2025-09-25
इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) ने हमारे जीवन और काम करने के तरीके को बदल दिया है, स्मार्टवॉच से लेकर औद्योगिक सेंसर तक जो हमारे स्वास्थ्य को ट्रैक करते हैं।प्रत्येक IoT डिवाइस के दिल में एक प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCB) ऎसा नायक है जो सेंसरों को जोड़ता है।पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स (जैसे डेस्कटॉप कंप्यूटर) में पीसीबी के विपरीत, आईओटी पीसीबी को तीन महत्वपूर्ण मांगों को संतुलित करना चाहिएःलघुकरण (छोटे-छोटे घेरों में फिट होना)इस गाइड में यह पता लगाया गया है कि पीसीबी IoT के मुख्य कार्यों को कैसे सक्षम करते हैं, कनेक्टिविटी, सेंसर एकीकरण,,बिजली प्रबंधन, और डेटा प्रोसेसिंग और क्यों विशेष पीसीबी डिजाइन (एचडीआई, लचीला, कठोर-लचीला) स्मार्ट, टिकाऊ आईओटी उपकरणों के निर्माण के लिए आवश्यक हैं।
महत्वपूर्ण बातें
1पीसीबी IoT की रीढ़ हैं: वे सभी घटकों (सेंसर, माइक्रोकंट्रोलर, एंटीना) को जोड़ते हैं और डेटा प्रवाह को सक्षम करते हैं, जिससे वे स्मार्ट उपकरणों के लिए अपरिवर्तनीय हो जाते हैं।
2विशेष डिजाइन मायने रखते हैंः एचडीआई पीसीबी छोटे स्थानों (जैसे, पहनने योग्य) में अधिक सुविधाओं को फिट करते हैं, लचीले पीसीबी शरीर / अजीब घोंसले फिट करने के लिए झुकते हैं, और कठोर-लचीले पीसीबी स्थायित्व को अनुकूलनशीलता के साथ जोड़ते हैं।
3बिजली प्रबंधन महत्वपूर्ण हैः आईओटी पीसीबी स्मार्ट पीसीबी डिजाइन के कारण बैटरी जीवन को बढ़ाने के लिए कुशल रूटिंग और घटकों का उपयोग करते हैं।
4कनेक्टिविटी पीसीबी लेआउट पर निर्भर करती है: सावधानीपूर्वक ट्रेस रूटिंग और सामग्री चयन (उदाहरण के लिए, उच्च गति संकेतों के लिए पीटीएफई) मजबूत वायरलेस कनेक्शन (वाई-फाई, ब्लूटूथ, लोरा) सुनिश्चित करते हैं।
5स्थायित्व को अपनाने के लिए प्रेरित करता हैः IoT पीसीबी कठोर वातावरण (औद्योगिक धूल, पहनने योग्य पसीना, बाहरी बारिश) में जीवित रहने के लिए कठोर सामग्री (FR-4, पॉलीएमिड) और कोटिंग का उपयोग करते हैं।
आईओटी में पीसीबी क्या हैं? परिभाषा, संरचना और अनूठी भूमिका
आईओटी पीसीबी केवल "सर्किट बोर्ड" नहीं हैं, वे स्मार्ट, जुड़े उपकरणों की अनूठी चुनौतियों को हल करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। गैर-आईओटी इलेक्ट्रॉनिक्स (जैसे, टीवी) में पीसीबी के विपरीत, आईओटी पीसीबी को छोटा होना चाहिए,ऊर्जा कुशल, और वायरलेस-तैयार.
1परिभाषा और मूल संरचना
आईओटी पीसीबी एक स्तरित बोर्ड है जोः
a.समग्रियों को धारण करता हैः माइक्रोकंट्रोलर (जैसे, ESP32), सेंसर (तापमान, त्वरणमापक), वायरलेस मॉड्यूल (ब्लूटूथ चिप्स) और पावर मैनेजमेंट आईसी (PMICs) ।
b. मार्ग संकेत: पतले तांबे के निशान (50μm तक संकीर्ण) घटकों के बीच डेटा और शक्ति के लिए मार्ग बनाते हैं।
c.विशेष सामग्री का उपयोग करता हैः FR-4 (मानक), पॉलीमाइड (लचीला), या PTFE (उच्च गति वाले संकेत) जैसे सब्सट्रेट के साथ लागत, प्रदर्शन और स्थायित्व का संतुलन रखता है।
आईओटी पीसीबी के प्रमुख घटक
| घटक का प्रकार | आईओटी उपकरणों में कार्य |
|---|---|
| सूक्ष्म नियंत्रक (MCU) | "मस्तिष्क": सेंसर डेटा को संसाधित करता है, फर्मवेयर चलाता है, और कनेक्टिविटी का प्रबंधन करता है। |
| सेंसर | वास्तविक दुनिया के डेटा (तापमान, गति, प्रकाश) एकत्र करें और इसे एमसीयू को भेजें। |
| वायरलेस मॉड्यूल | नेटवर्क/फोन से डेटा भेजने/प्राप्त करने के लिए कनेक्टिविटी (वाई-फाई, ब्लूटूथ, लोरा) को सक्षम करता है। |
| बिजली प्रबंधन आईसी | घटकों के लिए वोल्टेज को नियंत्रित करता है, बैटरी जीवन को बढ़ाता है, और ओवरचार्जिंग को रोकता है। |
| एंटीना | वायरलेस सिग्नल प्रसारित/प्राप्त करता है, अक्सर पीसीबी (मुद्रित एंटीना) में एकीकृत होता है। |
| निष्क्रिय घटक | प्रतिरोधक, संधारित्र, प्रेरक: शोर को फ़िल्टर करते हैं, शक्ति को स्थिर करते हैं, और संकेतों को समायोजित करते हैं। |
2आम आईओटी पीसीबी प्रकार
आईओटी उपकरणों को कठोर औद्योगिक सेंसर से लेकर लचीले स्मार्टवॉच बैंड तक विभिन्न प्रकार के फॉर्म फैक्टरों की आवश्यकता होती है। नीचे सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले पीसीबी प्रकार दिए गए हैंः
| पीसीबी प्रकार | प्रमुख लक्षण | आदर्श आईओटी अनुप्रयोग |
|---|---|---|
| एचडीआई (उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट) | छोटे स्थानों में अधिक घटकों को फिट करने के लिए माइक्रोविया (68 मिलीलीटर), ठीक-पीच निशान (50 माइक्रोन मीटर) और 412 परतों का उपयोग करता है। | पहनने योग्य उपकरण (स्मार्टवॉच), चिकित्सा IoT (ग्लूकोज मॉनिटर), मिनी सेंसर। |
| लचीला | पॉलीमाइड से बना; बिना टूटने के मोड़ता है (100,000+ मोड़ चक्र) । | स्मार्ट बैंड, फोल्डेबल IoT डिवाइस (जैसे फोल्डेबल फोन सेंसर), घुमावदार औद्योगिक संलग्नक। |
| कठोर-लचीला | कठोर अनुभागों (एमसीयू/सेंसर के लिए) और लचीले अनुभागों (बेंडिंग के लिए) को जोड़ती है। | अजीब आकार के IoT उपकरण (जैसे, ऑटोमोबाइल डैशबोर्ड सेंसर, स्मार्ट चश्मा) । |
| मानक कठोर | FR-4 सब्सट्रेट; लागत प्रभावी, टिकाऊ, लेकिन लचीला नहीं। | औद्योगिक आईओटी (फैक्टरी नियंत्रक), स्मार्ट होम हब (जैसे, अमेज़न इको) । |
3आईओटी पीसीबी गैर-आईओटी पीसीबी से कैसे भिन्न है
आईओटी पीसीबी को अनूठी बाधाओं का सामना करना पड़ता है जो गैर-आईओटी पीसीबी (उदाहरण के लिए, डेस्कटॉप पीसी में) नहीं करते हैं। नीचे दी गई तालिका में प्रमुख अंतरों पर प्रकाश डाला गया हैः
| पहलू | आईओटी पीसीबी | गैर-आईओटी पीसीबी (जैसे, डेस्कटॉप कंप्यूटर) |
|---|---|---|
| आकार | छोटे (अक्सर <50 मिमी × 50 मिमी) पहनने योग्य/छोटे घेरों में फिट होने के लिए। | बड़ा (100 मिमी × 200 मिमी+); आकार एक महत्वपूर्ण बाधा नहीं है। |
| बिजली की खपत | बैटरी के जीवनकाल (उपयोग के महीनों) को बढ़ाने के लिए अल्ट्रा-लो (एमए रेंज) | उच्चतर (ए रेंज); एसी द्वारा संचालित, इसलिए ऊर्जा दक्षता कम महत्वपूर्ण है। |
| कनेक्टिविटी | एकीकृत एंटेना के साथ वायरलेस (वाई-फाई, ब्लूटूथ, लोरा) का समर्थन करना चाहिए। | वायर्ड कनेक्शन (यूएसबी, ईथरनेट) आम हैं; वायरलेस वैकल्पिक है। |
| पर्यावरण प्रतिरोध | बाहरी/औद्योगिक उपयोग के लिए मजबूत (नमी, धूल, कंपन के प्रतिरोधी) | घेरों में संरक्षित; कठोरता के लिए कम आवश्यकता। |
| डिजाइन की जटिलता | उच्च (संतुलन लघुकरण, शक्ति, और कनेक्टिविटी) । | कम (प्रदर्शन पर ध्यान केंद्रित करता है, आकार/शक्ति पर नहीं) । |
कैसे पीसीबी IoT के मुख्य कार्यों को सक्षम करते हैं
आईओटी उपकरण चार मुख्य कार्यों पर निर्भर करते हैं कनेक्टिविटी, सेंसर एकीकरण, बिजली प्रबंधन और डेटा प्रसंस्करण। पीसीबी गोंद हैं जो इन सभी को एक साथ निर्बाध रूप से काम करते हैं।
1कनेक्टिविटी और सिग्नल प्रवाहः IoT उपकरणों को जुड़े रखना
आईओटी डिवाइस के "स्मार्ट" होने के लिए, उसे डेटा भेजना/प्राप्त करना होगा (उदाहरण के लिए, एक स्मार्ट थर्मोस्टेट आपके फोन पर तापमान डेटा भेजता है) । पीसीबी इसे सक्षम करते हैंः
a.वायरलेस सिग्नल को रूट करनाःवायरलेस मॉड्यूल और एंटेना के बीच के निशान संकेत हानि को कम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, प्रतिबाधा-नियंत्रित निशान (50Ω अधिकांश वायरलेस संकेतों के लिए) का उपयोग करते हुए और तेज मोड़ (जो प्रतिबिंब का कारण बनते हैं) से बचते हैं.
हस्तक्षेप को कम करनाः अन्य घटकों से शोर को रोकने के लिए एंटीना के निशान के नीचे ग्राउंड प्लेन रखे जाते हैं (उदाहरण के लिए, सेंसर के वोल्टेज में उतार-चढ़ाव वाई-फाई संकेतों को बाधित नहीं करेगा) ।
बहु-प्रोटोकॉल कनेक्टिविटी का समर्थनः उन्नत आईओटी पीसीबी (उदाहरण के लिए, 5जी आईओटी के लिए) क्रॉसस्टॉक से बचने के लिए अलग-अलग एंटीना पथों के साथ कई वायरलेस मॉड्यूल (वाई-फाई 6 + ब्लूटूथ 5.3) को एकीकृत करते हैं।
उदाहरण: स्मार्ट स्पीकर पीसीबी
एक स्मार्ट स्पीकर पीसीबी माइक्रोफोन से संकेतों को MCU (कमांड प्रोसेसिंग) से वाई-फाई मॉड्यूल (क्लाउड में डेटा भेजने) तक भेजता है।पीसीबी के ग्राउंड प्लेन और ट्रैक स्पेसिंग से यह सुनिश्चित होता है कि आपका वॉयस कमांड स्पष्ट रूप से प्रेषित हो, कोई स्थिरता या देरी न हो।.
2सेंसर और मॉड्यूल एकीकरणः डेटा को अंतर्दृष्टि में बदलना
आईओटी उपकरण फिटनेस ट्रैकर के हृदय गति सेंसर से लेकर औद्योगिक सेंसर के कंपन डिटेक्टर तक के डेटा पर काम करते हैं। पीसीबी इन सेंसरों को कुशलता से एकीकृत करते हैंः
घने घटकों का स्थानः एचडीआई पीसीबी में डाक टिकट से भी छोटे स्थान में 10 से अधिक सेंसर (तापमान, त्वरणमापक, जीपीएस) फिट करने के लिए माइक्रोविया और ठीक-पीच सोल्डरिंग का उपयोग किया जाता है।
b.Short signal paths: सेंसरों को MCU के करीब रखा जाता है ताकि डेटा विलंबता को कम किया जा सके जो वास्तविक समय IoT के लिए महत्वपूर्ण है (जैसे, एक धुआं डिटेक्टर जो आपको तुरंत सचेत करता है) ।
विभिन्न सेंसरों के साथ संगतताः पीसीबी मानक निशानों के माध्यम से विभिन्न सेंसर इंटरफेस (आई 2 सी, एसपीआई, यूएआरटी) का समर्थन करते हैं, इसलिए डिजाइनर पूरे बोर्ड को फिर से डिजाइन किए बिना सेंसरों का आदान-प्रदान कर सकते हैं।
उदाहरण: स्मार्टवॉच पीसीबी
एक स्मार्टवॉच के पीसीबी में शामिल हैंः
a. सटीक रीडिंग के लिए कलाई के पास एक हृदय गति सेंसर (I2C इंटरफ़ेस) ।
चरणों की गिनती के लिए एक त्वरणमापक (एसपीआई इंटरफ़ेस) ।
c.एक ब्लूटूथ मॉड्यूल आपके फोन पर डेटा भेजने के लिए।
सभी सेंसर लघु, आश्रित निशानों के माध्यम से एमसीयू से जुड़े हुए हैं जो तेजी से, सटीक डेटा प्रवाह सुनिश्चित करते हैं।
3बिजली प्रबंधनः बैटरी जीवन का विस्तार
अधिकांश आईओटी उपकरण बैटरी संचालित होते हैं (जैसे, वायरलेस सेंसर, पहनने योग्य) । पीसीबी बैटरी जीवन को अधिकतम करते हैंः
a.कुशल विद्युत मार्गः चौड़े, मोटे तांबे के निशान (≥1 मिमी) प्रतिरोध को कम करते हैं, इसलिए गर्मी के रूप में कम ऊर्जा बर्बाद होती है।
b.Power gating: पीसीबी केवल जरूरत पड़ने पर ही घटकों को बिजली भेजते हैं (उदाहरण के लिए, उपयोग में नहीं होने पर एक सेंसर बंद हो जाता है, पीसीबी के माध्यम से एमसीयू द्वारा नियंत्रित किया जाता है) ।
c.कम शक्ति वाले घटकः पीसीबी ऊर्जा कुशल भागों (जैसे, एटीमेगा 328पी जैसे कम शक्ति वाले एमसीयू) का समर्थन करते हैं और वोल्टेज को विनियमित करने के लिए पीएमआईसी को एकीकृत करते हैं (जैसे, बैटरी से 3.7V को 1. में परिवर्तित करना) ।एमसीयू के लिए 8 वी).
उदाहरण: वायरलेस सेंसर पीसीबी
एक दूरस्थ मिट्टी आर्द्रता सेंसर के पीसीबी का उपयोग करता हैः
a.एक कम शक्ति वाला LoRa मॉड्यूल (10mA ट्रांसमिशन के दौरान) ।
b.पावर गेटिंग सेंसर को रीडिंग के बीच बंद करने के लिए (हर घंटे जागता है) ।
गहन तांबे के निशान बिजली की हानि को कम करने के लिए।
परिणाम: सेंसर एकल एए बैटरी पर 6 महीने तक चलता है।
4डाटा प्रोसेसिंग और संचारः IoT को "स्मार्ट" बनाना
आईओटी उपकरण केवल डेटा एकत्र नहीं करते हैं वे इसे संसाधित करते हैं (उदाहरण के लिए, एक स्मार्ट थर्मोस्टेट कब्जे के आधार पर तापमान को समायोजित करता है) । पीसीबी इसे सक्षम करते हैंः
a.एमसीयू को मेमोरी से जोड़ना: ट्रैसेस तेजी से प्रसंस्करण के लिए एमसीयू को फ्लैश मेमोरी (फर्मवेयर स्टोर करता है) और रैम (अस्थायी रूप से डेटा रखता है) से जोड़ता है।
b.उच्च गति वाले संकेतों का समर्थन करनाः भारी डेटा भार वाले IoT उपकरणों (जैसे, 4K सुरक्षा कैमरों) के लिए, पीसीबी पीटीएफई जैसी उच्च आवृत्ति वाली सामग्री का उपयोग डेटा को हानि के बिना 1Gbps+ पर प्रसारित करने के लिए करते हैं।
c.डेटा अखंडता सुनिश्चित करना: ग्राउंड प्लेन और परिरक्षण परतें शोर को चिकित्सा IoT के लिए महत्वपूर्ण डेटा को भ्रष्ट करने से रोकती हैं (उदाहरण के लिए, एक ईसीजी मॉनिटर के पीसीबी को सटीक हृदय डेटा प्रसारित करना चाहिए) ।
उदाहरण: औद्योगिक आईओटी नियंत्रक पीसीबी
एक कारखाने के आईओटी नियंत्रक पीसीबी वास्तविक समय में 20 से अधिक सेंसर (तापमान, दबाव) से डेटा संसाधित करता है। यह उपयोग करता हैः
a.एक शक्तिशाली एमसीयू (जैसे, रास्पबेरी पाई पीको) तेजी से रैम के साथ।
b. कारखाने की मशीनरी से हस्तक्षेप से बचने के लिए छिपे हुए निशान।
c.प्रसंस्कृत डेटा को क्लाउड डैशबोर्ड पर भेजने के लिए ईथरनेट/5जी मॉड्यूल.
आईओटी पीसीबी डिजाइनः सफलता के लिए प्रमुख सिद्धांत
आईओटी पीसीबी को डिजाइन करने के बारे में केवल आकार, शक्ति और विश्वसनीयता के लिए अनुकूलन के बारे में नहीं है। नीचे महत्वपूर्ण डिजाइन सिद्धांत हैं जो आईओटी उपकरणों को काम करते हैं।
1लघुकरणः कम स्थान पर अधिक फिट
आईओटी उपकरण छोटे होते जा रहे हैं (उदाहरण के लिए, स्मार्ट ईयरबड्स, छोटे औद्योगिक सेंसर) । पीसीबी निम्न के माध्यम से लघुकरण प्राप्त करते हैंः
एचडीआई प्रौद्योगिकीः माइक्रोविया (68 मिलीलीटर) और फाइन-पिच घटक (0201 आकार के प्रतिरोधक) डिजाइनरों को मानक पीसीबी की तुलना में एक ही स्थान पर 2 गुना अधिक घटकों को फिट करने की अनुमति देते हैं।
बी.3डी पीसीबी प्रिंटिंगः एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग 3डी में सर्किट (सिर्फ फ्लैट नहीं) बनाता है, जिससे जटिल आकार (उदाहरण के लिए, एक पीसीबी जो स्मार्टवॉच बैटरी के चारों ओर लपेटता है) संभव हो जाता है।
c.Embedded Components: रेजिस्टर्स, कैपेसिटर्स और यहां तक कि आईसी भी पीसीबी के अंदर (सतह पर नहीं) एम्बेडेड हैं, जिससे सतह क्षेत्र का 30% बचा जाता है।
डी.एआई-संचालित डिजाइन उपकरण: अल्टियम डिजाइनर जैसे सॉफ्टवेयर का उपयोग एआई द्वारा ऑटो-रूट किए गए निशान और स्थान घटकों के लिए किया जाता है, जिससे अंतरिक्ष की दक्षता अधिकतम होती है।
उदाहरण: स्मार्ट ईयरबड पीसीबी
एक स्मार्ट ईयरबड्स पीसीबी केवल 15 मिमी × 10 मिमी है। यह उपयोग करता हैः
a.HDI माइक्रोविया 3 परतों को जोड़ने के लिए (ऊपरः एंटीना, मध्यः MCU, नीचेः बैटरी प्रबंधन) ।
b. सतह स्थान बचाने के लिए एम्बेडेड प्रतिरोध.
c.01005-आकार के घटक (सबसे छोटा मानक आकार) ब्लूटूथ मॉड्यूल के लिए।
2मल्टीलेयर और एसएमटी डिजाइनः प्रदर्शन और स्थायित्व में वृद्धि
सतह माउंट प्रौद्योगिकी (एसएमटी) और बहुपरत पीसीबी आईओटी उपकरणों के लिए मौलिक हैं। वे तीन प्रमुख लाभ प्रदान करते हैंः
| लाभ | यह IoT के लिए कैसे काम करता है |
|---|---|
| अंतरिक्ष दक्षता | एसएमटी पीसीबी के दोनों ओर घटकों को रखता है (एक तरफ का उपयोग करने वाले छेद के विपरीत) । मल्टीलेयर पीसीबी (4 ′′ 12 परतें) संकेतों / शक्ति के लिए अधिक रूटिंग स्थान जोड़ती हैं। |
| तेजी से संकेत | एसएमटी में छोटे निशान सिग्नल देरी को कम करते हैं जो 5जी आईओटी या हाई-स्पीड सेंसर के लिए महत्वपूर्ण है। |
| स्थायित्व | एसएमटी घटकों को सीधे पीसीबी (कोई पिन नहीं) पर मिलाया जाता है, इसलिए वे कंपन का विरोध करते हैं (औद्योगिक आईओटी के लिए आदर्श) । |
उदाहरण: स्मार्ट होम हब पीसीबी
एक स्मार्ट होम हब 6 परत पीसीबी का उपयोग करता हैः
a.SMT दोनों पक्षों पर वाई-फाई, ब्लूटूथ और ZigBee मॉड्यूल रखने के लिए।
b.शोर को कम करने के लिए पावर प्लेन (3.3V, 5V) के लिए आंतरिक परतें।
c.एंटेना और सेंसर के लिए बाहरी परतें।
परिणाम: हब छोटा है (100 मिमी × 100 मिमी) लेकिन 50+ कनेक्टेड उपकरणों का समर्थन करता है।
3विश्वसनीयता और स्थायित्व: कठोर वातावरण से बचें
आईओटी उपकरण अक्सर कठिन परिस्थितियों में काम करते हैं, धूल भरे कारखानों में औद्योगिक सेंसर, पसीने की कलाई पर पहनने योग्य, बारिश / बर्फ में बाहरी सेंसर। पीसीबी द्वारा स्थायित्व सुनिश्चित करते हैंः
कच्ची सामग्रीः
FR-4: औद्योगिक IoT में उपयोग की जाने वाली गर्मी (130°C तक) और नमी के प्रतिरोधी।
पॉलीमाइडः बिना टूटने के झुकता है और 260°C (रिफ्लो सोल्डरिंग) का सामना करता है।
पीटीएफईः उच्च आवृत्तियों (100GHz तक) और चिकित्सा IoT में उपयोग किए जाने वाले कठोर रसायनों को संभालता है।
सुरक्षा कोटिंग्सः अनुरूप कोटिंग्स (एक्रिलिक, सिलिकॉन) पानी, धूल और पसीने को दूर करती हैं, जिससे पीसीबी का जीवन 5 गुना बढ़ जाता है।
थर्मल मैनेजमेंटः थर्मल वायस (एमसीयू जैसे गर्म घटकों के तहत) और तांबा डालने से गर्मी फैलती है जिससे आउटडोर आईओटी (जैसे सौर ऊर्जा संचालित सेंसर) में ओवरहीटिंग को रोका जा सकता है।
उदाहरण: बाहरी मौसम सेंसर पीसीबी
एक बाहरी सेंसर के पीसीबी का उपयोग करता हैः
a.FR-4 सब्सट्रेट एक सिलिकॉन अनुरूप कोटिंग के साथ (IP67 रेटेड, धूल/पानी प्रतिरोधी) ।
b.लोरा मॉड्यूल के नीचे थर्मल वायस (प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश में ओवरहीटिंग को रोकता है) ।
सौर पैनल से उच्च धाराओं को संभालने के लिए मोटे तांबे के निशान (2 औंस) ।
परिणाम: सेंसर बारिश, बर्फ और -40° से 85° सेल्सियस के तापमान में 5 वर्ष से अधिक समय तक काम करता है।
वास्तविक दुनिया के आईओटी अनुप्रयोगः पीसीबी दैनिक उपकरणों को कैसे संचालित करते हैं
पीसीबी स्मार्ट घरों से लेकर औद्योगिक कारखानों तक प्रत्येक आईओटी श्रेणी के अज्ञात नायक हैं। नीचे पीसीबी के उपयोग के प्रमुख मामलों के उदाहरण दिए गए हैं।
1. स्मार्ट होम डिवाइस
स्मार्ट होम IoT उपकरणों को जोड़ने और ऊर्जा बचाने के लिए पीसीबी पर निर्भर करता है। सामान्य अनुप्रयोगों में शामिल हैंः
a.स्मार्ट बल्बः पीसीबी एलईडी चमक को नियंत्रित करते हैं और वाई-फाई सक्षम करने वाले ऐप-आधारित नियंत्रण और ऊर्जा निगरानी से जुड़ते हैं। एचडीआई पीसीबी नियंत्रक, एंटीना और एलईडी ड्राइवर को एक छोटे बल्ब आधार में फिट करते हैं।
सुरक्षा कैमरेः मल्टीलेयर पीसीबी कैमरा सेंसर, एमसीयू, वाई-फाई मॉड्यूल और बैटरी को 4K वीडियो और गति का पता लगाने का समर्थन करते हुए जोड़ते हैं।थर्मल वायस लंबे रिकॉर्डिंग सत्रों के दौरान एमसीयू को अधिक गर्म होने से रोकते हैं.
c.स्मार्ट थर्मोस्टैटः कठोर-लचीला पीसीबी थर्मोस्टैट के घुमावदार आवरण में फिट होने के लिए झुकते हैं। वे तापमान/नमी सेंसर, एक टचस्क्रीन नियंत्रक,और ZigBee मॉड्यूल जो दूरस्थ तापमान समायोजन को सक्षम करता है.
स्मार्ट होम के लिए मुख्य पीसीबी विशेषताः कम शक्ति
स्मार्ट होम पीसीबी अप्रयुक्त घटकों को बंद करने के लिए पावर गेटिंग का उपयोग करते हैं (उदाहरण के लिए, एक स्मार्ट बल्ब का वाई-फाई मॉड्यूल उपयोग में नहीं आने पर सोता है), ऊर्जा की खपत में 70% की कटौती करता है।
2. पहनने योग्य आईओटी
पहनने योग्य वस्तुओं के लिए छोटे, लचीले और त्वचा के लिए सुरक्षित पीसीबी की आवश्यकता होती है। उदाहरणों में शामिल हैंः
a.स्मार्टवॉचः कठोर-लचीला पीसीबी एक कठोर खंड (एमसीयू और बैटरी के लिए) को एक लचीले खंड (कलाई के चारों ओर लपेटता है) के साथ जोड़ती है। पॉलीमाइड सब्सट्रेट दैनिक झुकने और पसीने का सामना करता है।
b.फिटनेस ट्रैकर्सः एचडीआई पीसीबी 30 मिमी × 20 मिमी की जगह में हृदय गति सेंसर, त्वरणमापक और ब्लूटूथ मॉड्यूल फिट करते हैं। अनुरूप कोटिंग पसीने और त्वचा के तेलों को दूर करती हैं।
c.स्मार्ट चश्मा: 3 डी-प्रिंट किए गए पीसीबी फ्रेम के आकार का पालन करते हैं, एक कैमरा, माइक्रोफोन और 5 जी मॉड्यूल को एकीकृत करते हैं जो हैंड्स-फ्री कॉल और एआर को सक्षम करते हैं।
पहनने योग्य उपकरणों के लिए प्रमुख पीसीबी विशेषताएंः लचीलापन
पोलीमाइड पीसीबी पहनने योग्य वस्तुओं में 100,000+ बार बिना टूटने के झुक सकते हैं जो शरीर के साथ चलने वाले उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण है।
3औद्योगिक IoT (IIoT)
आईआईओटी पीसीबी को कारखानों, खानों और तेल रिगों में स्थायित्व और प्रदर्शन के लिए बनाया गया है। अनुप्रयोगों में शामिल हैंः
a.मशीन सेंसर: मोटी तांबे (3 औंस) के साथ FR-4 पीसीबी फैक्ट्री मशीनों में कंपन, तापमान और दबाव की निगरानी करते हैं।वे एक केंद्रीय नियंत्रक के लिए लंबी दूरी की संचार (10 किमी तक) के लिए लोरा मॉड्यूल का उपयोग करते हैं.
b. पूर्वानुमान रखरखाव नियंत्रक: बहुपरत पीसीबी वास्तविक समय में 50 से अधिक सेंसरों से डेटा संसाधित करते हैं।वे क्लाउड विलंबता से बचने के लिए एज कंप्यूटिंग (स्थानीय डेटा प्रसंस्करण) का उपयोग करते हैं जो मशीन विफलताओं के लिए तत्काल अलर्ट को सक्षम करते हैं.
c.स्मार्ट ग्रिडः स्मार्ट मीटर में पीसीबी में वर्तमान सेंसर, वाई-फाई मॉड्यूल और बिजली प्रबंधन आईसी शामिल हैं जो ऊर्जा उपयोग को ट्रैक करते हैं और उपयोगिता कंपनी को डेटा भेजते हैं।
आईआईओटी के लिए मुख्य पीसीबी विशेषताः कठोरता
IIoT पीसीबी कंपन, धूल और रसायनों का सामना करने के लिए भारी तांबे (2 ′′ 3 औंस) और IP68 रेटेड संलग्नक का उपयोग करते हैं जो 10+ वर्षों के संचालन को सुनिश्चित करते हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
1आईओटी उपकरण मानक पीसीबी का उपयोग क्यों नहीं कर सकते?
मानक पीसीबी बहुत बड़े होते हैं, बहुत अधिक बिजली का उपयोग करते हैं, और वायरलेस कनेक्टिविटी का समर्थन नहीं करते हैं जो कि IoT के लिए महत्वपूर्ण हैं।और वायरलेस सिग्नल के लिए डिज़ाइन किया गया है.
2पीसीबी डिजाइन आईओटी बैटरी जीवन को कैसे प्रभावित करता है?
स्मार्ट पीसीबी डिजाइन (प्रतिरोध को कम करने के लिए चौड़े निशान, पावर गेटिंग, कम बिजली वाले घटक) ऊर्जा की खपत में 50 से 70% की कटौती करता है। उदाहरण के लिए, एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए पीसीबी के साथ पहनने योग्य एक चार्ज बनाम 7 दिनों तक चलता है।खराब डिजाइन के साथ 2 दिन.
3आईओटी के लिए एचडीआई और मानक पीसीबी में क्या अंतर है?
एचडीआई पीसीबी एक ही स्थान पर 2 गुना अधिक घटकों को फिट करने के लिए माइक्रोविया और ठीक-पीच निशान का उपयोग करते हैं। यह उन्हें छोटे आईओटी उपकरणों (जैसे, स्मार्ट ईयरबड्स) के लिए आदर्श बनाता है जहां मानक पीसीबी बहुत बड़े होते हैं।
4पीसीबी IoT में वायरलेस कनेक्टिविटी को कैसे सक्षम करते हैं?
पीसीबी नुकसान को कम करने के लिए प्रतिबाधा-नियंत्रित निशान (50Ω) के साथ वायरलेस मॉड्यूल और एंटीना के बीच संकेतों का मार्ग प्रशस्त करता है। ग्राउंड प्लेन और परिरक्षण परतें हस्तक्षेप को रोकती हैं,मजबूत वाई-फाई/ब्लूटूथ/लोरा कनेक्शन सुनिश्चित करना.
5क्या आईओटी पीसीबी की मरम्मत की जा सकती है?
अधिकांश आईओटी पीसीबी छोटे होते हैं और एसएमटी घटकों का उपयोग करते हैं, जिससे मरम्मत मुश्किल हो जाती है।अलग सेंसर/एमसीयू मॉड्यूल) आपको औद्योगिक आईओटी में आम पूरे बोर्ड के बजाय दोषपूर्ण अनुभागों को बदलने की अनुमति देते हैं.
निष्कर्ष
प्रिंटेड सर्किट बोर्ड आईओटी क्रांति की रीढ़ हैं, उनके बिना, स्मार्ट डिवाइस बहुत बड़े होंगे, बहुत बिजली-भूखे होंगे, या कनेक्ट करने में असमर्थ होंगे।आपकी स्मार्टवॉच में छोटे एचडीआई पीसीबी से लेकर औद्योगिक सेंसरों में मजबूत मल्टीलेयर पीसीबी तक, विशेष पीसीबी डिजाइन IoT के मुख्य कार्यों को सक्षम करते हैंः कनेक्टिविटी, सेंसर एकीकरण, बिजली प्रबंधन और डेटा प्रसंस्करण।
जैसे-जैसे IoT विकसित होता है (उदाहरण के लिए, 6G, AI-powered edge computing), पीसीबी और भी उन्नत हो जाएंगे।और अल्ट्रा-कम शक्ति डिजाइन है कि उपकरणों एक ही बैटरी पर वर्षों के लिए चलाने के लिए अनुमति देते हैंडिजाइनरों और व्यवसायों के लिए, उच्च गुणवत्ता वाले आईओटी पीसीबी में निवेश करना केवल एक तकनीकी विकल्प नहीं है, यह एक रणनीतिक विकल्प है जो डिवाइस की विश्वसनीयता, उपयोगकर्ता अनुभव और बाजार की सफलता को निर्धारित करता है।
अगली बार जब आप एक स्मार्ट डिवाइस का उपयोग करते हैं, तो अंदर के पीसीबी की सराहना करने के लिए एक पल निकालेंः यह शांत इंजन है जो "चीजों" को "स्मार्ट चीजों" में बदल देता है।आप छोटे उपकरणों का निर्माण कर सकते हैं, अधिक स्मार्ट और अधिक टिकाऊ, कनेक्टेड रहने और काम करने के भविष्य को आकार दे रहे हैं।
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