Enterprise IoT용 PCB를 설계하는 방법

엔터프라이즈 사물 인터넷(EIoT)의 기반이 무엇인지 묻는다면 뭐라고 말하겠습니까? IoT 개발에 참여하는 사람들에게는 임베디드 시스템이 답이 될 것입니다. 확실히 이들은 무질서한 기업 데이터에서 가치를 "압축"할 수 있게 해주는 임베디드 시스템입니다. 이로 인해 여러 회사가 기성 제품을 구매하는 대신 환경을 사용자 지정하는 것을 선호합니다. 이것이 IoT 시장에서 IoT 하드웨어의 점유율이 다른 제품 유형보다 훨씬 우세한 이유입니다.

자연스럽게 PCB 설계를 위한 새로운 기회와 새로운 과제를 열어줍니다. PCB 설계는 이 생태계가 IoT 생태계에 대한 비즈니스 요구 사항을 충족하는지 여부를 크게 결정하지만 미래 솔루션의 전체 수명 주기에도 영향을 미치고 변화하는 비즈니스 환경에 대한 적응성을 결정하며 진화하는 추세를 따라갑니다. 엔터프라이즈 IoT 솔루션을 설계할 때 비즈니스 목표와 보드 사이에 신뢰할 수 있는 다리를 어떻게 구축합니까? 알아 보려면 계속 읽으십시오.

EIoT PCB 설계의 XNUMX가지 기둥

기업에서 구현할 모든 IoT 솔루션은 적절한 소유 비용을 유지하면서 데이터로부터 경쟁 우위를 확보할 것으로 기대됩니다. 데이터 기반 의사 결정을 통해 비즈니스 프로세스를 최적화하고 예측 유지 관리 기능을 통해 장비 수명 주기를 연장하며 실시간 데이터 처리를 통해 고급 자동화를 실행하는 데 광범위하게 활용됩니다.

따라서 EIoT 프로젝트를 위한 모든 PCB 설계는 XNUMX가지 기둥을 기반으로 합니다.

물체/환경에서 데이터 획득
디지털 형식으로의 데이터 전송 및 처리
데이터 기반 지능형 반응
심층 데이터 분석
포괄적인 연결성

동시에 PCB 설계자는 작업 환경뿐만 아니라 다양한 작업 시나리오를 고려하여 주로 최종 솔루션 비용과 관련된 여러 가지 문제를 해결해야 합니다.

EIoT PCB 설계 과제 및 솔루션

IoT 에코시스템은 더 스마트해지는 경향이 있지만 PCB 설계가 해결해야 하는 유일한 과제는 아닙니다. 또한 끊임없이 변화하는 비즈니스 환경과 업계 요구 사항을 해결해야 합니다. 즉, 우선순위를 적절하게 설정해야 합니다. 이를 감안할 때 다음과 같은 높은 수준의 이점의 관점에서 PCB 설계 구현에 접근하는 것이 좋습니다.

유연성

유연성은 오늘날 제조업 발전의 주요 벡터 중 하나입니다. 변화하는 조건에 맞게 솔루션을 조정할 수 있는 기회가 시장에서의 가치를 크게 결정합니다. 이로 인해 EIoT 솔루션은 다기능이 되고 여러 연결 옵션을 제공합니다. 온도, 진동 및 광 센서, 오디오 및 비디오 I/O, 다양한 메모리 인터페이스와 같은 다양한 인터페이스를 포함하는 임베디드 시스템에 대한 가치가 높아졌습니다. 구성 및 업데이트를 단순화하려면 USB와 OTA를 모두 구현하는 것이 좋습니다. 이러한 뛰어난 유연성을 통해 응용 프로그램 개발자는 필요한 인터페이스를 불러오고 운영 프로세스를 원활하게 재구성하고 이미 실행 중인 시스템을 실험할 수 있습니다.

연결에도 동일하게 적용됩니다. 다중 무선 프로토콜은 다양한 연결 및 구성 옵션을 제공합니다. 그러나 상호보완적이어야 합니다. 예를 들어, Zigbee는 제조 환경에서 원활한 자동화를 허용하는 동시에 Wi-Fi 인터넷 향상된 제어를 촉진합니다. 여기서 중요한 것은 Bluetooth+ LTE-M과 같이 더 많은 옵션을 제공하기 위해 짧은 거리 및 속도 프로토콜과 먼 거리 및 빠른 속도의 균형을 맞추는 것입니다.

분석적 가치

비즈니스에는 고급 분석 도구를 통한 보다 정확한 예측이 필요하므로 데이터가 그 어느 때보다 더 많은 요구 사항을 충족해야 합니다. 신호 무결성이 의심되어서는 안 됩니다. 이종 데이터에는 아날로그 신호, 비디오 스트림 등이 포함될 수 있으며 이들을 통합해야 합니다. 여러 프로토콜의 데이터는 MQTT 및 OPC UA와 같은 표준 프로토콜로 변환되어야 합니다. 예를 들어, ICP/CFX 프로토콜의 구현은 데이터 형식을 통일하는 데 도움이 됩니다.

다음 요구 사항은 에지 장치를 연결하여 귀중한 데이터를 클라우드로 보내기 전에 분석하고 사전 처리할 수 있는 기회를 제공하는 것입니다. 이 값은 또한 원시 데이터의 양을 필터링하여 연결 사용 비용을 줄이고 일부 기본 의사 결정 자격 증명을 에지 장치에 위임하여 대기 시간을 줄입니다.

또한 점점 더 많은 IoT 애플리케이션이 데이터 분석을 위해 신경망을 구현하고 있습니다. 이는 놀라운 정확성과 빠른 ROI를 통해 IoT 시각적 검사를 위한 일반적인 방법입니다. 문제는 신경망이 리소스 집약적이라는 것입니다. technology 시스템이 과부하되면 성능이 저하됩니다. 사용자 작업이나 분석 품질에 문제가 발생할 수 있습니다. 낮은 전력 소비에 대한 일반적인 경향에도 불구하고 고급 분석을 위해서는 강력한 CPU 또는 낮은 에너지 소비로 AI 컴퓨팅에 특화된 ASIC 또는 SoC의 구현이 필요합니다.

전력 소비 최적화

엔터프라이즈 IoT 애플리케이션의 경우 IoT 처리 및 분석 도구는 엄청나게 에너지를 소비하므로 PCB 내에서 전력 소비를 줄이기 위한 모든 방법이 여기에서 작동합니다. 예를 들어, 사용하지 않는 절전 모드 모듈 특정 애플리케이션 내에서 전력 소비를 줄이는 동시에 스위칭 조정기를 활용하면 배터리 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다. 표준 인터페이스와 저에너지 인터페이스 중에서 선택할 때는 의심할 여지없이 후자를 선택하십시오. 여기서는 BLE(Bluetooth Low Energy)와 Zigbee가 도움이 될 수 있습니다.

전력 소비의 균형을 맞추기 위해서는 영구적인 대체 에너지원을 제공하는 것이 효과적일 것입니다. 에너지는 열전, 전자기, 무선 주파수, 압전, 광전지 및 기타 방법을 통해 추가로 수확할 수 있습니다.

접근성 및 내구성

도달하기 어려운 영역에 서비스를 제공해야 하는 필요성은 하나의 보드 내에서 여러 무선 프로토콜의 이점을 확인합니다. 이를 위해 회사는 벽과 터널과 같은 장애물도 극복하는 BLE 메시 네트워크를 사용할 수 있습니다. 다른 메쉬망보다 더 많은 장치를 연결할 수 있지만 전송되는 데이터의 양을 늘리면 지연이 발생할 수 있습니다. 따라서 모든 프로토콜에는 장점과 제한 사항이 있지만 더 많은 옵션을 제공함으로써 기업에 더 많은 잠재적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.

사용 환경과 관련된 또 다른 점은 IoT 장치가 종종 움직이거나 진동하는 물체로부터 데이터 수집을 필요로 하여 이러한 시스템에 대한 고급 보호를 유도한다는 것입니다. 이것은 특히 물류 및 자동차 산업에 해당됩니다. 보드를 보호하는 방법에 대한 표준 권장 사항 외에도 방진 프레임을 활용하는 것이 좋습니다. 최종 솔루션의 비용이 증가하더라도 사고 후에도 데이터가 완전히 수집될 가능성이 높아집니다.

EIoT PCB 설계는 어디에서 소비자 IoT 경험을 활용할 수 있습니까?

엔터프라이즈 IoT는 분석 시스템 또는 고급 제조 장비일 뿐만 아니라 사람과의 상호 작용에 있어서는 웨어러블 및 HMI 지원 장치입니다. 소비자의 풍부한 경험 전자 산업은 의료 또는 작업자 안전 애플리케이션과 같이 사람과 상호 작용하는 기업의 IoT 생태계 개발에 적용될 수 있고 적용되어야 합니다.

소비자 IoT 장치의 주요 요인은 사용 용이성이며 이는 PCB 설계에 먼저 영향을 미칩니다. 이는 PCB 설계를 위해 다음 요구 사항을 충족해야 함을 의미합니다.

컴팩트 함. 현재 작은 크기의 장치를 제공하기 위해 개발자는 향후 장치의 형태와 모양에 적응할 수 있는 유연한 고밀도 상호 연결 PCB에 의지할 수 있습니다.
무소음. 먼저 장치 간의 원활한 통신을 위해 필요합니다. PCB 내에서 전기적 또는 반사 노이즈를 제거해야 하며 노이즈 필터 및 댐핑 저항을 사용해야 할 수 있습니다.
내구성. 장치의 내구성을 보장하려면 사용 조건을 시뮬레이션하고 적절한 보상 체계를 구현해야 합니다.

웨어러블을 주로 전화에 연결하는 소비자와 달리 EIoT 웨어러블은 정보를 다른 장치, 제어 장치로 전송해야 할 수 있습니다. 패널 추가 분석을 위해 클라우드로 전송합니다. 또한 더 복잡한 장비는 인체 건강에 대한 이기종 데이터를 수집하도록 설계되었습니다. 따라서 이것은 소형 장치에 대한 다중 기능 문제를 강화합니다.

엔터프라이즈 IoT용 PCB 설계 방법