCB 設計の XNUMX つの柱
企業に実装される IoT ソリューションは、適切な所有コストを確保しながら、データから競争上の優位性を得ることが期待されます。 データ主導の意思決定を通じてビジネス プロセスを最適化し、予知保全機能を通じて機器のライフサイクルを延長し、リアルタイム データ処理を通じて高度な自動化を実行するために広く利用されています。
したがって、EIoT プロジェクトの PCB 設計は次の XNUMX つの柱に基づいています。
- 物体/環境からのデータ取得
- デジタル形式へのデータ転送とその処理
- データに基づいたインテリジェントな反応
- 深いデータ分析
- 包括的な接続
並行して、PCB 設計者は、さまざまな運用シナリオや作業環境を考慮して、主に最終ソリューションのコストに関連する多くの問題を解決する必要があります。
EIoT PCB 設計の課題と解決策
IoT エコシステムはよりスマートになる傾向にありますが、PCB 設計が解決しなければならない唯一の課題ではありません。 また、常に変化するビジネス環境や業界の要求に対応する必要があり、これは優先順位を適切に設定することを意味します。 これを踏まえ、次のような高レベルの利点の観点から PCB 設計の実装に取り組むことをお勧めします。
柔軟性
柔軟性は、今日の製造業の進化の主なベクトルの XNUMX つです。 変化する状況にソリューションを適応させる機会が、市場におけるその価値を大きく左右します。 これにより、EIoT ソリューションは多機能になり、複数の接続オプションを提供する必要があります。 組み込みシステムには、温度、振動、光センサー、オーディオおよびビデオ I/O、さまざまなメモリ インターフェイスなどのさまざまなインターフェイスが含まれることが重要になっています。 構成と更新を簡素化するには、USB と OTA の両方を実装することをお勧めします。 このような優れた柔軟性により、アプリケーション開発者は、必要なインターフェイスを起動し、運用プロセスをシームレスに再編成し、すでに実行されているシステムを実験することができます。
接続性にも同じことが当てはまります。複数のワイヤレス プロトコルにより、さまざまな接続および構成オプションが提供されます。ただし、それらは補完的である必要があります。たとえば、Zigbee は製造環境でのシームレスな自動化を可能にします。 Wi-Fi 強化されたコントロールを促進します。ここで重要なのは、Bluetooth+ LTE-M など、より多くのオプションを提供するために、短距離および高速プロトコルと遠距離および高速プロトコルのバランスを取ることです。
分析値
ビジネスでは、高度な分析ツールによるより正確な予測が必要であり、データがこれまで以上に多くの要件を満たすようになります。 信号の完全性に疑問を抱いてはいけません。 異種データにはアナログ信号やビデオ ストリームなどが含まれる場合があり、これらは統一する必要があります。 複数のプロトコルからのデータは、MQTT や OPC UA などの標準プロトコルに変換する必要があります。 たとえば、ICP/CFX プロトコルの実装は、データ形式の統一に役立ちます。
次の要件は、貴重なデータをクラウドに送信する前に、エッジ デバイスを接続して分析および前処理する機会を提供することです。 この値は、生データの量をフィルタリングすることによる接続使用コストの削減と、いくつかの基本的な意思決定資格情報のエッジ デバイスへの委任による遅延の削減も示しています。
さらに、データ分析のためにニューラル ネットワークを実装する IoT アプリケーションがますます増えています。 これは、驚異的な精度と迅速な ROI を実現する IoT 視覚検査の一般的な方法です。 問題は、ニューラル ネットワークがリソースを大量に消費することです。 テクノロジー システムが過負荷になるとパフォーマンスが低下します。 ユーザーのアクションや分析の品質によって問題が発生する可能性があります。 一般的に消費電力は低い傾向にありますが、高度な分析には、低エネルギー消費で AI コンピューティングに特化した強力な CPU または ASIC または SoC の実装が必要です。
消費電力の最適化
エンタープライズ IoT アプリケーションに関しては、IoT 処理および分析ツールは非常にエネルギーを消費するため、PCB 内の電力消費を削減するためのすべての方法がここで機能します。 たとえば、未使用の場合はスリープモードになります。 モジュール 特定のアプリケーション内での消費電力を削減し、スイッチングレギュレータを使用するとバッテリ寿命を延ばすことができます。 標準インターフェイスと低エネルギーインターフェイスのどちらかを選択する場合は、間違いなく後者を選択してください。 ここでは Bluetooth Low Energy (BLE) と Zigbee が役に立つかもしれません。
電力消費を均衡させるためには、恒久的な代替エネルギー源を提供することが有効である。 さらに、熱電、電磁、高周波、圧電、光起電力、その他の方法を通じてエネルギーを収集することもできます。
アクセシビリティと耐久性
到達しにくいエリアにサービスを提供する必要があるため、XNUMX つのボード内で複数のワイヤレス プロトコルの利点が得られることがわかります。 この目的のために、企業は壁やトンネルなどの障害物も克服できる BLE メッシュ ネットワークを採用する可能性があります。 他のメッシュ ネットよりも多くのデバイスを接続できますが、送信されるデータ量が増加すると遅延が発生する可能性があります。 このように、どのプロトコルにも利点と制限がありますが、より多くのオプションを提供することで、企業により多くの潜在的なソリューションを提供できます。
使用環境に関連するもう XNUMX つの点は、IoT デバイスは移動または振動する物体からのデータ収集を必要とすることが多く、そのためそのようなシステムには高度な保護が必要となることです。 これは特に物流業界と自動車業界に当てはまります。 ボードを保護する方法に関する標準的な推奨事項に加えて、防振フレームを利用する価値があります。 最終的なソリューションのコストは増加しますが、事故後であってもデータが完全に収集される可能性は高くなります。
EIoT PCB 設計はコンシューマー IoT の経験をどこに活用できるでしょうか?
エンタープライズ IoT は、分析システムや高度な製造装置だけでなく、人との対話に関してはウェアラブルや HMI 対応デバイスも含みます。 消費者の豊かな経験 電子 業界は、医療や労働者の安全アプリケーションなど、人々とやり取りする企業での IoT エコシステムの開発に適用できるし、また適用する必要があります。
消費者向け IoT デバイスの主な要素は使いやすさであり、まず PCB 設計に影響します。 これは、PCB 設計では次の要件を満たす必要があることを意味します。
- コンパクトさ。 現時点では、デバイスの小型サイズを実現するために、開発者は、将来のデバイスの形状や形状にも適応できる、柔軟で高密度の相互接続 PCB に頼ることができます。
- ノイズレス。 これは、まずデバイス間のシームレスな通信に必要です。 電気ノイズまたは反射ノイズは PCB 内で除去する必要があり、ノイズ フィルターやダンピング抵抗の使用が必要になる場合があります。
- 耐久性。 デバイスの耐久性を確保するには、使用条件をシミュレートし、適切な補償スキームを実装する必要があります。
ウェアラブルを主に電話に接続する消費者とは対照的に、EIoT ウェアラブルは他のデバイスや制御装置に情報を送信する必要がある可能性があります。 パネル さらに分析するためにクラウドに転送します。 また、人間の健康に関する異種データを収集するために、より複雑な機器が設計されています。 したがって、これは小型デバイスの多機能性の問題を強化します。
提言
- EIoT 用の PCB を設計する場合は、分析の品質、生産の柔軟性、多目的 IoT に対する要件の強化など、高レベルの利点と業界のトレンドを考慮してください。
- エンタープライズ IoT アプリケーションの PCB 設計者の主なタスクは、多機能と低エネルギー消費のバランスを取ることです。
- AI アプリケーションのコンピューティング能力を高めるための技術革新を検討してください。
- 消費者向け IoT の経験を活用して、医療や労働者の安全 IoT ソリューションなど、人間中心のアプリケーションの使いやすさを向上させます。