Come Scegliere un Modulo di Comunicazione per un Prodotto IoT

Molti dei miei amici sono ingegneri e spesso ci capita di trovarci per fare due chiacchiere . Se avete voglia di sentir parlare di progetti IoT strani, allora dovreste chiedere loro a quale progetto stanno lavorando ultimamente. Ho smesso di chiedere quali programmi stanno usando dal momento che tutti stanno imparando Python. Seriamente, tutti quanti! Parliamo di cose divertenti successe al lavoro, solitamente di progettazione, ma a volte anche di saldatura. Discutiamo anche delle parti più noiose del lavoro che di solito è la selezione dei componenti, ma a volte è di nuovo la saldatura.

Una cosa su cui siamo tutti d'accordo è quanto sia seccante sfogliare una scheda tecnica di 84 pagine solo per la selezione dei componenti. Ahimè, la maggior parte dei moduli di comunicazione IoT e dei microcontrollori ha una vasta serie di schede tecniche che dovete esaminare attentamente prima di poterle incorporare nel layout della vostra nuova PCB per il dispositivo IoT.

^{Ingegneri che passano la pausa pranzo a discutere di software, lavoro, o problemi di progettazione.}

Confrontarsi sui propri usi può diventare una specie di controllo incrociato per tutti quei piccoli dettagli che possiamo aver dimenticato. Chiaramente, questo tipo di approccio non si trasforma in progetti PCB complessi o per componenti complicati. È meglio chiarire quali sono i requisiti dei componenti che si adattano alle specifiche del vostro prodotto già nelle prime fasi del processo di progettazione. Questo vi farà risparmiare un sacco di problemi per quanto riguarda tutto il resto del lavoro di progettazione e testing. In futuro parleremo dei microcontrollori, ma per ora iniziamo ad identificare i requisiti che vi consentiranno di selezionare il modulo IoT più adatto al vostro progetto.

Identificare i Requisiti

La prima volta che ci era stato assegnato un progetto di un dispositivo IoT, nonostante fosse incompleto, dovevamo comunque realizzare i prototipi al più presto possibile. Il risultato iniziale era a malapena soddisfacente e ci siamo subito resi conto che c'era un ampio margine di miglioramento. Per la versione successiva, mi sono impegnato molto di più nella valutazione delle specifiche hardware standard, tra cui:

• Trasmissione e Rete: Che tipo di stazione base utilizzerete? Fino a che distanza devono riuscire a trasmettere i dispositivi? Se i moduli non sono in grado di gestire i canali di comunicazione utilizzati, sarà necessario cambiare il tipo di rete, oppure non avrete l’ "internet" di "Internet delle cose".

• Spazio: Quanto spazio avete a disposizione? Avevamo bisogno di inserire il nuovo PCB in un contenitore preesistente. Il che mi ha portato a preoccuparmi delle dimensioni effettive del modulo e di quanto dovesse essere ridimensionato. La maggior parte dei moduli può solitamente essere ridimensionata e si adatta ai vostri contenitori. Questo è un grosso vantaggio che vi farà non solo risparmiare spazio, ma anche progettare senza preoccuparvi del fatto se il modulo ci stia o meno. In generale, sarà il produttore a fornirvi il nuovo layout al quale dovrete adattarvi.

• Requisiti energetici: Utilizzate l’alimentazione a muro o batterie per il vostro sistema? Avevamo bisogno di batterie che durassero almeno un anno, quindi si doveva consumare poca energia sia durante l'utilizzo che in idle.

• Tolleranza ambientale: Il dispositivo è soggetto a cambi di temperatura? Pioverà sopra il dispositivo? Potrebbe entrarci della polvere? Assicuratevi che il modulo IoT scelto riesca a tollerare adeguatamente l'ambiente in cui verrà utilizzato. Dovreste sottoporre il modulo IoT alla stessa rigorosa selezione che usereste per qualsiasi altro componente.

• Compatibilità: Verificate che la vostra applicazione IoT sia in grado di interfacciarsi correttamente con il resto del vostro hardware. I protocolli di comunicazione e la sua velocità sono gli stessi del microcontrollore? Dovrà gestire direttamente un input da qualche sensore? Può essere alimentato dallo stesso alimentatore del microcontrollore?

Il modulo IoT scelto determina le funzionalità del prodotto finale. Ecco perché è importante progettare e verificare rigorosamente tutti i requisiti necessari per il vostro modulo IoT..  

Posso capire che questi controlli sembrano scontati, ma ho visto persone che si sono buttate nel mondo della progettazione IoT senza nemmeno riesaminare le proprie esigenze. Il problema principale è che hanno dovuto spendere un sacco di soldi prima di riuscire a risolvere i loro problemi di compatibilità o di tolleranza. Fidatevi, ne ho sentite di tutti i colori dai miei amici e del loro processo di correzione degli errori. Siate lungimiranti e pianificate in anticipo. 

Conoscete il Produttore

Prima di affidarsi ad un modulo, dovreste conoscere un po' più a fondo il produttore, soprattutto  se non avete mai lavorato con loro precedentemente. Con l'espansione del mercato dell'IoT stanno nascendo sempre più moduli nuovi. Se scegliete un modulo più recente, assicuratevi che il vostro produttore abbia la capacità di produrre e supportare la quantità di hardware che avete intenzione di acquistare da loro.

^{Assicuratevi di lavorare con un fornitore in grado di supportare la capacità di cui avete bisogno.}

Altri punti da considerare nella scelta del fornitore:

• Capacità: Le nuove aziende possono disporre di moduli davvero interessanti. Assicuratevi però, che abbiano una disponibilità sufficiente a supportare la scala e il tasso di produzione di cui avete bisogno. Potreste aspettare intere settimane se il loro tempo di consegna va oltre al vostro piano di produzione.

• Certificazione FCC: Cercate di scoprire se dispongono di una certificazione sul modulo della frequenza radio (RF) e se altri clienti hanno certificato con successo prodotti che utilizzano gli stessi moduli. Sarebbe anche utile chiedere qual è  il laboratorio di test con cui lavorano. Potreste infatti scegliere il loro stesso laboratorio di test in futuro per certificare i vostri prodotti (qualche volta potreste anche ottenere uno sconto). Per ultima cosa, potrebbe essere necessario che il produttore invii la documentazione brevettata al laboratorio di test. Assicuratevi di avere un produttore che sia disposto ad assistervi, altrimenti la certificazione potrebbe richiedere diverse settimane.

• Modifica del layout: Come ho già accennato in precedenza, alcuni moduli richiedono una messa a punto per il vostro PCB. Verificate sin da subito se ne avrete bisogno e scoprite che tipo di supporto avrete per la modifica del layout. Se vi inviano file di layout, informatevi sul formato e sulla compatibilità con i vostri strumenti di progettazione.

• Aggiornamento dei firmware e supporto a lungo termine: Nel corso del loro ciclo di vita alcuni dispositivi ricevono aggiornamenti del firmware, sia per motivi di sicurezza che di funzionalità in generale. Scoprite come vengono gestiti e credetemi, non volete trovarvi nella situazione in cui dovrete ritirare i vostri sistemi e aggiornarli a mano. Se il dispositivo in questione non permette la ricezione degli aggiornamenti remotamente, sarà necessario pianificare come gestirli in futuro. Ad esempio quando la rete doveva essere aggiornata, i nostri clienti non hanno potuto utilizzare il dispositivo per una settimana intera, e non era nemmeno colpa del firmware. È stata una settimana terribile.....

Ci sono un sacco di fattori da tenere in considerazione quando si sceglie un prodotto o modulo IoT. Anziché limitarsi all'approccio dei post-it e dei fogli di calcolo, ci sono ottimi strumenti a disposizione per aiutarvi durante questo processo. Eccovi alcuni consigli che ho ricevuto dai miei amici. Uno di questi strumenti è Altium Vault^®, che vi consente di gestire produttori, distributori e persino componenti, utilizzando le vostre regole di progettazione specifiche. In questo modo non solo vi aiuta a mantenere i requisiti coerenti in tutta la progettazione, ma vi assicura anche un continuo controllo durante il lavoro di progettazione. Per saperne di più sulla progettazione professionale dei PCB, potete contattare alcuni dei rappresentanti Altium che sono pronti ad aiutarvi a utilizzarlo fin da subito!