DigiKey e Würth Elektronik – Semplificare l'IIoT

Mentre l'Internet delle cose industriale (IIoT) continua a fare scalpore in vari settori, la domanda di integrazione fluida, connettività affidabile e soluzioni di implementazione efficienti non cessa di crescere.

Per soddisfare queste esigenze, DigiKey e Würth Elektronik si sono alleate per offrire un'ampia gamma di prodotti e strumenti studiati per semplificare l'implementazione dell'IIoT. Concentrandosi sulla connettività, sulle risorse di sviluppo e sull'efficienza, le aziende troveranno il supporto di cui hanno bisogno per trasformare facilmente le loro operazioni.

Questo articolo prenderà in esame in modo approfondito alcune delle soluzioni per i sensori e la connettività IoT, alcuni strumenti di sviluppo e implementazione, nonché le strategie per migliorare l'efficienza dell'IIoT. Che si tratti di abilitare la connettività cloud o di riqualificare sistemi legacy, DigiKey e Würth Elektronik hanno tutto l'occorrente per un futuro connesso.

Connettività e sensori IoT

Qualsiasi ecosistema IoT deve poter contare su una connettività solida e una tecnologia di sensori affidabile. DigiKey e Würth Elektronik offrono una suite completa di soluzioni su misura per soddisfare questi requisiti critici. Dai moduli Wi-Fi e Bluetooth Low Energy (BLE) a quelli RF e multiprotocollo avanzati, questo portafoglio consente comunicazioni fluide in diverse applicazioni industriali.

La gamma BLE di Würth Elektronik, denominata "Bluetooth Smart", offre connettività wireless Bluetooth a dispositivi a batteria a basso costo e di piccole dimensioni che richiedono lunga durata e affidabilità. Questa tecnologia è fondamentale per abilitare un'ampia gamma di applicazioni critiche come sensori per il settore sanitario, controller remoti, orologi e altri ancora. Ne è un esempio il modulo BLE Proteus-I Bluetooth Smart 4.2 di Würth Elektronik, caratterizzato da un consumo energetico di picco, medio e inattivo estremamente basso, oltre che da una durata pluriennale della batteria, costi contenuti, interoperabilità multi-vendor e capacità di portata migliorate.

Figura 1: Modulo BLE Proteus-I Bluetooth Smart 4.2 di Würth Elektronik (2608011024000). (Immagine per gentile concessione di Würth Elektronik)

Se è più importante la connettività Wi-Fi, il modulo WLAN Calypso di Würth Elektronik è la soluzione che fa per voi. Si tratta di un modulo Wi-Fi compatto basato su IEEE 802.11 b/g/n con uno stack TCP/IP completo. Grazie all'intagliatura dei bordi, alla configurazione dell'antenna intelligente e a un'interfaccia di comando in stile AT di facile uso, Calypso può essere facilmente integrato in qualsiasi applicazione embedded. Il modulo supporta anche IPv4 e IPv6, implementando al contempo applicazioni di rete chiave come SNTP, DHPv4, DHCPv6, mDNS, HPPT(S) e MQTT pronte all'uso. Progettato pensando alle applicazioni industriali, il modulo Wi-Fi Calypso offre funzionalità di sicurezza avanzate come sei prese sicure, avvio sicuro, archiviazione e aggiornamenti OTA. Inoltre è adatto per la sostituzione dei cavi seriali e le applicazioni IoT a basso consumo con connettività cloud.

Figura 2: Modulo radio Wi-Fi Calypso di Würth Elektronik (2610011025000). (Immagine per gentile concessione di Würth Elektronik)

Se sono richieste funzionalità sia Wi-Fi che Bluetooth, i moduli multiprotocollo di Würth Elektronik rappresentano una valida opzione. WIRL-COMB: Stephano-I di Würth Elektronik è un modulo radio di piccole dimensioni progettato per applicazioni IoT che combina le funzionalità Wi-Fi e BLE in un unico contenitore intelligente a basso consumo. Stephano-I è particolarmente ideale per i sistemi embedded che necessitano di capacità di comunicazione wireless, facilmente integrabili grazie al funzionamento tramite interfaccia UART e controllato tramite comandi AT.

Figura 3: Modulo radio WIRL-COMB: Stephano-I (2617011025000). (Immagine per gentile concessione di Würth Elektronik)

Sebbene questa sia un'ottima gamma di prodotti, a volte serve un approccio più personalizzato. In questo caso, Würth Elektronik offre anche soluzioni firmware personalizzabili, come il modulo radio Ophelia-III. I moduli Ophelia-III di Würth Elektronik sono progettati per la comunicazione wireless tra dispositivi quali sistemi di controllo, controlli remoti e sensori. Senza firmware preinstallato, Ophelia-III offre ai tecnici la flessibilità di integrare un firmware proprietario o di utilizzare l'SDK nRF Connect di Nordic per applicazioni personalizzate come BLE, Zigbee o Thread. Il modulo include un'antenna PCB integrata e offre la possibilità di collegarne una esterna per estendere la portata. Basato sul chip nRF52840, combina prestazioni elevate con un basso consumo energetico. Il modulo radio Ophelia-III è dotato di pin supplementari per il collegamento personalizzato di dispositivi o sensori, che lo rendono versatile e pronto per essere adattato al progetto dell'utente.

Figura 4: Modulo radio Ophelia-III (2611011022000). (Immagine per gentile concessione di Würth Elektronik)

Completano queste opzioni di connettività i sensori MEMS (sistema microelettromeccanico), progettati per fornire un'acquisizione precisa dei dati per il monitoraggio e l'automazione. Insieme, queste tecnologie costituiscono la base dei sistemi IIoT, consentendo alle aziende di stabilire in modo facile e scalabile operazioni connesse e basate sui dati.

Figura 5: Sensore di accelerazione a 3 assi WSEN-ITDS (2533020201601). (Immagine per gentile concessione di Würth Elektronik)

Würth Elektronik offre un nutrito portafoglio di sensori MEMS sul sito Web di DigiKey. Questi sensori MEMS, in grado di misurare temperatura, pressione, accelerazione e altri valori, sono completamente supportati dagli SDK e dalle schede di valutazione pronte all'uso di Würth Elektronik.

Strumenti di sviluppo e implementazione

Lo sviluppo e l'implementazione di soluzioni IIoT spesso risulta un processo complesso e dispendioso in termini di risorse, che Würth Elektronik sta semplificando con una gamma di SDK e schede di valutazione open-source tramite le schede modulari impilabili FeatherWing. Gli SDK open-source di Würth Elektronik, in linguaggio C, sono completamente personalizzabili per soddisfare requisiti specifici. Questi SDK consentono la perfetta integrazione di un'ampia gamma di sensori con i sistemi IIoT, facilitando i dati in tempo reale e il processo decisionale automatizzato.

Inoltre, i kit di progettazione della connettività cloud aiutano a semplificare l'integrazione in ecosistemi basati sul cloud, consentendo implementazioni IoT più rapide ed efficienti. Questi strumenti sono progettati per permettere agli sviluppatori di colmare facilmente il divario tra l'ideazione e l'implementazione.

Le schede di sviluppo FeatherWing di Würth Elektronik sono completamente compatibili con il fattore di forma Feather, open-source e impilabili, che ne incrementa la funzionalità e lo spazio per la prototipazione. Le schede coprono un'ampia gamma di applicazioni, tra cui sensori, Wi-Fi, wireless e alimentazione. Possono anche essere espanse con altri dispositivi FeatherWing di Würth Elektronik o con fattore di forma Feather/QWIIC.

Figura 6: Sensor FeatherWing di Würth Elektronik (2501000201291). (Immagine per gentile concessione di Würth Elektronik)

Ad esempio, Sensor FeatherWing di Würth Elektronik può essere utilizzato nei sensori di temperatura, umidità, accelerazione e pressione assoluta, collegati tramite un bus I²C condiviso.

Figura 6: Sensor FeatherWing di Würth Elektronik (2501000201291). (Immagine per gentile concessione di Würth Elektronik)

Se l'obiettivo è l'applicazione di alimentazione, MagI³C power FeatherWing di Würth Elektronik è una buona soluzione. Questa scheda è dotata di tensioni di ingresso di funzionamento per rail industriali a 9, 12, 15, 18 e 24 V e di una tensione di ingresso massima di 36 V con un connettore USB aggiuntivo per una tensione di ingresso di 5 V selezionabile tramite interruttore.

Migliorare l'efficienza

Il successo di un'implementazione IoT dipende dall'efficienza, sia che si tratti di un sistema più recente che di liberare il potenziale di quelli legacy. La riqualificazione gioca un ruolo fondamentale e Würth Elektronik fornisce gli strumenti richiesti per riqualificare i sistemi più datati e ottimizzare i flussi di lavoro, al fine di ottenere i migliori risultati con il minimo disagio. Le aziende possono così abbattere i costi, migliorare la produttività e massimizzare i vantaggi delle tecnologie connesse.

Ad esempio, se un'azienda avesse una macchina CNC di 15 anni dotata di un software di controllo proprietario e di un'interfaccia di controllo incompatibile con IoT, la prima reazione potrebbe essere quella di sostituire la macchina per stare al passo con i tempi, soprattutto se non è possibile manutenerla in virtù di un contratto di servizio e ciò causerebbe problemi.

Invece di sborsare un sacco di soldi per una nuova macchina, se fosse possibile adattare quella vecchia in un modo non invasivo che consentisse comunque di sfruttare i vantaggi dell'IoT?

In questo caso, si può riqualificare la macchina CNC con la connettività wireless al cloud utilizzando i moduli wireless visti in precedenza che consentono di raccogliere i dati della macchina nel cloud dal sistema di controllo esistente e controllare da remoto la macchina.

Inoltre, per migliorare la qualità dei dati raccolti è possibile montare e collegare i sensori della vasta gamma ricordata sopra. Questi dati possono essere visualizzati a fini di miglioramenti, per comprendere lo stato della macchina oppure possono essere utilizzati insieme ad applicazioni di intelligenza artificiale/apprendimento automatico (IA/ML) per consentire la manutenzione predittiva e l'ottimizzazione dei processi.

Questo approccio consente di incrementare la vita utile prevista delle macchine più vecchie, agevola il processo di digitalizzazione, riduce la necessità di una formazione obsoleta, risulta in un impatto ambientale più positivo e migliora l'efficienza. Considerati questi fattori oltre alla spesa per le nuove macchine, grazie alla riqualificazione le aziende possono aspettarsi un ritorno dell'investimento entro i primi due anni. L'ampio portafoglio di Würth Elektronik per la riqualificazione o per nuovi progetti è disponibile sul sito Web di DigiKey.

Conclusione

Würth Elektronik offre un portafoglio completo di soluzioni di connettività, strumenti di sviluppo e tecnologie per il miglioramento dell'efficienza, per consentire alle aziende di far fronte alle complessità dell'IIoT in modo sicuro e preciso.

Che si tratti di integrare sensori avanzati, implementare schede di sviluppo modulari o aggiornare sistemi legacy per un futuro connesso, le loro soluzioni offrono un percorso chiaro per ottimizzare le operazioni industriali. L'IIoT continua a evolversi ma DigiKey e Würth Elektronik rimangono ben posizionate per aiutare le aziende a raggiungere i loro obiettivi, rendendo possibili ecosistemi industriali più intelligenti, efficienti e sostenibili.