モノのインターネットのハードウェア プラットフォームのフレキシブル化

Altium Designer
|  August 9, 2017

白の背景に置かれたArduino基板

 

 

子供の頃に熱中したり執着したりしたものを覚えていますか? 私が若かった頃、誰もがポケモンと、子供でも触れる電子機器に熱中していました。これら2つの熱狂はやがて、たまごっちという最終的な流行に結びつきました。これは大ヒットして、携帯電子機器の人気と、小さく非現実的な動物に対しての子供たちの愛情を生み出しました。最近では、PCBにおける2つの熱狂、すわなちフレキシブル電子回路とモノのインターネット(IoT)が結合しました。自作用開発基板のようなハードウェア プラットフォームはIoTの誕生に役立ち、フレキシブル ハイブリッドエレクトロニクス(FHE)はそのIoTを成熟へ導くために役立っています。技術者は、Arduinoのような大きなブランドと互換性のあるフレキシブルな基板や周辺機器の設計を開始しています。IoT開発者が必要とするコンポーネントを搭載した、使いやすい基板を設計することで、この動向に加わることができます。

フレキシブルなハードウェア プラットフォームの利点

完全フレキシブルおよびリジッドフレキシブルPCBは長年にわたり、航空宇宙などハイテク産業に限って使用され、ローバーが他の惑星まで飛行するために役立っていました。しかし今日では、これらのPCBの利点は地球に戻って、開発基板やその周辺機器に利用されるようになっています。フレキシブルなハイブリッド電子機器では、従来型電子機器の低コストや性能と、フレキシブル回路の容積やフォームファクターの利点を組み合わせて活用しています。

一部の組織は将来の完全にフレキシブルな電子回路を構想していますが、現在のところはハイブリッドで妥協する必要があります。フレキシブル ハイブリッド電子回路は、フレキシブルな基板に従来型のコンポーネントを実装するものです。従来型の電子機器コンポーネントは長年にわたり、コスト、速度、消費電力の点で高度に最適化が行われてきました。フレキシブルなアナログも多少存在しますが、比較すると性能的には見劣りするものです。また、十分に使用され実績のあるチップを使い慣れていることから、デバイスで簡単に使用できます。

しかし、リジッドPCBには多くの欠点があります。主な問題点は曲がらずに折れる傾向があること、サイズ、および動的な圧力を処理できないことです。フレキシブル基板にコンポーネントを取り付けることで、これらすべての問題を解決できます。言うまでもなくFHEは曲がるように作られており、一部のFHEは200,000回もの曲げ耐性があります。信頼性に加えて、折り曲げ可能な基板はフォームファクターも小さく、通常のPCBでは収まらないような領域にも折りたたんで収納可能です。

 

 

フレキシブルPCB

フレキシブル回路は将来の方向性です。

 

 

FHE、IoT、Arduino

これらの利点から、FHEはIoTにおける非常に優れた選択肢です。IoTは2020年には数十億台ものデバイスに使用されることが予測されています。これらの多くはセンサーベースのネットワークで、あちらこちらの場所で動作し、インフラストラクチャーを監視します。これらのデバイスには、設置が必要などこにでも取り付けられるよう、独自のフォームファクターが必要になるでしょう。これらのガジェットは小さいだけでなく、単純であることも必要です。数十億ものデバイスを個別に設計するような時間は誰にもありません。そこで、Arduinoが役に立ちます。

Arduinoは長年にわたり、開発基板および自作用電子機器の分野でよく知られた名前でした。同社の基板は最初の頃、趣味に熱中する人向けと思われていましたが、実際には商用アプリケーションにも多くの機会を提供するものです。この理由から、いくつかの企業は現在FHE Arduino互換の基板や周辺機器を開発しています。Seeed Studioは、試作基板を公表した企業の1つです。この概念実証PCBにより、同社はArduinoタイプの基板をどれだけ小型化可能かを示しました。この分野で活動している別の企業としてPrintooがあります。同社は、IoT市場を対象とするあらゆる範囲のArduino互換プラットフォームを開発しています。他の企業や設計者も、近い将来にArduino基板の小型化と折りたたみに手を付けることになるでしょう。

 

 

ワイヤレス通信による車の進歩
自動車もIoTの一部になるでしょう。

 

 

市場に参入できる分野

このような設計者の1人になりましょう。オープンソースのハードウェア市場は、2015年時点で10億ドル相当と推定されており、IoT増大の動向につれてますます拡大すると考えられます。この市場とその設計者の一部でも確保するには、単純で使いやすく、有用な基板と周辺機器を設計する必要があります。

 

私は新しいことを学ぶのは好きですが、プロジェクトのたびに最新技術を調査するのは好きではありません。Arduinoの成功の鍵となった理由の1つはこの点で、他の設計者にとっても重要です。IoT用の独自の汎用ハードウェア プラットフォームを設計するなら、広く一般に使用されている既存のシステムとの互換性が必要です。ユーザーが既に使用しているArduino、Cloud9、BlueJ、Geany IDEなどの一般的な統合開発環境(IDE)で、その基板をプログラム可能なことを確認しましょう。既に確立され、多くの設計者が参加しているオープンソース開発基板の市場を活用しましょう。

基板は使いやすく感じるだけでなく、有用であることも必要です。IoTの分野でどのような製品が出現しつつあるかについて考慮する必要があります。いくつかのヒントを紹介しましょう。ウェアラブルは明らかに、高齢者においても普及しつつあり、フォームファクターの要件を満たすため、優れたフレキシブルなソリューションが必要とされています。低消費電力広域ネットワークには、データを収集するために数百もの小型で低消費電力のセンサーが必要です。自動車も、予測されなかったIoTの拡張分野です。この分野には車体および重量の要件を満たすために小型、軽量のセンサーおよび基板が必要です。また、車両はインフラストラクチャや通行人など、周囲の全てと通信を行います。このパズルの全てのピースには、統合が簡単な基板と周辺機器が必要です。

モノのインターネットでは既に競争が始まっており、フレキシブルなテクノロジーがこの競争に加わりつつあります。Arduinoは長年にわたりIoTの分野で競合しており、現在ではスマートな企業がこの2つの融合を開始しています。既存のテクノロジーと適切に結合でき、IoTアプリケーションの要求を満たすことのできる基板を設計できれば、この競争において他社と対等の位置に立つことができます。

1つだけ問題があります。フレキシブル基板をどのように設計するかということです。FHEはかなり新しいテクノロジーで、ほとんどの設計者にとってなじみのないものです。さいわい、Altium Designerはフレキシブルとリジッドフレキシブルの両方の回路の取り扱い方法を心得ています。設計に役立つ数多くの優れたツールが搭載されており、回路の3Dモデルを作成し、回路が筺体に収納可能なことも確認できます。

フレキシブル回路についてのご質問は、Altiumのエキスパートにお問い合わせください。

 
 
 
 
 

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电子设计和DFM的PCB设计工具。给EDA领导者的信息。

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