IoT PCB は最新のテクノロジーで大きなメリットを得ているため、その人気は日々高まっています。 テクノロジー業界ではさまざまな目的で IoT PCB が採用されており、その需要は日々増加しています。
新しいテクノロジーの可能性を最大限に発揮するには、そのテクノロジーがどのように機能するかを理解することが不可欠です。 この記事が IoT 回路基板に関する追加情報を提供することを願っています。 これらの PCB に含まれる非常に役立つ情報を読むことで、PCB についてさらに詳しく知ることができます。
IoTにおけるPCBとは何ですか?
モノのインターネットはIoTと略されます。 この「モノのインターネット」は、インターネットに接続された他のデバイスと通信するために特別に設計されたさまざまな電子デバイスのネットワークです。
これは、これらのデバイスの作成全体を通じてソフトウェア、センサー、およびその他のテクノロジーを利用することで実現できます。 冷蔵庫にスマートフォンを連携させ、スマートフォンのアプリで中身を確認できるようにするなどはIoTの代表的な活用例と言えます。
このようなテクノロジーを利用すれば、冷蔵庫の中に実際に何が入っているかを把握したまま、外出中にまだ持っていないアイテムを購入できる可能性があります。 また、携帯電話を CCTV カメラに接続することで、自宅を追跡または監視することもできます。
IoT PCB は IoT ハードウェアに電力を供給します。 さらに、IoT 回路基板は IoT デバイスの構築に使用されます。 これらの PCB は、IoT デバイスが構築される基盤または基本構造として機能します。 多数の IoT アプリケーションが非常に高い周波数を使用するため、RF 帯域幅は混雑しています。
安全上の問題に加えて、望ましくない干渉も引き起こしました。 IoT PCB 設計は安全と健康上の理由から不可欠です。 EMI による危険を軽減するために、すべての敏感な電子機器は PCB 設計者によってシールドされる必要があります。 干渉問題に対する保護は、効率的な接地メカニズムによって提供されます。
IoT PCB の設計上の考慮事項
モノのインターネット デバイスが適切かつ効率的に機能するには、包括的な基板レイアウトと設計が必要です。 これを行うには、いくつかの重要な IoT PCB 設計の選択を決定する必要があります。
小さいサイズ
IoT ボードのサイズは、設計前に行う必要がある最も重要な決定を表します。 IoT デバイスは通常、体に装着され、持ち運び可能でコンパクトな性質があるため、小さなボードが必要です。 現代のテクノロジーの大部分は縮小しています。
設計者は、回路基板設計のために大規模な基板スペースにアクセスできなくなりました。 小型の IoT PCB を設計する場合は、トラック、ビア、コンポーネントを戦略的に配置する必要があります。 HDI およびリジッドフレックス ボードを使用すると、最小のボードで最高の柔軟性とパフォーマンスが得られます。
小型基板の設計段階を通して、すべての IoT デバイス設計者が理解に達することが重要です。
製品のフィット感
IoT PCB のサイズを考慮するとともに、回路基板の設計がターゲット デバイスに簡単に適合することを確認する必要があります。 仮想プロトタイピングは、これを行うための実証済みの方法であると言えます。
IoT PCB が最高の状態で動作するには、非従来型の材料を使用する必要があります。
適応性
IoT PCB を設計する際には、柔軟性に最大限の注意を払う必要があります。 したがって、PCB は人体の暖かさ、湿気、絶え間ない動きに十分に適応できる必要があります。 これを達成するには、PCB に対して厳密なシミュレーション テストを実行します。
適応性を心配する必要があるのは、IoT デバイスが身体の上に取り付けられたり、身体に接触したりする場合だけです。 開発時には、IoT デバイスの熱による影響を考慮する必要があります。 ボードは、必要な冷却を提供できるように構築される必要があります。
Bluetooth接続
IoT デバイスの主な利点の 1 つは、インターネット経由でデータを収集し、ネットワークに転送できることです。 この機能にはワイヤレス接続が必要です。 したがって、必要な RF 回路コンポーネントとワイヤレス モジュールを取り付ける必要があります。
適切な回路コンポーネントを選択する際には、速度、ネットワーク範囲、セキュリティ要件、および消費電力をすべて考慮する必要があります。
パワー管理
ボードを開発するときは、ボードの消費電力を考慮する必要があります。 IoT ボードのコンポーネントは常に相互に通信しています。 また、IoT デバイスはネットワークと頻繁に通信するため、これらのガジェットのバッテリーの消費が早くなります。
これを解決するには、IoT デバイスのバッテリー寿命を延長する必要があります。 また、さまざまな回路レベルでの電力使用量が最小限に抑えられていることを確認してください。 これにより、IoT ガジェット全体の消費電力が最小限に抑えられます。
このため、PCB のジョブ サイクルを注意深く確認し、ガジェットがその電力をどのように使用するかを慎重に検討する必要があります。 送信電力と待機電力の両方の状態を考慮する必要があります。
信頼性
IoT PCB の設計の信頼性には特に注意を払う必要があります。 これらの IoT PCB は、過酷な作業環境でも壊れることなく耐えられる十分な耐久性を備えている必要があります。 信頼性の高いIoT基板を実現するには、耐久性の高い材料を選択する必要があります。 PCB の寿命を確保するには、業界の設計基準に従う必要があります。
IoT PCB 設計のプロセスに関与する全員が共通の目標に向かって確実に作業できるようにするには、他の専門設計者との良好なコミュニケーションを常に維持する必要があります。 これには時間がかかるか、最終デザインのリリースが延期される可能性があります。 ただし、IoT デバイスに対する需要の高まりとその重要な役割を考慮すると、これは価値のある取り組みとなるでしょう。
IoT PCB 設計用コンポーネント
IoT 回路基板は多数のコンポーネントで構成されています。 適切に動作する IoT デバイスを開発したい場合は、これらのコンポーネントと、それらがこの IoT システムにどのように適合するかを認識する必要があります。
多くの IoT コンポーネント タイプのリストを次に示します。
センサー
IOT PCB の最初のコンポーネントはセンサーです。 このモノのインターネット PCB システム内では、センサーが特定の機能を備えています。 また、情報やデータ収集など、IoT システムで重要なタスクも実行します。
IoT ボードに使用されるセンサーにはさまざまな種類がありますが、圧力センサー、湿度センサー、温度センサー、カメラ、IR センサー、RFI タグが最も一般的なものです。
ワイヤレス接続
IoT PCB のワイヤレス接続により、多数のセンサー間で効果的なデータ通信や交換が可能になります。 これらのセンサーによってデータが収集されると、データはさらに処理されるために IoT PCB のいくつかの層にワイヤレスで送信されます。
Z-wav
IoT ボードには、WiFi、Zigbee、Lora、Bluetooth、NFC などの広く利用されているワイヤレス テクノロジーが搭載されています。
電源管理システム
IoT PCB の 3 番目のコンポーネントは、電源制御用のシステムです。 このテクノロジーは、IoT 回路基板内の電力の流れを管理および制御するのに役立ちます。 これらのデバイスは、さまざまな IoT デバイス コンポーネントとそのネットワークの間で常時接続されており、寿命が確保されているため、特別な考慮が必要です。
バッテリーを使用する各 IoT (モノのインターネット) ガジェットには、効率的な電力使用を確保するために適切に構築された PCB が必要です。 これを実現する 1 つの方法は、静止電力が低い電圧レギュレータを使用することです。
IoT PCB 設計におけるサイズの価値
すべての IoT 製品にとって最も重要なのはサイズです。 IoT PCB 設計では、柔軟性やサイズなどの物理的な制限を考慮する必要があります。
IoT デバイスは常に特別な通信ネットワークを介して接続されているため、関連するバッテリー設計では消費電力を最適化する必要があります。 インターネットを介したIoTデバイスのデータ交換はスムーズに行われます。
ユーザー データは保護される必要があり、設計はセキュリティ ガイドラインに従う必要があります。 人々の信頼を獲得し維持するために、IoT デバイスに対する顧客の信頼の構築と維持をサポートするために、信頼性の基準が増加しています。 したがって、IoT 回路基板の場合は、プロトタイプだけでなく広範なシミュレーションが必要です。
IoT PCB 設計を改善するためのヒント
サイズ制限が低いため、配置用に設計されたコンポーネント、トラック、ビア以外に追加の基板スペースが残されていません。
コンパクトな設計を実現できるのは、小さな接続パッド、太い配線、小型ビアなどの特性を持つ Flex および HDI PCB だけです。 IoT 回路基板の設計は、適切なコンポーネントの選択に依存します。 このアプリケーションでは、機密データの収集と評価を確実にするために広範なインターネット アクセスが必要となるため、適切な RF コンポーネント、ワイヤレス モジュールなどを選択することが重要です。
コンポーネントの選択プロセス全体を通じて、すべてのネットワーク速度とそのようなコンポーネントの範囲を評価する必要があります。 あらゆる IoT システムでこのような長期バッテリーが必要な場合、電源管理が不可欠です。
各回路ブロックには厳密な電力バジェットが必要です。 無線トランシーバーは、移行中にかなりの量のエネルギーを吸収することが知られています。 集積回路がスリープ モードにあるときの電力要件も、バッテリ寿命に影響します。
したがって、IoT 回路基板内の電力要件を事前に確認することをお勧めします。 IoT 製品には、製品の適合に関して多くの基準があります。 選択した IoT の製品形式にすぐに組み込めるように、アイデアを徹底的にプロトタイプ化してください。
ユーザーのウェアラブル向けに設計された IoT 設計では、体温、頻繁な動き、湿気などの人間の接触によって影響を受ける可能性のある設計の仕組みをモデル化することをお勧めします。
このような物体の熱影響を考慮し、PCB 基板の設計に適切な冷却方法を組み込む必要があります。 省スペースかつ高効率の要件には、システムインパッケージやマルチチップモジュールなどの最新のパッケージング技術を選択することをお勧めします。
IoT PCB 設計の利点
IoT PCB の使用がこれほど急速に普及しつつあるのはなぜなのか疑問に思われるかもしれません。 それは、さまざまな分野に適用するとさまざまな利点がもたらされるという概念によって説明できます。 IoT PCB のさまざまな利点のうち、以下ではほんの一部を取り上げます。
小さいサイズ
IoT PCB の独自の利点は、基板占有スペースが少なく、形状または寸法がコンパクトであることです。 これは、製造時に使用される薄いコンポーネントのおかげで可能になります。 その結果、バッテリー、衛星、マイクなどのコンポーネントを、パフォーマンスを損なうことなく狭いエリアに配置することができます。
軽量
IoT PCB のサイズが小さいため、IoT デバイスの全体重量が大幅に軽減されます。 IoT デバイスは信じられないほど軽量でもあり、これも現代のテクノロジー特有の利点です。 ほとんどのモノのインターネット (IoT) デバイスは小型でポータブル、ウェアラブルです。 IoT PCB は、小型で軽量であるため、IoT デバイス ユーザーにとって実用的です。
耐久性
IoT PCB は、さまざまな分野の過酷な環境条件に耐えることができます。 このような困難な状況下でも正常に機能することができます。 IoT デバイスは信じられないほど頑丈で、厳しい条件下でのストレスに耐えることができます。これは主に、その製造に HDI PCB が使用されているためです。
シンプルな配線チャンネル
シンプルな配線チャネルと明確な配線接続が IoT ボードの特徴です。 これにより、複雑な機械的および電気的なコネクタを回避でき、IoT ボードの機能が大幅に向上します。
IoT回路基板設計の応用
IoT PCB は、幅広い分野で広く利用されました。 これらは、自動車のダッシュボード、スマートフォン、スマートウォッチ、スマート ホームなどの他のデバイスでも使用できます。 ここでは、より一般的な IoT PCB の使用例をいくつか紹介します。
- 車載センサーは IoT ボードを採用して、パフォーマンスと使いやすさを向上させます。
- テーマパークやショッピングモール全体のグリッドデザインで、訪問者の経路を追跡し、顧客や小売業者に特定の販売機会を提供します。
- 色が変化する電球はタブレットやポータブルスマートデバイスで制御でき、さまざまな部屋に特定の雰囲気を作り出します。
- 衛星および GPS テクノロジー
- フィットネストラッカーモジュール
- IoT 回路基板は、輸送と簡単な時間監視の両方のためにデジタル列車に利用されています。
医療用品 - フィットネストラッカーモジュール
- スマート農業システム
結論
多くの消費者向け IoT アプリが信じられないほど高い周波数を使用するため、RF 帯域は混雑しています。 これにより、安全上の懸念に加えて、望ましくない干渉が発生しました。 安全アプリケーション向けの IoT PCB の設計は不可欠です。 PCB 設計者は、EMI に関連するリスクを軽減するために、繊細な回路の周囲にシールドを設ける必要があります。 効率的な接地メカニズムによって、あらゆる干渉問題から保護されます。
