2025-09-25
อินเตอร์เน็ตของสิ่งของ (IoT) ได้เปลี่ยนวิธีการที่เราใช้ชีวิตและทํางาน จากนาฬิกาฉลาดที่ติดตามสุขภาพของเรา ไปยังเซ็นเซอร์อุตสาหกรรมที่ติดตามเครื่องจักรโรงงานใจกลางของอุปกรณ์ IoT ทุกชิ้นคือพวงจรพิมพ์ (PCB) พระเอกที่ไม่เป็นที่รู้จักที่เชื่อมต่อเซ็นเซอร์, ไมโครชิป, แอนเทนนา, และแบตเตอรี่ในระบบที่มีความแน่นแน่นและทํางาน ไม่เหมือนกับ PCB ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิม (เช่นคอมพิวเตอร์เดสค็อป), PCB IoT ต้องสมดุลความต้องการสําคัญสามอย่าง:การลดขนาด (เข้ากับห้องเล็กๆ), การบริโภคพลังงานที่ต่ํา (ขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่) และการเชื่อมต่อที่น่าเชื่อถือ (สนับสนุน Wi-Fi, Bluetooth หรือ LoRa) คู่มือนี้สํารวจวิธี PCB ทําให้ฟังก์ชันหลักของ IoT,การบริหารพลังงานและการประมวลผลข้อมูล และเหตุผลที่การออกแบบ PCB ที่เชี่ยวชาญ (HDI, อ่อนโยน, กระชับ-ยืดหยุ่น) เป็นสิ่งจําเป็นในการสร้างอุปกรณ์ IoT ที่ฉลาดและทนทาน
ประเด็นสําคัญ
1.PCB เป็นกระดูกสันหลังของ IoT: มันเชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมด (เซ็นเซอร์, ไมโครคอนโทรลเลอร์, แอนเทนนา) และทําให้การไหลผ่านข้อมูลสามารถใช้ได้ โดยทําให้มันไม่สามารถแทนที่ได้สําหรับอุปกรณ์ฉลาด
2การออกแบบเฉพาะเจาะจงมีความสําคัญ: PCBs HDI เหมาะสมกับลักษณะมากขึ้นในพื้นที่เล็ก ๆ (เช่น เครื่องสวมใส่) PCBs นุ่มนวลบิดเพื่อเข้ากับร่างกาย / กล่องที่แปลก ๆ และ PCBs rigid-flex ผสมผสานความทนทานกับการปรับตัว
3การบริหารพลังงานมีความสําคัญ: PCB IoT ใช้การนําทางและองค์ประกอบที่มีประสิทธิภาพเพื่อขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
4.ความเชื่อมโยงขึ้นกับการวางแผน PCB: การเลือกเส้นทางและวัสดุอย่างรอบคอบ (เช่น PTFE สําหรับสัญญาณความเร็วสูง) รับประกันการเชื่อมโยงไร้สายที่แข็งแกร่ง (Wi-Fi, Bluetooth, LoRa)
5.ความทนทานขับเคลื่อนการนํามาใช้งาน: PCB IoT ใช้วัสดุที่แข็งแกร่ง (FR-4, โพลีไมด์) และเคลือบเพื่ออยู่รอดจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (ฝุ่นอุตสาหกรรม, เหงื่อที่ใส่ได้, ฝนกลางแจ้ง)
PCBs ใน IoT คืออะไร? คํานิยาม โครงสร้าง และบทบาทพิเศษ
PCBs IoT ไม่เพียงแต่เป็น "บอร์ดวงจร" พวกเขาถูกออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาพิเศษของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อที่ฉลาด ไม่เหมือนกับ PCB ในอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ใช่ IoT (เช่น ทีวี)ประหยัดพลังงานและพร้อมใช้งานแบบไร้สาย
1การนิยามและโครงสร้างหลัก
PCB IoT เป็นบอร์ดชั้นที่:
a. มีส่วนประกอบ: ไมโครคอนโทรลเลอร์ (ตัวอย่างเช่น ESP32), เซ็นเซอร์ (อุณหภูมิ, เครื่องวัดความเร็ว), โมดูลไร้สาย (ชิป Bluetooth) และ IC การบริหารพลังงาน (PMICs)
b. เส้นทางสัญญาณ: เส้นทางทองแดงบาง (แคบ 50μm) สร้างเส้นทางสําหรับข้อมูลและพลังงานระหว่างองค์ประกอบ
c. ใช้วัสดุพิเศษ: ประสานค่าใช้จ่าย, ผลงาน, และความทนทานกับพื้นฐานเช่น FR-4 (มาตรฐาน), โพลีไมด์ (ยืดหยุ่น) หรือ PTFE (สัญญาณความเร็วสูง)
ส่วนประกอบสําคัญของ PCB IoT
| ประเภทส่วนประกอบ | ฟังก์ชันในอุปกรณ์ IoT |
|---|---|
| ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) | "สมอง" ทําการประมวลผลข้อมูลเซ็นเซอร์ ใช้ฟอร์มแวร์ และบริหารการเชื่อมต่อ |
| เซ็นเซอร์ | รวบรวมข้อมูลจากโลกจริง (อุณหภูมิ, ความเคลื่อนไหว, แสง) และส่งมันไปยัง MCU |
| โมดูลไร้สาย | สามารถเชื่อมต่อ (Wi-Fi, Bluetooth, LoRa) เพื่อส่ง/รับข้อมูลจากเครือข่าย/โทรศัพท์ |
| IC การจัดการพลังงาน | ปรับระดับความกระชับขององค์ประกอบ ขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และป้องกันการชาร์จเกิน |
| แอนเทนนา | ส่ง/รับสัญญาณไร้สาย มักรวมอยู่ใน PCB (แอนเทนน์พิมพ์) |
| ส่วนประกอบที่ไม่ทํางาน | พลังต่อต้าน, เครื่องประกอบความแข็ง, เครื่องผลักดัน: กรองเสียงดัง, ปรับความแข็งแรง, และปรับสัญญาณ |
2ประเภท PCB IoT ที่พบทั่วไป
อุปกรณ์ IoT ต้องการปัจจัยรูปแบบที่หลากหลายจากเซ็นเซอร์อุตสาหกรรมที่แข็งแรงไปยังวงจร smartwatch ที่ยืดหยุ่น ด้านล่างนี้คือประเภท PCB ที่ใช้กันมากที่สุด
| ประเภท PCB | ลักษณะ สําคัญ | การใช้งาน IoT ที่เหมาะสม |
|---|---|---|
| HDI (ความหนาแน่นสูง Interconnect) | ใช้ไมโครโวเวีย (68 มิล), ร่องรอยความละเอียด (50μm) และ 412 ชั้นเพื่อใส่ส่วนประกอบมากขึ้นในพื้นที่เล็ก ๆ น้อย ๆ | อุปกรณ์ที่ใส่ได้ (นาฬิกาฉลาด) อินเตอร์เน็ตทางการแพทย์ (เครื่องตรวจกลูโคเซ่) เซ็นเซอร์ขนาดเล็ก |
| อ่อนโยน | ผลิตจากโพลีไมด์; บิด/บิดโดยไม่หัก (100,000+ วงจรบิด) | แบนด์สมาร์ท อุปกรณ์ IoT ที่พับได้ (เช่นเซ็นเซอร์โทรศัพท์พับได้) ห้องอุตสาหกรรมโค้ง |
| หนาแน่น | รวมส่วนแข็ง (สําหรับ MCU / เซ็นเซอร์) และส่วนยืดหยุ่น (สําหรับบิด) | อุปกรณ์ IoT ที่มีรูปร่างแปลก (เช่นเซ็นเซอร์ดาร์ชบอร์ดรถยนต์ แก้วฉลาด) |
| สภาพแข็งแบบมาตรฐาน | FR-4 substrate ราคาประหยัด ทนทาน แต่ไม่ยืดหยุ่น | อุตสาหกรรมไอโอที (คอนโทรลเลอร์โรงงาน) ฮับบ้านฉลาด (เช่น Amazon Echo) |
3วิธีที่ PCBs IoT ต่างกันจาก PCBs ที่ไม่ใช่ IoT
PCBs IoT ต้องเผชิญกับข้อจํากัดพิเศษที่ PCBs ที่ไม่ใช่ IoT (ตัวอย่างเช่นใน PC desktop) ไม่ต้องเผชิญ
| มุมมอง | PCB IoT | PCBs ที่ไม่ใช่ IoT (ตัวอย่างเช่นคอมพิวเตอร์โต๊ะ) |
|---|---|---|
| ขนาด | ขนาดเล็ก (มัก < 50 mm × 50 mm) เพื่อใส่ในเครื่องมือที่ใส่ / กล่องเล็ก | ขนาดใหญ่กว่า (100mm × 200mm+) ขนาดไม่ใช่ข้อจํากัดสําคัญ |
| การบริโภคพลังงาน | Ultra-low (mA range) เพื่อขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ (เดือนของการใช้งาน) | สูงกว่า (ระยะ A) ใช้พลังงานจาก AC ดังนั้นประสิทธิภาพการใช้พลังงานจึงไม่สําคัญเท่าไหร่ |
| การเชื่อมต่อ | ต้องรองรับระบบไร้สาย (Wi-Fi, Bluetooth, LoRa) ด้วยแอนเทนเนสที่บูรณาการ | การเชื่อมต่อด้วยสายใย (USB, Ethernet) เป็นเรื่องปกติ; แบบไร้สายเป็นตัวเลือก |
| ความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม | แข็งแรง (ทนความชื้น ฝุ่น สั่นสะเทือน) สําหรับการใช้ในภายนอก / อุตสาหกรรม | ป้องกันในหอปิด; ไม่จําเป็นต้องมีความแข็งแรง |
| การ ออกแบบ ที่ ซับซ้อน | สูง (สมดุลการลดขนาด, พลังงานและการเชื่อมต่อ) | ต่ํากว่า (เน้นการทํางาน ไม่ใช่ขนาด/พลังงาน) |
PCB ช่วยให้ IoT มีฟังก์ชันหลัก
อุปกรณ์ไอโอทีพึ่งพาฟังก์ชันหลัก 4 ประการ คือ การเชื่อมต่อ, การบูรณาการเซ็นเซอร์, การบริหารพลังงาน และการประมวลผลข้อมูล PCB เป็นกาวที่ทําให้ทั้งหมดนี้ทํางานร่วมกันได้อย่างต่อเนื่อง
1การเชื่อมต่อและการไหลผ่านสัญญาณ: การรักษาอุปกรณ์ IoT ให้เชื่อมต่อ
เพื่อให้อุปกรณ์ IoT เป็น "สมาร์ท" ต้องส่ง/รับข้อมูล (เช่น เทอร์โมสแตตสมาร์ทส่งข้อมูลอุณหภูมิไปยังโทรศัพท์ของคุณ)
a. การนําสัญญาณไร้สายไปทาง:เส้นทางระหว่างโมดูลไร้สายและแอนเทนนาถูกออกแบบเพื่อลดการสูญเสียสัญญาณให้น้อยที่สุด โดยใช้เส้นทางที่ควบคุมด้วยอุปสรรค (50Ω สําหรับสัญญาณไร้สายส่วนใหญ่) และหลีกเลี่ยงการบิดคม (ที่ทําให้เกิดการสะท้อน).
บ.ลดการรบกวน: ระดับพื้นดินถูกวางอยู่ใต้ร่องรอยแอนเทนเน่ เพื่อปิดเสียงจากส่วนประกอบอื่น ๆ (เช่น ความสับสนของแรงดันของเซ็นเซอร์จะไม่รบกวนสัญญาณ Wi-Fi)
c.รองรับการเชื่อมต่อหลายโปรโตคอล: PCB IoT ที่มีความก้าวหน้า (เช่นสําหรับ 5G IoT) ผสมรวมโมดูลไร้สายหลายแบบ (Wi-Fi 6 + Bluetooth 5.3) กับเส้นทางแอนเทนเนียที่แยกแยก เพื่อหลีกเลี่ยงการพูดข้ามสาย
ตัวอย่าง: Smart Speaker PCB
เครื่องเสียงฉลาด PCB จะส่งสัญญาณจากไมโครโฟน (รับเสียงของคุณ) ไปยัง MCU (ประมวลผลคําสั่ง) ไปยังโมดูล Wi-Fi (ส่งข้อมูลไปยังเมฆ)ระดับพื้นดินของ PCB และระยะห่างของร่องรอย ให้คําสั่งเสียงของคุณถูกส่งออกมาอย่างชัดเจน ไม่มีสแตติกหรือความช้า.
2การบูรณาการเซ็นเซอร์และโมดูล: การเปลี่ยนข้อมูลให้เป็นข้อมูล
อุปกรณ์ IoT เจริญรุ่งเรืองจากข้อมูล จากเซ็นเซอร์จังหวะหัวใจของเครื่องติดตามความฟิตเนส ไปยังเซ็นเซอร์อุตสาหกรรม ที่ตรวจจับการสั่นสะเทือน
a.การวางส่วนประกอบที่หนาแน่น: PCB HDI ใช้ไมโครวิอาและการผสมผสานที่ละเอียดเพื่อใส่เซ็นเซอร์ 10+ (อุณหภูมิ, เครื่องวัดความเร็ว, GPS) ในพื้นที่ที่เล็กกว่าตราสั้น
b. เส้นทางสัญญาณสั้น: เซนเซอร์ถูกวางใกล้ MCU เพื่อลดความช้าของข้อมูล หลักสําหรับ IoT ในเวลาจริง (เช่น เครื่องตรวจจับควันที่เตือนคุณทันที)
c.ความสอดคล้องกับเซนเซอร์ที่หลากหลาย: PCB รองรับอินเตอร์เฟซเซนเซอร์ที่แตกต่างกัน (I2C, SPI, UART) ผ่านร่องรอยมาตรฐาน ดังนั้นนักออกแบบสามารถแลกเซนเซอร์โดยไม่ต้องออกแบบใหม่ทั้งบอร์ด
ตัวอย่าง: Smartwatch PCB
ชมาร์ทวอช PCB หน่วยรวม:
a. เครื่องตรวจจับอัตราการเต้นของหัวใจ (I2C interface) ใกล้ข้อมือสําหรับการอ่านที่แม่นยํา
b. เครื่องวัดความเร่ง (SPI interface) เพื่อนับขั้นตอน
c. โมดูลบลูทูธ เพื่อส่งข้อมูลไปยังโทรศัพท์ของคุณ
เซนเซอร์ทั้งหมดเชื่อมต่อกับ MCU ผ่านเส้นทางสั้นและถูกปกป้อง เพื่อให้มีการไหลผ่านข้อมูลที่รวดเร็วและแม่นยํา
3การจัดการพลังงาน: ขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
อุปกรณ์ไอโอทีส่วนใหญ่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ (เช่นเซ็นเซอร์ไร้สาย, เครื่องสวมใส่)
a.การนําพลังงานไปใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ: เส้นรอยทองแดงที่กว้างหนา (≥ 1 มม.) ลดความต้านทาน ดังนั้นพลังงานจะสูญเสียในรูปของความร้อนน้อยลง
b. Power gating: PCB จะนําพลังงานไปยังองค์ประกอบเมื่อจําเป็นเท่านั้น (ตัวอย่างเช่นเซ็นเซอร์จะปิดเมื่อไม่ใช้งาน โดย MCU ควบคุมผ่าน PCB)
c.ส่วนประกอบพลังงานต่ํา: PCB รองรับส่วนประหยัดพลังงาน (เช่น MCU ที่ใช้พลังงานต่ํา เช่น ATmega328P) และบูรณาการ PMICs เพื่อควบคุมความดัน (เช่น การแปลง 3.7V จากแบตเตอรี่เป็น 1.8V สําหรับ MCU).
ตัวอย่าง: PCB เครื่องตรวจจับไร้สาย
เครื่องตรวจจับความชื้นดินที่อยู่ห่างๆ ใช้ PCB:
a. โมดูล LoRa พลังงานต่ํา (10mA ระหว่างการส่ง)
b. Power gating เพื่อปิดเซ็นเซอร์ระหว่างการอ่าน (ตื่นทุกชั่วโมง)
c.รอยทองแดงหนา เพื่อลดการสูญเสียพลังงานให้น้อยที่สุด
ผล: เซ็นเซอร์ทํางาน 6 เดือน ด้วยแบตเตอรี่ AA เดียว
4การประมวลผลข้อมูลและการสื่อสาร: การทําให้ไอโอที "ฉลาด"
อุปกรณ์ IoT ไม่เพียงแต่รวบรวมข้อมูล แต่ยังประมวลผลข้อมูล (เช่น เทอร์โมสแตตที่ฉลาด ปรับอุณหภูมิขึ้นอยู่กับที่อยู่อาศัย)
a.เชื่อม MCU กับความจํา: ส่องรอยเชื่อม MCU กับความจําแฟลช (เก็บฟอร์มแวร์) และ RAM (เก็บข้อมูลชั่วคราว) เพื่อการประมวลผลอย่างรวดเร็ว
รองรับสัญญาณความเร็วสูง: สําหรับอุปกรณ์ IoT ที่มีภาระข้อมูลหนัก (เช่น กล้องรักษาความปลอดภัย 4K) PCB ใช้วัสดุความถี่สูง เช่น PTFE เพื่อส่งข้อมูลที่ 1Gbps+ โดยไม่เสียค่า
c.การประกันความสมบูรณ์แบบของข้อมูล: ระดับพื้นดินและชั้นป้องกันป้องกันเสียงจากความเสียหายของข้อมูลที่สําคัญสําหรับ IoT ทางการแพทย์ (ตัวอย่างเช่น PCB ของจอ ECG ต้องส่งข้อมูลหัวใจที่แม่นยํา)
ตัวอย่าง: PCB เครื่องควบคุม IoT อุตสาหกรรม
เครื่องควบคุมไอโอทีของโรงงาน (IoT controller PCB) จัดการข้อมูลจากเซ็นเซอร์ 20+ ตัว (อุณหภูมิ ความดัน) ในเวลาจริง โดยใช้:
a. MCU ที่มีพลังงานสูง (ตัวอย่างเช่น Raspberry Pi Pico) ด้วย RAM ที่เร็ว
b. ร่องรอยปิดเพื่อหลีกเลี่ยงการแทรกแซงจากเครื่องจักรโรงงาน
c.โมดูล Ethernet/5G เพื่อส่งข้อมูลที่ผ่านการประมวลผลไปยังดัสบอร์ดในเมฆ
การออกแบบ PCB IoT: หลักการสําคัญสําหรับความสําเร็จ
การออกแบบ PCB IoT ไม่ใช่แค่การวางองค์ประกอบ มันเกี่ยวกับการปรับปรุงขนาด พลังงาน และความน่าเชื่อถือ ด้านล่างมีหลักการการออกแบบที่สําคัญที่ทําให้อุปกรณ์ IoT ทํางาน
1. การลดขนาด: ใช้ได้มากกว่าในพื้นที่น้อยกว่า
อุปกรณ์ IoT กลายเป็นเล็กขึ้น (เช่น earbuds สมาร์ท, เซ็นเซอร์อุตสาหกรรมเล็ก ๆ น้อย ๆ) PCBs ประสบความสําเร็จการลดขนาดเล็กผ่าน:
a.เทคโนโลยี HDI: Microvias (68mil) และองค์ประกอบขนาดละเอียด (0201 resistors size) ทําให้นักออกแบบสามารถใส่องค์ประกอบในพื้นที่เดียวกันได้มากกว่า 2 เท่า เมื่อเทียบกับ PCB มาตรฐาน
b.3D PCB Printing: การผลิตแบบเพิ่มเติมสร้างวงจรใน 3D (ไม่เพียงแค่เรียบ) ทําให้รูปทรงซับซ้อน (เช่น PCB ที่ห่อรอบแบตเตอรี่ของนาฬิกาฉลาด)
c. ส่วนประกอบที่ติดตั้ง: พยาธิ, คอนเดเซนเตอร์, และแม้กระทั่ง ICs ถูกติดตั้งอยู่ใน PCB (ไม่ใช่บนผิว) ช่วยประหยัดพื้นที่ผิว 30%
เครื่องมือการออกแบบที่ใช้พลังงาน AI: โปรแกรมเช่น Altium Designer ใช้ AI เพื่อนําร่องรอยและตั้งส่วนประกอบโดยอัตโนมัติ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพพื้นที่สูงสุด
ตัวอย่าง: Smart Earbud PCB
PCB ของหูฟังฉลาดมีขนาดแค่ 15 mm × 10 mm ใช้:
a.Microvia HDI เพื่อเชื่อมต่อ 3 ชั้น (ด้านบน: แอนเทนเน่, กลาง: MCU, ด้านล่าง: การจัดการแบตเตอรี่)
b. การจําแนกความต้านทานเพื่อประหยัดพื้นที่พื้นผิว
c.01005 ขนาดส่วนประกอบ (ขนาดมาตรฐานขนาดเล็กที่สุด) สําหรับโมดูล Bluetooth
2. การออกแบบหลายชั้นและ SMT: เพิ่มประสิทธิภาพและความทนทาน
เทคโนโลยีการติดตั้งพื้นผิว (SMT) และ PCB หลายชั้นเป็นพื้นฐานสําหรับอุปกรณ์ IoT. พวกเขาให้ประโยชน์หลักสามอย่าง:
| ประโยชน์ | วิธีการทํางานของ IoT |
|---|---|
| ประสิทธิภาพพื้นที่ | SMT วางองค์ประกอบอยู่ทั้งสองด้านของ PCB (เทียบกับหลุมผ่าน, ซึ่งใช้ด้านหนึ่ง) PCB หลายชั้น (4?? 12 ชั้น) เพิ่มพื้นที่การนําสัญญาณ / พลังงานมากขึ้น |
| สัญญาณที่เร็วขึ้น | เส้นทางที่สั้นกว่าใน SMT ลดความช้าของสัญญาณ ซึ่งเป็นสิ่งสําคัญสําหรับ 5G IoT หรือเซ็นเซอร์ความเร็วสูง |
| ความทนทาน | องค์ประกอบ SMT ถูกผสมผสานตรงกับ PCB (ไม่มีปิน) ดังนั้นมันจะทนต่อการสั่นสะเทือน (เหมาะสําหรับอุตสาหกรรม IoT) |
ตัวอย่าง: Smart Home Hub PCB
หัวหินบ้านฉลาดที่มี PCB 6 ชั้นใช้:
a.SMT สําหรับการวาง Wi-Fi, Bluetooth และ ZigBee โมดูลในทั้งสองด้าน
b.ชั้นภายในสําหรับเครื่องขับเคลื่อน (3.3V, 5V) เพื่อลดเสียง
c.ชั้นภายนอกสําหรับแอนเทนน์และเซ็นเซอร์
ผล: ฮับมีขนาดเล็ก (100 มม × 100 มม) แต่รองรับ 50+ อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ
3ความน่าเชื่อถือและความทนทาน: รอดชีวิตในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
อุปกรณ์ IoT มักทํางานในสภาพที่ยากลําบาก หน่วยตรวจจับอุตสาหกรรมในโรงงานที่ฝุ่นฝุ่น เครื่องสวมใส่บนข้อมือที่เหงื่อออก เครื่องตรวจจับภายนอกในฝน / น้ําหิมะ PCB รับประกันความทนทานโดย:
a.วัสดุแข็ง:
FR-4: ทนต่อความร้อน (สูงถึง 130 °C) และความชื้นที่ใช้ในอุตสาหกรรม IoT
โพลีไมด์: บิดได้โดยไม่แตก และทนต่ออุณหภูมิ 260 °C (การผสมผสาน)
PTFE: รับมือความถี่สูง (ถึง 100GHz) และสารเคมีที่รุนแรงที่ใช้ใน IoT ทางการแพทย์
ผิวเคลือบป้องกัน: ผิวเคลือบที่สอดคล้อง (อะคริลิค, ซิลิโคน) ป้องกันน้ํา, ฝุ่นและเหงื่อ
c.การจัดการทางความร้อน: ทางทางความร้อน (ภายใต้องค์ประกอบที่ร้อน เช่น MCU) และหลั่งทองแดงกระจายความร้อน ป้องกันการอุ่นเกินใน IoT นอก (เช่นเซ็นเซอร์พลังแสงอาทิตย์)
ตัวอย่าง: PCB เครื่องรับรู้สภาพอากาศกลางแจ้ง
PCB ของเซ็นเซอร์ภายนอกใช้:
a.FR-4 สับสราทที่มีเคลือบซิลิโคนที่สอดคล้อง (ระดับ IP67, กันฝุ่น/กันน้ํา)
b. ระบบทางร้อนภายใต้โมดูล LoRa (ป้องกันการอุ่นเกินในแสงแดดตรง)
c.รอยทองแดงหนา (2oz) เพื่อจัดการกับกระแสไฟฟ้าที่สูงจากแผ่นแสงอาทิตย์
ผลลัพธ์: เซนเซอร์ทํางานได้ 5 ปีขึ้นไป ในฝนหิมะ และอุณหภูมิจาก -40°C ถึง 85°C
การประยุกต์ใช้ IoT ในโลกจริง: PCB ให้พลังงานอุปกรณ์ประจําวัน
PCBs เป็นฮีโร่ที่ไม่ถูกกล่าวถึงของทุกหมวดหมู่ IoT จากบ้านฉลาดไปยังโรงงานอุตสาหกรรม ด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างของวิธีการ PCBs ทําให้กรณีการใช้หลัก
1. อุปกรณ์บ้านฉลาด
อินเทอร์เน็ตของบ้านที่ฉลาดขึ้นอยู่กับ PCB เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์และประหยัดพลังงาน
a.Smart Bulbs: PCBs ควบคุมความสว่างของ LED และเชื่อมต่อกับการควบคุมและการติดตามพลังงานโดยใช้แอพ Wi-Fi.
b. กล้องความปลอดภัย: PCB หลายชั้นเชื่อมต่อเซ็นเซอร์กล้อง MCU โมดูล Wi-Fi และแบตเตอรี่ที่รองรับวิดีโอ 4K และการตรวจจับการเคลื่อนไหวช่องทางความร้อนป้องกัน MCU จากการอุ่นเกินในช่วงการบันทึกยาว.
c.Smart Thermostats: PCB ที่แข็งแรงและยืดหยุ่นบิดเพื่อเข้ากับกล่องโค้งของเทอร์โมสแตตและโมดูล ZigBee อนุญาตการปรับอุณหภูมิระยะไกล.
ลักษณะสําคัญของ PCB สําหรับบ้านฉลาด: พลังงานต่ํา
พีซีบีบ้านฉลาดใช้เกตพลังงานเพื่อปิดส่วนประกอบที่ไม่ได้ใช้ (เช่น โมดูล Wi-Fi ของหลอดฉลาดหลับเมื่อไม่ใช้งาน) ลดการใช้พลังงานถึง 70%
2. อินเตอร์เน็ตของสิ่งของที่ใส่ได้
เครื่องมือที่ใส่ได้ต้องการ PCB ที่เล็กๆ น้อยๆ, ยืดหยุ่น และปลอดภัยต่อผิว เช่น:
a.สมาธ์วอช: PCB ที่แข็งแกร่งและยืดหยุ่นรวมส่วนที่แข็งแกร่ง (สําหรับ MCU และแบตเตอรี่) กับส่วนที่ยืดหยุ่น (ม้วนรอบข้อมือ) สารสับสราทพอลิยมิดทนการบิดและเหงื่อทุกวัน
b.Fitness Trackers: HDI PCBs ติดตั้งเซนเซอร์อัตราการเต้นของหัวใจ, เครื่องวัดความเร็ว, และโมดูล Bluetooth ในพื้นที่ 30 mm × 20 mm. การเคลือบแบบตรงกันกันจะขับไล่เหงื่อและน้ํามันผิว.
c.แว่นตาที่สมาร์ท: PCB ที่พิมพ์ 3 มิติปฏิบัติตามรูปร่างของกรอบ โดยรวมกล้อง ไมโครโฟน และโมดูล 5G เพื่อเปิดช่องทางให้มีการโทรศัพท์แบบไร้มือ และ AR
ลักษณะสําคัญของ PCB สําหรับเครื่องสวม: ความยืดหยุ่น
พีซีบีโพลีไมด์ในเครื่องใช้สวมใส่ สามารถบิดได้ 100,000+ ครั้ง โดยไม่แตก
3อุตสาหกรรม IoT (IIoT)
IIoT PCBs ถูกสร้างขึ้นเพื่อความทนทานและผลงานในโรงงาน, เหมือง, และปูน้ํามัน
a.เซ็นเซอร์เครื่องจักร: PCB FR-4 ที่มีทองแดงหนา (3 oz) ติดตามการสั่นสะเทือน อุณหภูมิและความดันในเครื่องจักรโรงงานพวกเขาใช้โมดูล LoRa สําหรับการสื่อสารระยะไกล (สูงสุด 10 กิโลเมตร) ไปยังตัวควบคุมกลาง.
b เครื่องควบคุมการบํารุงรักษาแบบคาดการณ์: PCB หลายชั้นประมวลผลข้อมูลจากเซ็นเซอร์ 50+ ในเวลาจริงพวกเขาใช้คอมพิวเตอร์ขอบ (การประมวลผลข้อมูลในท้องถิ่น) เพื่อหลีกเลี่ยงความช้าของเมฆ.
c.สมาธิกรีด: PCB ในเมตรสมาธิรวมเซ็นเซอร์ปัจจุบัน โมดูล Wi-Fi และ IC การจัดการพลังงาน เพื่อติดตามการใช้พลังงานและส่งข้อมูลไปยังบริษัทประปา
ลักษณะสําคัญของ PCB สําหรับ IIoT: ความแข็งแรง
IIoT PCBs ใช้ทองแดงหนัก (2 3 oz) และ IP68 เรตเรทกล่องเพื่อทนต่อการสั่นสะเทือน ฝุ่น และสารเคมี
FAQ
1ทําไมอุปกรณ์ IoT ไม่สามารถใช้ PCBs มาตรฐานได้?
PCB มาตรฐานใหญ่เกินไป ใช้พลังงานมากเกินไป และไม่สนับสนุนการเชื่อมต่อไร้สาย ทั้งหมดเป็นสิ่งสําคัญสําหรับ IoT PCBs IoT (HDI, นุ่มนวล) เป็นขนาดเล็ก ประหยัดพลังงานและออกแบบสําหรับสัญญาณไร้สาย.
2การออกแบบ PCB มีผลกระทบต่ออายุแบตเตอรี่ IoT อย่างไร?
การออกแบบ PCB ที่ฉลาด (รอยกว้างเพื่อลดความต้านทาน, ประตูพลังงาน, ส่วนประกอบพลังงานต่ํา) ลดการใช้พลังงาน 50% ~ 70% ตัวอย่างเช่น เครื่องที่ใส่ได้ที่มี PCB ที่ออกแบบได้ดีใช้งาน 7 วันเมื่อชาร์จ2 วันกับแบบที่ออกแบบไม่ดี.
3ความแตกต่างระหว่าง HDI และ PCB มาตรฐานสําหรับ IoT คืออะไร?
PCBs HDI ใช้ microvias และร่องรอยความละเอียดเพื่อใส่องค์ประกอบมากกว่า 2 เท่าในพื้นที่เดียวกัน.
4. PCB ทําให้การเชื่อมต่อแบบไร้สายใน IoT ได้อย่างไร?
พีซีบี (PCB) นําสัญญาณระหว่างโมดูลไร้สายและแอนเทนเนียด้วยร่องรอยที่ควบคุมด้วยอุปสรรค (50Ω) เพื่อลดการสูญเสียให้น้อยที่สุดการรับรองการเชื่อมต่อ Wi-Fi / Bluetooth / LoRa ที่แข็งแรง.
5PCBs IoT สามารถซ่อมแซมได้หรือไม่?
PCB IoT ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กและใช้องค์ประกอบ SMT ทําให้การซ่อมบํารุงยากหน่วยเซ็นเซอร์ / MCU ที่แยกแยก) ช่วยให้คุณเปลี่ยนส่วนที่บกพร่อง แทนที่จะใช้แผ่นทั้งหมด.
สรุป
บอร์ดวงจรพิมพ์เป็นกระดูกสันหลังของการปฏิวัติของไอโอที โดยไม่มีมัน อุปกรณ์สมาร์ทจะใหญ่เกินไป ต้องการพลังงานมากเกินไป หรือไม่สามารถเชื่อมต่อกันได้จากพีซีบีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจีจี, การออกแบบ PCB ที่เชี่ยวชาญสามารถทํางานหลักของ IoT: การเชื่อมต่อ, การบูรณาการเซ็นเซอร์, การจัดการพลังงาน, และการประมวลผลข้อมูล
ในขณะที่ IoT พัฒนา (เช่น 6G, การคํานวณขอบที่ใช้พลังงาน AI) PCB จะมีความก้าวหน้ามากขึ้นและการออกแบบพลังงานที่ต่ํามาก ที่ทําให้อุปกรณ์ทํางานเป็นเวลาหลายปี ด้วยแบตเตอรี่เดียวสําหรับนักออกแบบและธุรกิจ การลงทุนใน PCB IoT ที่มีคุณภาพสูง ไม่ใช่แค่การเลือกทางเทคนิค แต่เป็นการเลือกทางกลยุทธ์ที่กําหนดความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ ประสบการณ์ของผู้ใช้งาน และความสําเร็จในตลาด
ครั้งต่อไปที่คุณใช้อุปกรณ์ฉลาด ใช้เวลาสักครู่เพื่อชื่นชม PCB ภายใน: มันเป็นเครื่องยนต์เงียบที่เปลี่ยน "สิ่งของ" เป็น "สิ่งของฉลาด" โดยการเข้าใจว่า PCB ให้พลังงาน IoTคุณสามารถสร้างอุปกรณ์ที่เล็กกว่า, ฉลาดและยั่งยืนมากขึ้น 塑造未来的互联生活和工作
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา