ה- IoT זמין לכולם

עולם הטכנולוגיה משתנה בימינו מהר יותר אי פעם, וקצב חדירת הטכנולוגיה החדשה ליישומים אלחוטיים לא הואט. האינטרנט של דברים (IoT) מניע חדשנות בכמעט כל תחום של חיינו. החיבור בין “דברים” שמעולם לא היו מחוברים קודם לכן פשוט מוביל לתובנות נתונים חדשות המתורגמות לשינויים משמעותיים. ה- IoT היא מגה-מגמה טכנולוגית שתהווה לא רק מבחן עמידות עבור מערכות מהדורות הקודמים, אלא גם תעצב את גורלן של חברות קטנות וגדולות בתעשיות רבות ושונות. ההערכות הן שיהיו 50 מיליארד התקני IoT מחוברים עד סוף 2020 ו- 100 מיליארד עד 2025.

מאחר ותקני השידור השתנו כך שיתאימו להתקני IoT, מעולם לא היה זה קל יותר עבור חובבי אלחוט לנסות את כוחם בשיטת אפנון חדשה, ויש הרבה חיישנים חדשים הזמינים לשידוך עם חיבור אלחוטי. טכנולוגיות אלה נגישות לכולם יותר מאי פעם בעבר. מאמר זה ידון בכל אחת מההתפתחויות הללו וכיצד כולם יכולים לשים את ידיהם על הטכנולוגיה הלא-יקרה והנפוצה הזו כבר עכשיו.

טכנולוגיות רדיו של רשת אזור רחב בהספק נמוך (LPWAN) זמינות על גבי תשתיות סלולר והן קיימות כבר מזה כמה שנים. אינטרנט של דברים בפס צר (NB-IoT‏), Long Term Evolution Machine Type Connection‏ (LTE-M‏ ו- LTE-MTC‏) ו- enhanced Machine Type Communication‏ (eMTC‏) הן טכנולוגיות נפוצות. היתרון של טכנולוגיות אלו הוא מינוף העמודים הסלולריים הקיימים המשמשים לתעבורת קול ורוחב-פס רחב. עם זאת, התקן הזקוק לדיווח ובקרה מזדמנים בלבד אינו דורש רוחב-פס רחב, ומכיוון שרבים מהם מופעלים על ידי סוללה, היה צורך בתקני הספק נמוך יותר ורוחב-פס צר יותר שתקני טכנולוגיה אלו מאפשרים.

טכנולוגיות אחרות שאינן ממנפות רשתות סלולריות קיימות ומחייבות בניית תשתית מחדש כוללות Sigfox, LoRa/LoRaWAN ו- NB-Fi‏, בין היתר. החיסרון של אלו היא שהן דורשות קישור-מעלה כדי להתחבר לרשת האינטרנט הכללית. בעוד שמפעילי רשתות לא-סלולריות אלו מספקים קישור-מעלה זה כשירות, זוהי עדיין מערכת רשת מחשבים נוספת שאיתה יש להתממשק.

עם זאת, מפעילי רשתות סלולריות הן חברות ענק ואין זה מציאותי להתחרות בהן באפקטיביות. הדרך הטובה ביותר היא לקנות “זמן” ברשתות שלהם על ידי אימוץ מודמים התואמים לתקנים שלהם ואז לשלם עבור תוכנית שימוש חודשית.

את הרשתות הלא-סלולריות ניתן לבנות בעלות צנועה ועם המגבלה שהגיאוגרפיה שהן מכסות אינה כלל-עולמית עד אשר הן מתחברות לשרת שמבצע את הגישור לאינטרנט. אך ללא קשר, ישנם מקרים רבים של רשתות שאינן דורשות חיבוריות כלל-עולמית. רצפת ייצור של מפעל תעשייתי להרכבה וייצור של חיישנים היא דוגמה. למעשה, הרשת צריכה להיות מבודדת ביישומים אלה.

החדשות הטובות הן שהגישה לרשתות הסלולר והשבבים והמודולים לבניית רשת בהספק נמוך זמינים, כמו גם חבילות נתוני רשת העשויות לעלות פחות מ- 3.00‏$ לחודש. כל מה שצריך הוא מודם מורשה על ידי מפעיל הסלולר וכך כל התקן יכול להיות “מקוון” בכל רחבי העולם.

פתרונות אלקטרוניקה בצורת מודולים ממשיכים את צמיחתם הדרמטית. במקום להתמודד עם מומחיות תכנון ברמת השבב, המתכננים יכולים להשיג רדיו בנוי-מראש ועם הרשאות. זה לא רק מפחית את המיומנות הטכנית הנדרשת ל- RF, אלא גם מביא את המוצרים לשוק מהר יותר. בבדיקה שנערכה לאחרונה, לאחר שחיפשנו שבבים המשמשים במודולים וראינו איזה סוג לקוח קונה כל אחד מהם, היה מפתיע לראות שחברות שלהם יש את המיומנות הדרושה, לא רק קונות את אותם שבבים ששימשו במודולים, אלא גם קנו את המודולים עצמם ושניהם נרכשו בכמויות של אלפי יחידות – כמויות לייצור. זה תומך ברעיון שעדיף להגיע לשוק מוקדם עם מוצר שהוא פחות ממוטב-עלות כדי לבדוק את השוק עבור מוצר חדש מאשר לתכנן מוצר ממוטב-עלות מההתחלה. אם השוק הנבדק גדול דיו, ניתן למטב את העלות על ידי ירידה כל הדרך עד לרמת השבב. אבל יש רמה נמוכה אפילו יותר מרמת-השבב שמאמר זה קורא לה רמת צורת-הגל.

התקני רדיו מוגדר תוכנה (SDR) מאפשרים למפתחים לנסות שיטות אפנון חדשות לגמרי. אם קיים צורך ייחודי ולמתכנן יש את המומחיות, ניתן לפתח תקן רדיו קנייני. אפילו אם למתכנן אין את המומחיות, התנסות ב- SDR יכולה ללמד מתכנן הרבה וזה מהנה. לדוגמה, לעמית של מחבר מאמר זה יש פטנט על פענוח שידורי סטריאו FM על ידי אינטרפולציה של ערך אות פס-הבסיס ברגע המדויק שבו האות שווה לצורת הגל השמאלית או הימנית וללא שעון המסנכרן את המערכת לגל-הנושא של ה- RF. זוהי גישת תוכנה לפירוק אות מרוכב ואת כל זה ניתן לממש כיום ב- SDR. פטנט זה הוא כמעט בן 30 שנה ובזמנו היה זה אתגר לפתח אותו. היום זה פשוט לעשות עם התקני SDR‏ מן-המדף.

אחד מסוגי ה- SDR הוא מודול למידה מתקדם מבית Analog Devices‏ (ADALM-PLUTO‏) PLUTO‏ הזמין למשלוח מן-המדף תמורת כ- 150 דולר אמריקאי החל מספטמבר 2020. הוא מתממשק למחשב אישי באמצעות מחבר USB, כולל FPGA הניתן להגדרה בקלות, יש לו תמיכה רחבה בשפת התכנות Python והוא יכול לשדר ולקלוט אותות בתחום מ- MHz‏ 325‏ עד GHz‏ 3.8‏. אם המתכננים ממש רוצים להכיר ולהשתמש ב- RF, הם יכולים להתחיל ברמה זו.

חזרה לרעיון של מוצרים ספציפיים, ישנם מאות חיישנים בצורת שבבים ומודולים. קיימים למעשה מאות אלפי חיישנים שונים הזמינים ממפיצים, כולל Digi-Key, המציעים מעל 210,000 חיישנים שונים.

להלן כמה סוגים שונים של חיישנים זמינים:

כל אחד מחיישנים אלו, או כל צירוף ביניהם, יכול להשתלב במוצר שיכול להתחבר לאינטרנט באמצעות מגוון רחב של אפשרויות אלחוט.

לדוגמה, פרויקט מקוון המציג את החיבור לאינטרנט של “בקר תריסי חלון” ניתן למצוא באתר maker.io ב- “Trinamic’s TMC5161 + Microchip’s AVR-IoT WG + Digi-Key’s IoT Studio Temp” (איור 1‏).

תמונה של פרויקט בקרה מרחוק של תריסי חלון

איור 1 : פרויקט בקרה מרחוק של תריסי חלון כמתואר בפרויקט maker.io ” התנעה וחידוש של תכן בקרת התריסים שלכם”. (מקור התמונה: maker.i)

ערכת הפיתוח מבית Microchip Technology מתוכננת עבור יישומי אוטומציה ביתית IoT חכמה ופרטים נוספים ניתן למצוא ב-:ערכת הערכה עבור אוטומציה ביתית IoT (איור 2‏).

ערכת הערכה עבור אוטומציה ביתית IoT

איור 2: ערכת הערכה עבור אוטומציה ביתית IoT מבית Microchip. (מקור התמונה: Microchip)

סיכום

לכל אחד יש גישה ל- IoT וערכות הפיתוח הנדונות במאמר זה הן רק דוגמאות לכלים העומדים לרשות מתכנני IoT.

לסיום, ברכות הצלחה בפיתוח ה”דבר” הגדול הבא שיחובר לאינטרנט של דברים בעולם מחובר זה.

מיאון אחריות: דעות, אמונות ונקודות מבט המובעות על ידי מחברים שונים ו/או משתתפי פורום באתר אינטרנט זה לא בהכרח משקפות את הדעות, האמונות ונקודות המבט של חברת Digi-Key Electronics או את המדיניות הרשמית של חברת Digi-Key Electronics.


דני חייקין, מהנדס יישומים ומנהל תמיכה טכנית ב- .Digi-Key Electronics

תגובות סגורות