Les cartes de développement conviennent à de nombreux projets grâce à leurs avantages, notamment une conception compacte, une faible consommation d’énergie et un prix d’achat abordable. Elles sont également de plus en plus utilisées dans l’industrie. Les ingénieurs disposent ainsi désormais d’une série de cartes de développement intéressantes, en particulier les produits Arduino. Nous examinons ci-dessous les critères à remplir pour l’utilisation industrielle, les progrès réalisés par les cartes de développement et les exemples d’applications des cartes de développement dans l’industrie.
Quels sont les besoins de l’industrie ?
Pendant longtemps, les entreprises industrielles ont hésité à utiliser des cartes de développement, et ce, pour de bonnes raisons. L’environnement industriel exige, entre autres, une robustesse maximale, des performances fiables, y compris pour des utilisations longues et intensives, ainsi que l’interopérabilité avec des protocoles de transfert et des micrologiciels et logiciels courants. À cet égard, quelles sont les différentes cartes de développement utilisées dans les entreprises ?
En principe, il convient de distinguer deux types d’utilisation différents : l’utilisation dans un produit ou l’utilisation dans sa propre entreprise, par exemple comme élément de commande dans le processus de production.
Cartes de développement dans les produits
Si une carte de développement doit être installée dans un produit, alors les considérations relatives au produit doivent être respectées. Les exigences finales du produit doivent être définies entièrement dès le début du processus de développement afin d’éviter les mauvaises surprises. Il s’agit bien entendu de caractéristiques techniques telles que la taille, le poids, les taux de transfert de données, les protocoles de connexion et bien plus encore.
Il convient également de prendre en compte un certain nombre de critères commerciaux. Parmi ceux-ci figure la durée de vie d’un produit : quelle est la durée de vie attendue du produit planifié et une carte de développement peut-elle se conformer à cette durée ? La durée de vie de la carte doit être couverte par les engagements de livraison du fabricant. Bien entendu, la carte de développement doit également être disponible dans les quantités prévues. Là encore, il faut demander un engagement du producteur.
En outre, les zones de distribution prévues sont un sujet qui doit être pris au sérieux, car cela a des répercussions sur les autorisations et les normes. La distribution sur différents marchés peut être soumise à des normes et à des certifications différentes. Par exemple, une certification CE basée sur des normes européennes peut être sans valeur pour le marché américain ou asiatique. La pré-certification des composants livrés est donc utile, mais ne dispense pas le fabricant des tests nécessaires à la certification de l’appareil complet. Ces normes et certifications garantissent la sûreté du produit, notamment quand il s’agit de l’utiliser à différentes températures ou dans un environnement à humidité variable.
Utilisation de cartes de développement pour les processus internes à l’entreprise
Les cartes de développement peuvent également être utilisées pour la gestion de processus dans l’entreprise elle-même, par exemple dans la production ou dans le centre logistique interne. Les cartes de développement peuvent ici prendre en charge partiellement les tâches des commandes industrielles ou encore prétraiter les données collectées par les capteurs et les envoyer au cloud ou au serveur central. Il en résulte des exigences particulièrement élevées en matière de vitesse de transmission des données, de puissance de calcul et de mémoire vive. En outre, il est évident que des normes de connexion industrielle doivent être en place.
La résistance dans des conditions extrêmes est essentielle pour une utilisation industrielle. Souvent, les produits doivent résister à des températures très élevées allant jusqu’à 50 °C, à des températures négatives ou à de grandes variations thermiques. La robustesse dans un environnement à humidité élevée peut également être une exigence importante. En outre, une très haute résistance aux chocs et aux vibrations peut être exigée dans l’industrie. Les cartes de développement manquent souvent de données fiables dans ces domaines. Il est souvent coûteux et long de les collecter soi-même, si bien que le recours à des modules finis, fournis par des partenaires technologiques ou de conception, peut être intéressant pour les entreprises. Par exemple, vous pouvez simuler certaines conditions extrêmes à l’aide de tests en amont et déterminer si la carte de développement souhaitée est adaptée ou utiliser des boîtiers spéciaux supplémentaires, des amortisseurs ou des modules de refroidissement pour vous assurer qu’elle peut être utilisée en toute sécurité.
Que proposent les cartes de développement ?
Les cartes de développement, construites à l’origine pour les étudiants et les amateurs de technologie, peuvent-elles répondre à ces exigences ? Beaucoup de progrès ont été faits ces dernières années pour que les produits Arduino & Co. puissent également être utilisés dans un environnement industriel. Par exemple, les cartes de développement peuvent être utilisées dans une très large plage de température : elles sont conçues pour fournir des performances élevées en permanence à des températures ambiantes comprises entre 0 °C et +50 °C. Elles peuvent donc être utilisées aussi bien dans les locaux de machines très chauds que dans des entrepôts réfrigérés.
Comme les cartes sont fabriquées en grandes quantités, l’équipement et le test de fonctionnement se font généralement dans des conditions de production automatisées. Les ingénieurs peuvent ainsi compter sur une qualité de production élevée. De plus, la diversité des HAT et shields garantit une interopérabilité élevée avec les protocoles de transfert et les bus industriels.
Les cartes de développement sont avant tout connues pour leur facilité de programmation et leurs nombreuses possibilités d’application. La plupart des cartes de développement sont basées sur du code open source pour rendre le travail accessible à un grand nombre d’ingénieurs et de développeurs de logiciels. La grande communauté peut être un véritable trésor, particulièrement dans le développement de prototypes. D’un autre côté, il faut des connaissances sûres pour identifier la bonne solution parmi de nombreuses solutions proposées. En outre, dans le cas de solutions open source, il ne faut pas oublier de prendre en compte la conformité des licences pour l’application souhaitée. Il faut donc décider de la meilleure solution en fonction du niveau de connaissance de l’entreprise et de la complexité du projet.
Ces cartes de développement sont déjà utilisées dans l’industrie
Il existe déjà plusieurs cartes de développement qui possèdent déjà les caractéristiques mentionnées. Parmi elles figurent avant tout les modèles polyvalents Arduino Pro, en particulier les modèles Portenta H7 et X8, ainsi que les nombreuses extensions. La vaste gamme propose aux entreprises de tous les secteurs le bon produit pour concevoir et mettre en œuvre des solutions intelligentes en fonction de leurs besoins. Par exemple, le matériel d’Arduino est utilisé par une entreprise internationale de véhicules de service hivernal pour localiser avec précision chaque véhicule d’une flotte de chasse-neige et déterminer sa vitesse. Grâce à cela, les chasse-neige peuvent être conduits plus vite et plus efficacement afin de déneiger les routes plus rapidement et les rendre plus sûres pour la circulation.
Un autre exemple est la combinaison d’une carte Arduino avec un capteur de fluide qui a permis à une startup canadienne de mieux évaluer la qualité de l’huile dans l’industrie lourde. Souvent, l’huile est changée beaucoup trop tôt parce que la qualité est difficile à mesurer de l’extérieur et que l’on veut éviter les dommages causés par l’huile encrassée. Lorsqu’un capteur peut fournir des informations précises sur la qualité de l’huile dans la machine, les entreprises économisent des ressources précieuses et travaillent plus durablement. L’Italie fournit un autre exemple d’utilisation du matériel Arduino dans les produits. Un fabricant de fours industriels a intégré une carte de développement pour doter ses fours de fonctions intelligentes et simplifier ainsi leur utilisation. Par exemple, ces fours peuvent désormais être commandés à distance et informer les utilisateurs en cas d’interruption du processus de cuisson due à des problèmes techniques, comme des coupures de courant. La fonction de maintenance prédictive intégrée permet également de détecter automatiquement l’usure d’un composant et ainsi de le remplacer avant qu’il soit défectueux. Enfin, les données utilisateurs fournissent des informations importantes sur les préférences à prendre en compte dans le développement de nouveaux fours industriels.
La gamme Raspberry Pi est une autre carte de développement, qui est déjà utilisée fréquemment dans l’industrie. Elle brille principalement par sa grande communauté de développeurs et les nombreux HAT et shields qui permettent de l’utiliser dans toute sorte de projets. Dans ce contexte, le Revolution Pi, un mini-PC industriel basé sur le Raspberry Pi, mérite d’être mentionné en particulier. Conçu pour l’automatisation et la commande des processus dans l’industrie, il possède des normes de connexion hautes performances et est particulièrement robuste. En outre, son boîtier est parfaitement adapté aux armoires de distribution normalisées DIN. Le Revolution Pi convient donc parfaitement à la commande d’installations de production ou à l’automatisation des bâtiments.
Mais d’autres fabricants proposent également des cartes de développement qui peuvent être utilisées dans des environnements industriels. On trouve notamment par exemple les modèles Espressif ESP8266 et ATtiny416, qui ont surtout acquis une réputation dans les projets IoT. La gamme de produits du fabricant comprend non seulement les cartes, mais aussi les modules et les SOC correspondants. Le système entier est ainsi fourni en une fois, ce qui facilite considérablement l’application pour les ingénieurs. Le système WisBlock de RAKwireless est un système modulaire qui facilite considérablement la mise en œuvre des nœuds IoT. En s’appuyant sur une carte support, il est possible de connecter des modules de processeur, des modules de capteurs et des modules d’interface. Un boîtier IP67 avec cellule solaire est également disponible pour une utilisation en extérieur. Les ingénieurs disposent ainsi d’une grande flexibilité pour des installations dans de grands espaces.
La série Adafruit Feather est particulièrement légère et compacte, de sorte qu’elle convient parfaitement aux appareils portables, par exemple pour la surveillance des conditions ambiantes telles que la température, l’humidité de l’air ou la pression atmosphérique. Les cartes Teensy sont tout aussi petites et compactes. Elles sont peu coûteuses et donc intéressantes en cas de budget limité.
Conclusion
Conçues à l’origine pour un usage privé, les cartes de développement sont de plus en plus utilisées dans l’industrie. Cela est tout à fait logique, car elles apportent de nombreux avantages qui facilitent les processus de production industrielle et les procédures opérationnelles. Cela permet aux entreprises d’exploiter de nouveaux potentiels.
Avant leur utilisation, il faut toujours s’assurer que les éléments suivants sont pris en compte : les interfaces industrielles avec les processus déjà existants, les certifications requises pour l’appareil complet, la stabilité et les options de modification de l’environnement de développement et du logiciel de base/micrologiciel utilisés. Si toutes les précautions nécessaires sont prises avant de lancer leur utilisation, les mini-PC programmables seront de véritables assistants de haute qualité dans les environnements industriels.
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