Il ciclo di sviluppo e supporto dei prodotti di oggi è veloce. Embedded products detect software and hardware failures and provide insight into user behavior to provide engineers with the data needed to ensure equipment is operating properly and continually improving.
Non tutte le apparecchiature industriali possono essere facilmente collegate per supportare questi prodotti incorporati.Anche i prodotti progettati per l'Internet delle cose (IoT) presentano problemi di connessione come le interferenze elettromagnetiche (EMI), restrizioni di larghezza di banda e cavi lunghi.
L'avvento della tecnologia System on Chip (SoC) abilitata a Bluetooth fornisce agli ingegneri una connettività senza soluzione di continuità e potenza del microprocessore per il supporto all'apprendimento automatico (ML) di bordo.Combinare la connettività con l'analisi intelligente è uno strumento importante nel ciclo di progettazione e supporto da passivo a proattivo.
La raccolta intelligente di dati modifica lo sviluppo e il supporto dei prodotti
Lo sviluppo e il supporto di prodotti di successo richiedono l'uso di dati.quali caratteristiche sono ingombranti o presentano vulnerabilità, può trovare difficile aggiornare iterativamente il prodotto al livello desiderato dall'utente.condizioni ambientali, e altri dati critici prima o al momento del problema.
I prodotti dotati di una moderna connettività e capacità di analisi possono rendere più efficaci le iterazioni di progettazione e il supporto.I prodotti incorporati e i beacon intelligenti possono rilevare le condizioni ambientali come la temperatura, umidità e pressione dell'aria, e può rilevare l'accelerazione su più assi, la luce ambiente e i campi magnetici.Il timestamp del Real Time Clock (RTC) consente di associare i dati ad altri eventi di sistema quando si utilizza l'analisi di bordo o quando si trasmette a un server cloud tramite Bluetooth.
Ad esempio, un smart beacon collegato a un sistema di movimento lineare in un ambiente industriale può rilevare un aumento delle vibrazioni con l'aumento dell'umidità.Il processore di bordo può quindi avvisare l'ingegnere di manutenzione della necessità di ulteriore lubrificazioneQuesta diagnosi proattiva dei guasti può ridurre i tempi di fermo e i costi di manutenzione delle attrezzature.
I progettisti di prodotti possono anche utilizzare le vibrazioni registrate e i dati ambientali per migliorare le future versioni di sistemi di movimento lineare.possono raccomandare un lubrificante diverso che durerà più a lungo in condizioni di bagnatoPossono anche riprogettare il sistema di lubrificazione per proteggerlo meglio dalle influenze esterne.
Sfide e soluzioni
Per realizzare il vantaggio della raccolta di dati migliorata nell'ambiente IoT, gli ingegneri devono ottimizzare la raccolta e l'analisi dei dati.Il trasferimento delle informazioni al cloud per l'analisi è intrinsecamente ritardato e riduce la sicurezza dei datiI sistemi integrati e i beacon intelligenti risolvono questo problema integrando le capacità di IA e ML nel dispositivo stesso.Questi sistemi Edge AI e TinyML contengono modelli software su scala che consentono al processore di estrapolare in modo intelligente in base ai dati del mondo reale ricevuti.
Le funzioni ML di bordo possono essere semplici per abbinare i dati di vibrazione, i dati ambientali e i timestamp globali, o complesse per prevedere i requisiti di manutenzione in base alle tendenze dei dati.il modulo ML può ricevere e elaborare dati in tempo reale senza occupare risorse di rete, permettendo così di avere una visione tempestiva dei cambiamenti e riducendo al minimo il consumo di energia.
In definitiva, tuttavia, i smart beacon e i sistemi incorporati devono comunicare lo stato con altri dispositivi o server sulla rete.Molti sistemi tradizionali hanno connessioni seriali cablate tramite protocolli come PROFIBUS, DeviceNet, CANOpen e Modbus RTU. I dispositivi più moderni si basano su protocolli Ethernet a bassa latenza come PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP o Ethernet POWER.sia le comunicazioni seriali che Ethernet richiedono la posa di cavi di dati e di alimentazione nell'officina dell'impianto, e le seguenti sfide includono l'EMI, l'attenuazione del segnale durante la trasmissione via cavo lunga,e investimenti in strutture necessarie per mitigare i rischi di inciampo e garantire l'accesso ai veicoli a guida autonoma o a guida autonoma.
La comunicazione a radio frequenza (RF) a corto raggio utilizzando il protocollo Bluetooth supera molte di queste sfide.utilizzare la potenza di una batteria a pulsante per emettere segnali forti su una distanza di 150 metri, eliminando la necessità di linee di alimentazione e dati.
Il segnale BLE funziona nella banda di 2,4 GHz, che supporta anche alcune reti cellulari e Wi-Fi.Sono le fasce più affidabili per superare le barriere visive come muri e attrezzature.Per superare i problemi di perdita di dati e di interferenze, molti sistemi BLE possono utilizzare reti a maglia, utilizzando il protocollo Internet versione 6 (IPv6) per interconnettere i dispositivi BLE e connetterli al cloud (Figura 1).Il posizionamento strategico degli hotspot Bluetooth aumenta anche la forza e l'integrità del segnale all'interno della rete mesh.