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IoT-Design

Best Practices für das Entwerfen von Geräten für das Internet der Dinge (IoT) und das industrielle Internet der Dinge (IIoT)

Was ist IoT-Design?

IoT Design ist ein Zweig des Designs, der die derzeit am weitesten verbreitete Art von elektronischen Geräten auf dem Markt umfasst: das Internet der Dinge.

IoT ist überall. In den letzten zehn Jahren haben wir uns stark darauf konzentriert, unsere Welt in eine intelligente, vernetzte Welt zu verwandeln. Dies wird in den kommenden zehn Jahren noch mehr zutreffen. Intelligente Städte und Häuser, vernetzte Gesundheit, industrielles IoT und intelligente Produkte existieren in unserer Gegenwart und unserer Zukunft. Dies ist ein wichtiger Treiber in der Elektronikindustrie und eröffnet brandneue Märkte und Möglichkeiten.

Es ist jedoch nicht einfach, die Revolution der elektronischen Produktentwicklung zu überleben. Für Verbraucher sehen IoT-Geräte zwar elegant und einfach aus, in Wirklichkeit sind sie es jedoch nicht. Eine Reihe von Komponenten, physischen Schnittstellen, Leiterplatten und Rigid-Flex-Schaltkreisen sorgen für zusätzliche Designherausforderungen.

Wenn Sie also in den IoT-Markt eintreten und Ihr eigenes IoT-Gerät entwerfen möchten, müssen Sie zunächst eine sehr solide Leiterplatte entwerfen. Am effektivsten ist es, die im Siemens-Portfolio enthaltenen Tools wie PADS Professional, Xpedition und alle darin integrierten Simulations-Tools zu verwenden.

Diseño de IoT

7 Designbereiche, die Sie im IoT-Design berücksichtigen müssen

#1 Der IoT Design-Zweig

The IoT Design Domain

Da die Kosten für Komponenten für IoT-Geräte relativ hoch sind, ist die Auswahl der Komponenten entscheidend, um sowohl Ihre Kosten als auch Ihre funktionalen Anforderungen zu erfüllen.

#2 Form und Passform von IoT-Geräten

the form and fit of iot devices

Wenn ein Fitness-Tracker nicht leicht, komfortabel und modisch ist, wenn eine Smartwatch zu sperrig ist oder wenn ein IoT-Türschlosssatz nicht ästhetisch passt, ist es unwahrscheinlich, dass das Produkt jemals erfolgreich wird.

Größe, Gewicht und Look-&-Feel sind wichtige Aspekte bei der Entwicklung Ihres IoT-Geräts!

#3 IoT-Designkomponenten

IoT Design Components

Human-Interface-Devices müssen stromsparend und hocheffizient sein, um eine angemessene Zeit ohne Aufladung zu halten!

#4 Erfassen der IoT-Entwurfsabsicht im Schaltplan

Capturing the IoT Design Intent in the Schematic

Beim Definieren von Verbindungen zwischen Komponenten im Schaltplan, stellen Sie sicher, dass Sie:

  • das Komponentenmanagement verwenden, um Komponenten zu beschaffen und Kosten zu verwalten

  • die Simulation für Ihre Analog- / Mixed-Signal-Schaltungen vor und nach dem Layout verwenden

Es ist wichtig, dass Sie Ihre Anforderungen an die Integrität des Designs, die physikalischen Eigenschaften und die Kosten erfüllen!

#5 Sicherstellen der Entwurfsleistung: Validierung, Leistung und Speicher im IoT-Entwurf

Ensure Design Performance: Validation, Power, & Memory in IoT Design

IoT-Entwürfe enthalten Analog/Mixed-Signalschaltungen, die während der Entwurfsphase modellbasiertes AMS, Simulation und Analyse erfordern, um eine hohe Leistung und Zuverlässigkeit sicherzustellen.

IoT-Designs arbeiten normalerweise in mehreren Modi, wie z. B. Standby, Senden / Empfangen, aktives Erfassen, Aufladen usw. Die Funktionsüberprüfung MUSS in jedem dieser Modi durchgeführt werden!

Eine Simulation ist auch erforderlich, um einen umfassenden Überblick über Ihre Speicherschnittstelle zu erhalten, unabhängig davon, ob es sich um DRAM oder Flash handelt.

Für jedes IoT-Produkt ist es wichtig, auch in Speicherverbindungen zu investieren!

Um die Entwurfs- und Debug-Zykluszeit Ihres DDR-basierten Entwurfs zu verkürzen, müssen Sie ein genau definiertes Constraint-Management-System mit der besten DDR-Routing-Technologie verwenden.

Mit einer Vorausplanung, Simulation und Validierung können Sie schnell und genau Traces mit hoher Geschwindigkeit und hoher Bandbreite routen.

#6 Leiterplattenlayout

PCB Layout in IoT Design

Dinge, die helfen können:

  1. Designs werden von vordefinierten, marktfähigen Formfaktoren gesteuert. Daher ist es wichtig, dass jedes Board vor dem Routing in seinem 3D-Gehäuse angezeigt wird
  2. Bidirektionales Cross-Probing zwischen Schaltplan und Layout beschleunigt die Platzierung der Komponenten
  3. Ein Constraint-Management-System hilft Ihnen beim Festlegen und Durchsetzen elektrischer Constraints
  4. Durch das Platzieren von Komponenten in 2D und 3D werden Verstöße vermieden
  5. Durch die Verwendung spezifischer Funktionen für Flex und Rigid-Flex wird sichergestellt, dass Teile des Designs die Faltung nicht beeinträchtigen. Dazu gehören die Platzierung von Teilen auf Flex-Schichten, das Füllen von Flex-Routing-Ebenen und das Exportieren des Designs als 3D-Volumenmodell nach MCAD für eine bessere Zusammenarbeit
#7 Herstellung & Montage für PCB Design

Manufacturing & Assembly for PCB Design of IoT devices

Der letzte Schlüssel zum Erfolg: Berücksichtigen Sie die Fertigungs- und Montageanforderungen Ihres IoT-Geräts während des Entwurfsablaufs.

DFT (Design for Test) - Stellen Sie die Testbarkeit Ihres Designs aus einer Bare-Board-Perspektive sicher, um Kurzschlüsse und andere Herstellungsfehler zu identifizieren.

Identifizieren Sie Probleme wie Resist-Splitter und unbeabsichtigtes Kupfer, die durch eine Lötmaske freigelegt wurden, damit diese vor der Herstellung behoben werden können.

White Paper

How to Achieve Success with IoT

Dieser hilfreiche Text befasst sich mit den Aspekten der IoT-Implementierung, mit denen Unternehmen am meisten zu tun haben, wie z. B. das Erstellen eines überzeugenden Business Case, das Management von Sicherheitsanforderungen und die Identifizierung der wichtigsten Aspekte eines erfolgreichen Systems.

Was ist das Internet der Dinge (Internet of Things - IoT)?

Das Internet der Dinge (IoT) ist der Begriff für Geräte (Dinge), die mit dem Internet verbunden sind und Daten in ein Repository übertragen. Apps können verwendet werden, um diese Daten zu analysieren und den Geräten Erkenntnisse, Informationen und Entscheidungshilfen bereitzustellen, damit sie besser funktionieren können. Darüber hinaus können sie auch verwendet werden, um den Benutzern der Geräte zu helfen, ihre Aktivitäten zu optimieren. IoT ist zu einem populären Begriff geworden und wurde bereits im Consumer- und Retailbereich implementiert. Von IoT profitieren zum Beispiel Wearables, Smartphones, Musik, E-Books, Mode usw. Die Liste ist lang. IoT hat die Art und Weise, wie wir lesen, zuhören, kommunizieren, Finanzgeschäfte tätigen, Kontakte knüpfen und viele andere Aspekte verändert.

Ein Beispiel eines mit PADS Professional entwickelten IoT-Geräts mit mehreren Leiterplatten.
Ein Beispiel eines mit PADS Professional entwickelten IoT-Geräts mit mehreren Leiterplatten.

Software-Tools für IoT-Design

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Wenden Sie sich an unseren Experten, um schnelle Antworten auf Ihre Fragen zu erhalten.

Ivano Tognetti

Ivano
Tognetti

Product Manager

Ivano, seit den 80er Jahren an der Spitze
der Elektronik, ist Produktmanager für den Bereich
EDA (Electronic Design
Automation). Durch die Leitung von Projekten in
zahlreichen europäischen Ländern verfügt er über
einen sehr umfassenden Überblick über den Markt und seine
Herausforderungen




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