¿Es difícil desarrollar tecnologías de hardware? ¿Se necesita un equipo altamente experimentado o se pueden desarrollar con éxito equipos con conocimientos básicos en ingeniería / software y autoaprendizaje?

Por un par de dólares puede obtener un módulo GSM y GPS. En base a eso, puede diseñar un rastreador “fácil”. ¿Por qué mi libro de cocina IoT M2M basado en casi 20 años de experiencia ya tiene 84 páginas DIN A4? ¿Por qué la gente paga 90 euros por el libro, si todo es simple?
M2M IoT Cookbook – Cómo desarrollar un dispositivo basado en módulos de red inalámbrica de área amplia
Tabla de contenidos
1 ¿Por qué escribir el libro de cocina IoT / M2M? 5 5
2 Consideraciones fundamentales antes de comenzar el proyecto IoT / M2M 6
3 Certificaciones y aprobaciones 6
3.1 Ejemplos de aprobaciones de radio en la UE y EE. UU. 6
3.2 Ejemplos de aprobaciones de radio en EE. UU. Y Canadá (PTCRB) 7
3.3 Ejemplos de aprobaciones relacionadas con la automoción en Europa 8
3.4 SAR: tasa de absorción específica 8
4 Comunicación de datos celulares (GPRS, USSD, SMS, CSD, DTMF) 9
4.1 Comunicación de voz 9
4.2 Módem / acoplador acústico / cifrado 9
4.3 DTMF (frecuencia múltiple de tono dual) 10
4.4 GPRS (Servicio general de radio empaquetada) 10
4.5 SMS 11
4.6 USSD (Datos de servicio suplementario no estructurado) 11
4.7 Comparación del consumo de energía (SMS, USSD y GPRS) 12
4.8 CSD (Datos de circuito conmutado) 13
5 Tensión de alimentación 13
5.1 Tiempo de encendido y espera (14.04.14) 14
5.2 Módulo celular en modo de ahorro de energía (14.04.2014) 14
5.3 Resistencia interna de baterías y transformadores de tensión lineal 14
5.4 Regulador de voltaje de modo conmutado 16
5.5 Simulación de fuentes de alimentación conmutadas con LT Spice 16
5.6 Condensadores en la fuente de alimentación y el módulo celular (14.04.2014) 18
5.7 Tensión de alimentación para antena GNSS (14.04.2014) 18
6 Antenas para dispositivos IoT / M2M 18
6.1 Antenas monopolo y dipolo 18
6.2 ¿Nada interferirá con su antena integrada? 19
6.3 ¿Por qué el chip integrado o las antenas de parche resuenan en la frecuencia? 20
6.4 ¿Cómo afectará el plano de tierra a su antena integrada? 20
6.5 Cómo conectar su antena integrada con su módulo inalámbrico 04.11.2014 22
6.6 Cómo diseñar un circuito de adaptación de antena 24
6.7 Software gratuito para generar un circuito coincidente automáticamente 25
6.8 ¿Cómo cambiar entre una antena celular interna o externa celular o GNSS barata? 25
6.9 ¿Qué antena GPS se utilizará para un dispositivo de rastreo? 26
6.10 ¿Qué antena incorporada seleccionar para una aplicación Bluetooth / GNSS? 27
6.11 Qué hacer y qué no hacer durante el diseño de la antena integrada 29
6.12 Ejemplo: antena PCB integrada dentro de una máquina expendedora de NeoNumus 30
6.13 Ejemplo: antenas integradas en el dispositivo telemático IN1 de GPSoverIP 31
7 Simulación de una antena de seguimiento GSM PCB integrada 31
7.1 Definición del proyecto de simulación de antena 31
7.2 Descripción de la antena F invertida 32
7.3 Modelo 3D de la simulación 33
7.4 Optimización: determinación de la forma de la antena 34
7.5 Requisitos típicos de una antena GSM de banda cuádruple 34
7.6 Optimización de la antena de banda cuádruple forma de antena GSM 37
7.7 Características direccionales de la antena para dos frecuencias GSM 38
7.8 Influencia en las características de la antena de la carcasa 40
7.9 Influencia del plano de tierra en las características de la antena 41
7.10 Optimización de la antena simulada con circuito correspondiente (03.05.2014) 42
7.11 Diseño de la antena simulada a un rastreador GSM / GPS especial (26.10.2014) 43
8 Componentes alrededor del módulo celular 44
8.1 Tarjeta SIM 44
8.2 Suscripción de tarjeta SIM 45
8.3 Condensador ESR bajo 45
8.4 Protección ESD (11.09.14) 46
8.5 Altavoz y micrófono 46
8.6 Actualización de firmware en la PCB final 46
9 Ejemplos de errores y errores durante el desarrollo de M2M 46
9.1 Reinicio de apagado 46
9.2 Errores de SMS 47
9.3 Errores de CSD 47
9.4 Errores de conexión IP 48
9.5 Análisis de un máximo de errores de diseño en un diseño M2M 48
9.6 Análisis de errores en la antena de seguimiento de PCB para GSM 49
9.7 Análisis de antena de chip GSM en plano de tierra pequeño 50
9.8 Análisis de un reloj GSM suizo 51
9.9 Análisis de la antena LTE integrada en detalle (27.04.2014) 51
10 Ruido de radiación, máximo espurio, radiación de antena (13.10.2014) 52
10.1 Radiación de antena versus ruido de radiación 52
10.2 Ruido conductivo 54
10.3 Ruido conductivo transformado en ruido radiado 54
10.4 Ruido irradiado transformado en ruido conductivo 54
10.5 Prevención contra el ruido irradiado 55
11 Guía de inicio rápido Analizador de vectores MiniVNA Tiny (06.10.2014) 56
11.1 Explicación S11, VSWR, pérdida de retorno, coeficiente de reflexión y ancho de banda de antena 58
11.2 Descubre la verdad: cuatro antenas celulares probadas con MiniVNA 60
12 Prueba de su dispositivo M2M 66
12.1 Picos de potencia TX por modo de prueba del módulo celular 66
12.2 Pseudocarga de carga máxima de 2 amperios con generador de funciones hecho a sí mismo (09.09.2014) 66
12.2.1 Diagrama esquemático del generador de funciones hecho a sí mismo 67
12.2.2 Pseudocarga con pico de 2 amperios por generador de funciones estándar 67
12.3 Picos de potencia TX por el probador GSM 68
12.4 Prueba de la sensibilidad 68
12.5 Prueba de la potencia TX radiada 68
12.6 ¿Dónde conseguir un probador celular barato? 68
12.7 Ejemplo de un informe de medición por equipo de prueba GSM (26.07.2014) 68
12.8 Ejemplo de un informe de medición por equipo de prueba GSM (26.08.2014) 73
12.9 Cómo probar un módulo UMTS en banda extranjera (26.08.2014) 74
12.10 Prueba con probadores UMTS 74
12.10.1 Pruebas sin probador UMTS 75
12.11 Cómo probar un módulo LTE en bandas extranjeras (26.08.2014) 75
12.12 Problemas esperados con los módulos LTE en todo el mundo (26.08.2014) 75
12.13 Prueba del módulo GNSS (28.08.2014) 76
12.14 Medición de la antena celular en 3D 77
12.15 Resumen de las pruebas 77
13 Comandos AT 77
13.1 Comandos AT durante el encendido del kit de evaluación de su módulo celular 77
13.2 Hello World en GSM: comandos AT para enviar un SMS 79
13.3 Comandos AT y bucles lógicos para configurar un canal de comunicación 79
14 Descripciones de proyectos de dispositivos IoT M2M (26.10.2014) 81
14.1 Descripción del proyecto de un dispositivo de seguimiento a largo plazo 81
14.2 Descripción del proyecto de un dispositivo de seguimiento flexible de billetes de banco 82
15 Gracias 84
M2M IoT Cookbook – Cómo desarrollar un dispositivo basado en módulos de red inalámbrica de área amplia

Hay muchas sutilezas en el diseño de hardware, especialmente si va a fabricar y colocar una gran cantidad de dispositivos, o va a trabajar con piezas con tolerancias estrictas, como muchos tipos de sensores, nuestros requisitos de bajo consumo de energía o RF.

Ahora es posible para un equipo relativamente inexperto armar un prototipo fuera de la plataforma, componentes simplificados como Ardiinos, Electric imps y Beaglebones, pero para obtener calidad de producción, necesita una barba gris o dos para cubrir tanto el hardware como el firmware . Esto puede requerir dos personas separadas a menos que realmente tengas suerte. Espere que su diseño original y todo el firmware se rehicieran desde cero en ese momento. Y la fase proto puede tener algunos misterios permanentes hasta que construyas la versión real.

La otra cosa para recordar es el Mes del Hombre Mítico. La diferencia de productividad entre alguien simplemente aceptable y alguien excelente no es del 10-20%: es más como 5-10x si incluye todo el costo de mantenimiento, manejo de devoluciones y pérdida de clientes durante la vida útil de un producto.

Entonces, si puede, será más rápido y más barato comenzar con algunas personas experimentadas involucradas. Probablemente aún más para dispositivos integrados que para software normal.

La respuesta simple es que sí, el desarrollo de hardware es difícil, especialmente en alto ajuste y acabado, y muchos sistemas complejos. Además, a menudo la experiencia con la cadena de suministro real hace que los productos funcionen bien y cumplan con los objetivos de precio y fecha. Esto viene de cierta experiencia haciendo hardware. Dependiendo de lo que realmente quiera hacer, es posible que encuentre en la base industrial un proveedor que tenga cerca de lo que desea, pero aun así, una buena experiencia en el desarrollo de un producto es una gran ventaja. Demasiados proyectos de Kickstarter están fuera de alcance en tiempo o costo de desarrollo como resultado no de inteligencia o habilidad, sino de falta de experiencia. Es muy costoso tener que volver a diseñar productos en un ciclo de vida del producto.

Después de más de 30 años en la puesta en marcha de software, me sumergí en una puesta en marcha de hardware hace 3 años. Sí, el hardware es mucho más difícil de lo que parece. A menudo parece que todo lo que necesita hacer es comprar un montón de piezas y colocarlas en una placa de circuito. Pero al hacerlo, descubres que las piezas no siempre cumplen con las especificaciones, o que quizás sobreestimaste su precisión o confiabilidad. También pueden chocar de maneras inesperadas, especialmente porque normalmente compartes energía entre múltiples dispositivos.

Si necesita un gran equipo experimentado o si puede hacerlo con un consultor experimentado es otra cuestión. Para un dispositivo simple, el consultor podría ser todo lo que necesita. Pero puedes pasar mucho tiempo y tirar muchos prototipos antes de hacerlo bien si no eres experto, y tu experto puede ahorrarte muchas de esas pruebas desperdiciadas.

Como otros han declarado, la decisión de equipo vs. Individuo depende de su conjunto de habilidades, que incluye habilidades blandas, hardware, etc. Y de eso, depende de los detalles intrincados de su proyecto.

A menudo, al diseñar hardware utilizando componentes personalizados y en un nivel tan bajo, aparecen aspectos / problemas únicos, difíciles y previamente desconocidos.

Sin embargo, hay muchos componentes ya hechos y solo requieren cambios de interfaz de software; Esto puede ser trivial y no requerir expertos en hardware. ¡También elegir tablas de referencia realmente puede ayudarlo a comenzar!

Es un dispositivo sorprendentemente simple, uno que una persona con experiencia en electrónica podría diseñar y construir en su sótano. La mayor parte es la aplicación del teléfono.

¿No detecta el monóxido de carbono? ¿Propano? ¿Gas natural? ¿Ruido / vibración del terremoto?

Es extremadamente difícil para las personas con experiencia en software hacer una transición repentina al hardware. Solo pídale a alguien que ha trabajado en programación Java durante años que pruebe Cadence o VHDL.

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