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    Cómo el diseño innovador de PCB ha permitido al termostato Nest transformar casas

    Circuit Studio
    |  October 30, 2019

    Round dial thermostat

    No es exactamente la cosa más emocionante del mundo.

    Al crecer en el noreste, el termostato siempre fue un punto de discordia en mi hogar. Nunca se estableció lo suficientemente alto, ¡solo 60 grados a mediados de enero! Mis padres, siendo las personas prácticas que son, querían ahorrar energía. Si todos están en la escuela o en el trabajo todo el día, entonces no tiene sentido tener el calor a toda máquina. "Además, puedes ponerte más capas" siempre decían. No estoy de acuerdo. El adolescente estereotípico en mí nos veía como personas civilizadas y, por lo tanto, capaces de pagar una factura de calefacción. Como la mayoría de los adolescentes, no sabía mucho entonces. Calentar una casa vacía no es barato, incluso si es cálido y acogedor. No tenía idea de que la tecnología, impulsada por los avances en el diseño de PCB, vendría al rescate.

    Los termostatos no siempre fueron la última moda tecnológica

    Durante mucho tiempo, las empresas emergentes y los diseñadores de hardware ignoraron el termostato normal. Los ejemplos contemporáneos carecían de características. Simplemente lea el termómetro y ajuste la temperatura. Si tuvo suerte, obtuvo un temporizador y una pequeña pantalla LCD. De hecho, un termostato de 2005 no era fundamentalmente diferente de un termostato de 1965. Claro, se graduaron de analógico a digital, y tal vez se veían un poco más agradables (¿cosechar oro, alguien?), Pero las características y los controles siguen siendo los mismos. Está "encendido" o "apagado". Si lo piensa, los termostatos eran un espacio atrasado debido a interrupciones. No fue hasta finales de la década de 2000 que alguien finalmente le prestó la atención que necesitaba.

    Entra en el nido. Como diseñador o desarrollador de PCB, probablemente haya estado siguiendo la aparición del espacio de "hogar inteligente" que Nest ha llegado a definir. Fundada en 2011, Nest fue creado por dos ex ingenieros de Apple, Tony Fadell y Matt Rogers. Según cuenta la historia, Fadell estaba construyendo una casa de vacaciones cuando comenzó a comprar termostatos. Al sacar una página del libro de Steve Jobs, Fadell quedó inmediatamente insatisfecho con la selección que encontró y pensó que podía hacerlo mejor. Uniéndose a Rodgers, un ambicioso y prometedor en la división iPod de Apple, se propusieron hacer un termostato del siglo XXI. El producto resultante fue una idea nueva en los controles domésticos. Un termostato que "aprende" sus hábitos de calefacción y refrigeración. Se da cuenta cuando baja la temperatura cuando sale al trabajo, y luego la sube cuando regresa. Después de reforzar el hábito, el termostato Nest lo hace automáticamente por usted. Incluso considera el tiempo necesario para calentar o enfriar una habitación a una temperatura determinada. También rastrea el clima en su ubicación, aumentando su caldera cuando entra un frente frío. Además, como muchos otros productos de "hogar inteligente", el termostato Nest se conecta a un panel de control en la nube, que le permite monitorear su sistema en línea.

     

    Digital thermostat

    ¡Ahora estamos hablando! El termostato Nest incluso se ve mejor que los modelos anteriores.

    Sin duda, el termostato Nest aniquiló a la competencia, pero ¿cómo sabe cuándo disparar el aire acondicionado? Este es el resultado de sus habilidades de aprendizaje automático. Usando algoritmos de autoaprendizaje, el termostato Nest "aprende" los hábitos del hogar, rastreando cuando el calor (o el aire acondicionado) se enciende o se apaga. Después de acumular suficientes datos, la unidad Nest puede anticipar y ajustar automáticamente la configuración de temperatura de acuerdo con sus hábitos y la hora del día. Sin embargo, es más que una nueva forma de ahorrar energía. Para el diseñador de PCB, Nest representa una nueva forma de aplicar lo último y lo mejor en el desarrollo de PCB de vanguardia.

    Una forma emocionante de aplicar la tecnología moderna de PCB

    El termostato Nest fue posible gracias a los recientes avances de PCB. Si Nest hubiera intentado repensar los termostatos una década antes en 2001, la tecnología no habría podido cumplir con los requisitos de tamaño y rendimiento. Claro, Nest podría haber sido capaz de improvisar un prototipo funcional, pero no tendría el tamaño y el empaque de un producto contemporáneo de "casa inteligente". ¡Sin mencionar un precio mucho más alto! Las técnicas como los PCB de alta densidad, los chips de matriz de rejilla esférica y los enfoques de diseño basados en la eficiencia recién estaban surgiendo. No estaban listos para escalar a un punto de precio al consumidor. Nest dio vuelta el mundo de los termostatos, pero la tecnología necesitaba estar allí primero.

     

    Processor with BGAs

    Los IC de matriz de rejilla de bola compacta (BGA) son solo una técnica que Nest aprovechó.

    La cuestión es que toda la tecnología en el termostato Nest no solo se unió a través de la economía de escala. Hacer que todos esos circuitos integrados encajen en una placa compleja de alta densidad no es tarea fácil. Por lo tanto, mucho crédito se debe al esfuerzo de diseño que se destinó al producto. A pesar de un desmontaje del termostato realizado por Sparkfun, podemos ver lo que es posible con las técnicas modernas de diseño de PCB. La placa lógica principal tiene sus cimientos en un enfoque de múltiples capas con una gran cantidad de chips montados en la superficie, optimizando los requisitos de espacio. Hay varios IC presentes, cada uno aprovechando un montaje de matriz de rejilla esférica para reducir aún más el tamaño y maximizar el número de pines de interconexión. Un paquete plano cuádruple más convencional, por ejemplo, sería demasiado grande e ineficiente. Para ahorrar aún más espacio, Nest empleó contactos de superficie en la placa en sí, en lugar de utilizar cables de cinta voluminosos. En el caso de una placa secundaria, utilizaron los tornillos de montaje para proporcionar alimentación, tierra y señal. En total, el termostato Nest es un sello distintivo del diseño de alta densidad y espacio eficiente. A través de las técnicas empleadas, Nest unió el rendimiento y el factor de forma necesarios para una solución de termostato exitosa.

    Las técnicas empleadas por Nest permiten una categoría completamente nueva de dispositivos domésticos inteligentes. De hecho, las startups y los diseñadores independientes de todo el mundo buscan recrear su éxito en el espacio del hogar inteligente. Claro, es posible que no esté desarrollando el siguiente termostato que mata a la categoría, pero el potente software de diseño de PCB es la clave para el éxito del proyecto. CircuitStudio® de Altium, un software de diseño de PCB fácil de usar, proporciona una interfaz intuitiva y puede manejar todos los últimos trucos de hardware. Le brinda la visibilidad y el control que le permiten cumplir con las especificaciones de diseño bajo los requisitos más exigentes del proyecto. proporciona una solución profesional llave en mano que es perfecta para startups y profesionales por igual. Con una solución Altium, puede aumentar el calor en su próximo proyecto.

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