Concevoir un PCB pour l’Internet des Objets (IdO) – 1ère partie

La conception d’un PCB destiné à un produit Internet des Objets (IdO) est une activité qui demande d’affronter des problématiques spécifiques, que nous abordons dans ce tutoriel rapide.

Nous avons choisi de parler de l’Internet des Objets car il s’agit d’un phénomène qui concerne aujourd’hui des produits de plus en plus répandus, qui amène les concepteurs à revoir entièrement leur façon d’appréhender ces objets, mais aussi les méthodes de conception. Les appareils IdO sont destinés à envahir le monde. D’après un rapport IHS récent, on passera de 15,4 milliards d’appareils en 2015 à 30,7 en 2020 et à 75,4 en 2025.

L’aspect intéressant de cette banalisation, c’est qu’elle ne concernera pas que les grandes sociétés d’électronique. L’accessibilité des plateformes actuelles pour l’IdO permet de baisser les barrières d’entrée pour les inventeurs, les fabricants et les jeunes entrepreneurs, qui peuvent passer de l’idée au prototype de plus en plus rapidement.

En matière d’Internet des Objets, les deux catégories de produits les plus représentatifs et les plus diffus sont les « wearables », à savoir les différents gadgets destinés à être en contact avec le corps, et les appareils de domotique, tels que les thermostats de nouvelle génération.

Le fait que la conception d’un PCB destiné à un produit IdO soit particulièrement complexe s’explique par les caractéristiques mêmes des produits IdO. Prenons l’exemple des capteurs d’activité, à savoir les appareils qui tracent nos activités quotidiennes – telles que la marche, la course, le repos – à travers l’analyse de paramètres tels que la consommation de calories, la fréquence cardiaque ou les cycles du sommeil. Ces objets sont synchronisés en mode sans fil avec des montres connectées, smartphones et ordinateurs. Très simples d’apparence, ils contiennent des circuits extrêmement complexes, miniaturisés et de différents types – analogiques, numériques, RF et MEMS – qui doivent interagir ensemble de façon efficace.

Les convertisseurs analogiques-numériques (ADC) sont utilisés dans les projets IdO pour transmettre tous les signaux analogiques vers un microprocesseur. Les informations analogiques ont un nombre infini de représentations, qui reflètent fidèlement la réalité. Les informations numériques quant à elles réduisent cette palette à un nombre fini de possibilités, qui peuvent ainsi être traitées et utilisées pour élaborer les données d’entrée provenant du « monde ».

La radiofréquence (RF) joue un rôle tout aussi important dans les appareils IdO car elle permet de connecter ces derniers au réseau via WiFi, Bluetooth ou autres protocoles propriétaires. La connectivité sans fil demande aux concepteurs de tenir compte de facteurs tels que les exigences de l’application, les contraintes technologiques et les différences conditions pour l’intégration entre le matériel informatique et les logiciels.

Dans la prochaine édition, nous nous intéresserons de plus près aux différents aspects de la conception des PCB pour l’IdO en termes de choix des composants, de saisie du schéma, de schéma d’implantation et de simulation, une série d’opérations que nous vous suggérons, bien sûr, d’effectuer avec PADS, la suite la plus complète pour la création de produits électroniques.