Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
CSICSI
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Projektowanie inteligentniejszych aplikacji przemysłowych

magic9 02 Jun 2021 11:05 669 2
  • Projektowanie inteligentniejszych aplikacji przemysłowych:
    Co inżynierowie muszą wziąć pod uwagę, projektując sztuczną inteligencję, IoT i inne zaawansowane aplikacje w wymagających środowiskach

    Autor: Cliff Ortmeyer, Globalny Dyrektor ds. Marketingu Technicznego



    Innowacje, takie jak sztuczna inteligencja, IoT i IIoT, wymuszają więcej inteligencji w trudnych warunkach, co skutkuje zastosowaniami przemysłowymi, które nigdy wcześniej nie wydawały się możliwe. Ale jest to także obce terytorium dla wielu inżynierów elektroników, którzy nie mają doświadczenia w projektowaniu rozwiązań dla ekstremalnych warunków.

    W automatyzacji fabryk i przemyśle ciężkim, takim jak ropa i gaz, wibracje, skrajne temperatury, chemikalia i płyny odbijają się na układach elektrycznych. Wstrząsoodporne aplikacje wymagają znacznie innego asortymentu komponentów niż tradycyjne rozwiązania. Standardowe podejścia do łączności nie mają zastosowania w trudnych warunkach, w których stawka może być zbyt wysoka, by zawieść. Inżynierowie projektujący muszą wziąć pod uwagę czynniki środowiskowe przed etapem projektowania, wybierając produkty o odpowiednich kwalifikacjach i ocenach, aby zapewnić ochronę cennego sprzętu i personelu.

    Projektowanie inteligentniejszych aplikacji przemysłowych


    Chociaż nie możemy tutaj zbadać potrzeb całego ekosystemu komponentów IIoT, skupienie się na kilku kluczowych elementach konstrukcyjnych aplikacji da inżynierom dobre wyobrażenie o dostosowaniach, jakie będą musieli wprowadzić w swoich projektach.

    Złącza
    Dobrym punktem wyjścia są złącza, ponieważ są one podstawowymi elementami większości aplikacji IIoT. Złącza powinny być zaprojektowane tak, aby niezawodnie przesyłać dane i moc w najbardziej wymagających warunkach. Niezależnie od tego, czy są to złącza HDMI, RJ45, RJ11, światłowody, złącza typu płytka-płytka, czy też inne, kluczowymi wyzwaniami jest zapobieganie przedostawaniu się kurzu i wody, a także odporność na nieostrożne obchodzenie się z nimi.

    Wstrząsoodporne złącza z uszczelnionymi, środowiskowo złączami o stopniu ochrony IP67/1P68 lub dynamiczne IP69k są dobrym wyborem do zapewnienia bezpiecznych połączeń w trudnych lub nieprzyjaznych warunkach środowiskowych. Są one szczególnie krytyczne w przypadku pomiarów podwodnych, rolniczych, zewnętrznych, sprzętu medycznego i innych zastosowań, w których częste mycie lub narażenie na wilgoć stanowi zagrożenie eksploatacyjne.

    Solidny mechanizm blokujący/sprzęgający jest niezbędny również w przypadku złączy do pracy w trudnych warunkach. Istnieje wiele różnych typów złączy, w tym pierścieniowe, skręcane blokowane, gwintowane i szybkozłącza, wszystkie z różnymi atrybutami dla różnych typów zastosowań.

    Czujniki
    Aplikacje IoT wykorzystują duże zestawy czujników do zbierania danych do transmisji poprzez Internet do zasobów obliczeniowych w chmurze. Technologie wykrywania, takie jak akcelerometry, enkodery, czujniki temperatury, czujniki poziomu cieczy, liczniki cząstek i czujniki wilgotności, muszą działać niezawodnie w najbardziej ekstremalnych sytuacjach, aby zapewnić zarówno bezpieczeństwo publiczne, jak i ciągłość działania. Wyzwaniem dla projektantów jest to, że czujniki muszą być małe, wstrząsoodporne i wystarczająco energooszczędne, aby można je było wszędzie wdrożyć, a jednocześnie być w stanie gromadzić i dostarczać dane w trudnych warunkach, takich jak ekstremalne upały, chłód, wiejące wiatry, wysoka wilgotność, a nawet toksyczne chemikalia.

    Podobnie jak w przypadku złączy, integralność uszczelnienia ma zasadnicze znaczenie dla niezawodnego działania czujników w trudnych warunkach, dlatego należy upewnić się, że spełniają one przynajmniej normy IP. Należy wziąć również pod uwagę czujniki wykonane z materiałów odpornych na korozję, szczególnie do zewnętrznych zastosowań IoT. ISO sklasyfikowała kategorie korozyjności dla materiałów od C1 (dla bardzo niskiej korozyjności) do C5-I i C5-M (odpowiednio dla bardzo dużych zastosowań przemysłowych i morskich.

    Przełączniki
    Przełączniki elektryczne - takie jak przełączniki zatrzaskowe, dźwigniowe, dotykowe i przyciskowe - muszą również zapewniać odporność chemiczną, ochronę przed wnikaniem i inne właściwości odpornościowe w aplikacjach IIoT. Aby sprostać wyzwaniom ekstremalnych środowisk, wymagane są zwykle hermetyczne przełączniki. Ponieważ przełączniki są komponentami mechanicznymi, które w dużym stopniu angażują człowieka, mają tendencję do bycia uderzanymi i wystawianymi na działanie różnych płynów i zanieczyszczeń pochodzących zarówno z działalności człowieka, jak i środowiska, w którym działają. Należy pomyśleć na przykład o zastosowaniach medycznych, w których urządzenia są stale przemieszczane i narażone na działanie krwi i innych płynów.

    Przełączniki muszą być w stanie poradzić sobie z powtarzającym się wpływem mocnego naciskania lub wyzwalania elementu przez operatora. Innym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, są materiały, z których wykonane są osłony bryzgoszczelne przełączników (takie jak guma silikonowa lub guma etylenowo-propylenowa). Inżynierowie powinni również wziąć pod uwagę wymagania, takie jak typ zacisków, typ siłownika, ich stopień ochrony IP oraz to, czy przełączniki będą wymagały oświetlenia, a wszystko to wpłynęłoby na wybór materiału.

    Zasilanie
    W przeciwieństwie do wielu większych połączonych systemów, produkty IoT często nie mają dostępu do głównego źródła zasilania i muszą same się zasilać, zazwyczaj wykorzystując pozyskiwanie energii lub baterie. Pozyskiwanie energii jest szczególnie obiecujące w zastosowaniach przemysłowych, ponieważ wymagana energia jest pobierana ze środowiska, wykorzystując energię ruchu ze sprzętu, panelu słonecznego, ciepła lub innych lokalnych źródeł energii.

    Projektowanie inteligentniejszych aplikacji przemysłowych


    Jednak pozyskiwanie energii nie jest odpowiednie dla wszystkich zastosowań. Być może moc wymagana do przetwarzania danych na urządzeniu jest zbyt duża, potrzeby technologii komunikacyjnej są zbyt duże lub po prostu nie ma dobrego źródła energii do pozyskania. W takich przypadkach baterie są często największą częścią systemu czujników IoT, co daje inżynierom ograniczony wybór, które z nich użyć. Dzięki szerokiej gamie procesorów, technologii komunikacyjnych i algorytmów oprogramowania, system można jednak zaprojektować tak, aby osiągnąć wymaganą żywotność. Często czujniki IoT są projektowane tak, aby działały przez cały okres eksploatacji na oryginalnej baterii, ponieważ koszty robocizny związane z wymianą są tak duże.

    Łączność
    Oprócz trudnych czynników środowiskowych, takich jak temperatura, wilgoć i wilgotność, aplikacje IoT mogą być narażone między innymi na zakłócenia elektryczne spowodowane przez obwody przełączające, narzędzia spawalnicze i silniki. W związku z tym inżynierowie muszą rozważyć, jaki rodzaj łączności sieciowej najlepiej pasuje do ich aplikacji. Jeśli najlepszym wyborem jest łączność przewodowa, inżynierowie muszą najpierw zająć się ochroną przed niechcianym rozłączeniem w wyniku wibracji lub przypadkowej siły przyłożonej do podłączonego kabla. Standardowe technologie połączeń, takie jak Ethernet i USB, zostały zaprojektowane dla środowisk domowych lub biurowych, w których frustracja jest najgorszym skutkiem nieoczekiwanego rozłączenia. Złącza przemysłowe zapobiegają takim skutkom, stosując mechanizmy blokujące, które zwiększają siłę trzymania standardowego złącza przemysłowego lub wdrażając ochronę przed wnikaniem.

    Oprócz wstrząsoodpornych złączy przemysłowych Ethernet USB lub RJ45, istnieje szereg znormalizowanych przemysłowych złączy wielostykowych zaprojektowanych do przesyłania sygnałów cyfrowych i analogowych wraz z zasilaniem do podłączonego czujnika.

    Gdy łączność bezprzewodowa ma sens, wymagane będą innowacyjne rozwiązania antenowe, które są zarówno optymalne pod względem funkcjonalności radiowej, jak i mogą wytrzymać trudne warunki środowiskowe. W najprostszym przypadku antena jednoelementowa, prawdopodobnie, jako antena chipowa, jest zaprojektowana, jako elastyczny obwód drukowany (FPC), jako jedna metoda. Jednak rozwiązania radiowe wykorzystujące anteny z wieloma wejściami i wieloma wyjściami (MiMo) stają się istotnym elementem łączności bezprzewodowej.

    Projektowanie inteligentniejszych aplikacji przemysłowych


    Niezależnie od przyjętego podejścia, inżynierowie potrzebują wsparcia i wskazówek podczas rozwiązywania problemów związanych z częstotliwością radiową w ich aplikacjach. Niestandardowe anteny często mogą być najlepszym podejściem, pozwalając projektantowi wziąć pod uwagę użyte materiały, środowisko i obiekt, na którym zamontowana jest antena.

    Wnioski końcowe
    Niezależnie od tego, czy są to ekstremalne upały, wichury czy toksyczne chemikalia - elektronika IoT jest bardziej podatna na uszkodzenia podczas pracy w trudnych warunkach. W ciężkich warunkach przemysłowych wibracje, ekstremalne temperatury, chemikalia i płyny odbijają się na urządzeniach IoT. Nawet jeden mały wyciek lub usterka w układzie elektrycznym może zatrzymać działalność rolniczą, uszkodzić pojazd wojskowy lub unieruchomić samochód strażacki. Inżynierowie muszą wziąć pod uwagę czynniki środowiskowe przed etapem projektowania, wybierając produkty o odpowiednich kwalifikacjach i ocenach, aby chronić cenny sprzęt i personel.

    Autor: Cliff Ortmeyer, Globalny Dyrektor ds. Marketingu Technicznego


    Link


    [Artykuł Partnerski]
    [Szkolenie 22.06.2021, g.9.30] Zabezpieczenia Internetu Rzeczy (IoT) programowe i sprzętowe. Zarejestruj się za darmo
    About Author
    magic9
    Editor
    Offline 
  • CSICSI
  • #2
    StaryVirus_e_Wiarus
    Level 17  
    Większych bzdetów nie czytałem.
  • #3
    pipałosia
    Level 26  
    JA też, chyba jestem inny jakiś .