Der Schaltungsschutz ist entscheidend für das IoT-Wachstum

BikeBastlWastl #12: Montage der Schaltzüge (November 2018).

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Mehr verbundene Geräte schaffen mehr Möglichkeiten für Systemfehler, was keine Option für immer aktive Smart Devices ist.

Von David Johnson,
Technischer Marktanalytiker, Bourns,
www.bourns.com

Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) schreitet aktiv voran mit dem Ziel, Milliarden intelligenter Geräte in intelligente Systeme zu integrieren, um den Nutzern umsetzbare Echtzeitdaten zu liefern, die eine verbesserte Entscheidungsfindung ermöglichen. Auf dem Markt für industrielle Automatisierung können beispielsweise intelligente und vernetzte Geräte eingesetzt werden, die Maschinen in der Fabrikhalle überwachen. Durch die Überprüfung auf Fehler oder Fehlermeldungen können IoT-Systeme Probleme proaktiv beheben, um ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden, die zu geringeren Einnahmen führen können. Um IoT Realität werden zu lassen, müssen daher Anwendungen entwickelt werden, die die Netzwerkeffizienz, Interoperabilität und Sicherheit maximieren. Neben kostengünstigen High-Speed-Kommunikationstechnologien, intelligenten Sensoren und Datenanalyse spielt auch der Schaltungsschutz eine wesentliche Rolle. Je mehr Geräte angeschlossen sind, desto mehr Möglichkeiten gibt es für einen Systemausfall, der eine ernsthafte Bedrohung für immer aktive Smart Devices darstellen kann.

Dieser Artikel stellt die zunehmend integrierten Geräte vor, die das IoT-Ökosystem umfassen, und erfordert bewährte Schaltungsschutzlösungen, um die von der IoT-Infrastruktur erwartete Systemzuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.

IoT-Ökosystemgeräte

IoT ist nicht auf einen einzelnen Sektor oder Markt beschränkt; Es ist ein Trend, der alle globalen Märkte beeinflussen und jeden Aspekt des Lebens der Menschen verbessern kann. Es geht über das hinaus, was wir normalerweise als Kommunikationsgeräte betrachten und kann weiße Ware, tragbare Fitnessgeräte, Smart-Home-Geräte, medizinische Diagnosegeräte und vieles mehr umfassen. Fast jede Maschine kann von einem eigenständigen Gerät in ein intelligenteres, stärker verbundenes System umgewandelt werden (siehe Abb. 1 ).

Abb. 1: IoT wird voraussichtlich alle globalen Märkte betreffen und Geräte wie Waschmaschinen, Smart-Home-Geräte und industrielle Automatisierungsgeräte umfassen.

Verschiedene elektronische Geräte werden die Milliarden von verbundenen Geräten bilden, die Informationen strömen lassen, die für Entscheidungen verwendet werden können. Sensoren werden verwendet, um mit einem lokalen Hub, einem zentralen Standort oder einem Server zu kommunizieren. Software analysiert die empfangenen Daten und trifft entweder eine Entscheidung basierend auf der programmierten Logik oder benachrichtigt einen Bediener, um eine Aktion einzuleiten. Zum Beispiel wird erwartet, dass IoT für die Automatisierung optimiert wird, um einzelne Maschinen zu überwachen und Fehler- oder Fehlermeldungen zu liefern, was Feldwartung die Möglichkeit gibt, das Problem zu mildern und somit ungeplante Fabrikausfallzeiten zu eliminieren, die zu reduzierten Einnahmen führen können. IoT-fähige Geräte können verwendet werden, um drohende Fehlfunktionen zu erkennen, indem sie die Temperatur oder Vibrationen in einem Motor überwachen und die Wartung vor einem katastrophalen Ausfall benachrichtigen.

Netzwerkeffizienz, Interoperabilität und Sicherheit sind ebenfalls ein IoT-Mandat. Daher werden auch Datenkommunikationsgeräte benötigt, zu denen Netzwerkgeräte, Server und "Software as a Service" (SaaS) gehören. Folgende Gerätetypen werden im IoT-Ökosystem benötigt:

  • Endpunkte - Umfasst Sensoren für die Umgebung, physikalische Eigenschaften, Positionen oder Chemikalien, die als Datensammelpunkt für die zu analysierenden Informationen dienen. Dies sind die Komponenten, die für die Überwachung von Systemen auf Änderungen verantwortlich sind, sowie für die schnelle Rückmeldung, die zur Durchführung von Anpassungen verwendet wird, um die Systeme auf optimalem Niveau zu halten.
  • Gateways - Bietet eine Reihe von Datenaggregationsfunktionen und Echtzeitanalysen von und zu einem IP-Netzwerk. Sie unterstützen auch zuverlässige Publish / Subscribe-Mechanismen und bieten IoT-Datenpufferung in Situationen, in denen die Cloud vorübergehend nicht verfügbar ist.
  • Hubs - Kommunikationsgateways wie Switches, Router oder Modems, die die Konnektivität erleichtern. Einfache Hubs verbinden Endpunkte mit breiteren Netzwerken und können durch die Integration von Hubs über das Internet mit der Außenwelt verbunden werden. Sie sind so konzipiert, dass sie zusammenarbeiten, um eine Vielzahl von Services zu bieten, die nahtlos ineinander greifen.
  • Netzwerkinfrastruktur - Wird verwendet, um Daten von Gateways und Unternehmensquellen zusammenzuführen. Die Infrastruktur verwaltet und überwacht Geräte- und Serviceinformationen und wandelt sie in umsetzbare Informationen um. Zuverlässigkeit ist ein wichtiges Anliegen, um den reibungslosen Betrieb der Netzwerkinfrastruktur zu gewährleisten.
  • Netzwerk- und Cloud-Dienste - Im IoT dreht sich alles um Kommunikation. Die Datenübertragung erfolgt über LAN- oder WAN-Technologie von Hubs zu Servern. Systeme können entweder lokal oder remote funktionieren und können drahtgebunden oder drahtlos sein.
  • Erweiterte Services - Big-Data-Initiativen, Analysesoftware und Datenserver oder Cloud-Speicher sind nur einige der erweiterten Services, die von einem IoT-Framework unterstützt werden. Um den größten geschäftlichen Nutzen zu erzielen, müssen Informationen in Echtzeit erfasst und auf die Leistung des Unternehmens, die Wartung der Geräte, Produktvorlieben und eine Reihe neuer interaktiver Dienste analysiert werden.

Warum Stromkreisschutz wichtig ist

Mehr verbundene Geräte erhöhen die Wahrscheinlichkeit eines Systemausfalls, was sicherlich keine Option für die Aufrechterhaltung der höchsten Zuverlässigkeit für immer aktive Smart Devices darstellt. Ein Smart-Grid oder eine intelligente Transportanwendung muss beispielsweise extrem zuverlässig arbeiten und die Gefahr von Datenmanipulationen beseitigen. Darüber hinaus befinden sich viele Geräte in abgelegenen Gebieten, im Freien, in öffentlichen Einrichtungen oder vielleicht von Einzelpersonen. Transienten wie Blitz, Burst oder elektrostatische Entladung (ESD) sind eine ständige Bedrohung für Geräte in diesen Situationen. Daher müssen IoT-optimierte Systeme mit modernem Überspannungsschutz und Schaltungsschutz ausgelegt werden, um sicherzustellen, dass empfindliche Schaltungen zuverlässig arbeiten.

Es wird geschätzt, dass die breite Akzeptanz von IoT mit dem wachsenden Bedarf an Stromkreisschutztechnologien korrelieren wird. Technavio, ein unabhängiges, technologieorientiertes globales Marktforschungsunternehmen, prognostiziert, dass der globale Stromkreisschutzmarkt von 2014 bis 2019 um 5, 49% CAGR wachsen wird, basierend auf der steigenden Nachfrage nach Elektrizität, die voraussichtlich mit einem Anstieg der IoT-Implementierungen einhergeht.

Die Schaltungsschutzlösungen umfassen eine Reihe von Geräten, darunter robuste SPD-Module (Surge Protection Device) für raue Computerumgebungen und kundenspezifische Magnetics und Trimmer, die ein effizientes Energiemanagement unterstützen. Ein Beispiel sind Bourns MultiFuse-Produkte, die dazu beitragen, katastrophale Fehler zu vermeiden, indem Überhitzung in Motoren und Pumpen überwacht und gesteuert wird. Transient Blocking Unit-Geräte bieten einen niedrig leitenden In-Circuit-Schutz. Da sich IoT-Systeme weiter ausbreiten, erhöhen Systeme, die mit diesen Schaltungsschutztechnologien integriert sind, die Zuverlässigkeit und reduzieren gleichzeitig die Stücklistenkosten (siehe Abb. 2 ).

Abb. 2: Dieses Beispielschema für den Schutz der USB-Schnittstelle ist nur eine von vielen IoT-basierten Anwendungen, die von einer Reihe von In-Circuit-Schutzlösungen wie Positionssensoren und Magnet- und Trimmpotentiometern bewältigt werden müssen.

Ein weiterer IoT-Bedarf wird die Unterstützung von Benutzern mobiler Geräte sein, die Touchscreens und andere Schnittstellen wie Drucktasten, Schalter oder Anschlüsse verwenden, die ESD-Ereignisse erzeugen können. Zum Schutz vor ESD-Versagen sind Schutzgeräte wie ESD-Suppressoren oder TVS-Dioden erforderlich. Wenn das Gerät einen höheren Durchsatz im Bereich von Gigabit pro Sekunde unterstützt, erfordert der ESD-Schutz eine geringere Kapazität der Bauelemente und schnellere Reaktionszeiten. Zum Beispiel sind neue ESD-Schutzvorrichtungen verfügbar, die eine Sub-Picofarad-Kanalkapazität und Nanosekunden-Reaktionszeiten bereitstellen.

IoT-Übernahme und -Wachstum

Die Kombination von kostengünstigen High-Speed-Kommunikationstechnologien, intelligenten Sensoren und Datenanalyse mit der Fähigkeit, mit fortschrittlichen Stromkreisschutztechnologien eine höhere Gerätezuverlässigkeit zu gewährleisten, ist die Grundlage, die das IoT für seine zukünftige erfolgreiche Einführung und sein Wachstum benötigt. Die Anzahl der IoT-Verbindungen wird voraussichtlich weiterhin exponentiell wachsen. Neue Kommunikationsprotokolle und Systemarchitekturen unterstützen die Bandbreite und die Rechenleistung, die für ein kontinuierliches Wachstum erforderlich sind. "Intelligente Sensoren" werden die Datenerfassung und -verbreitung durch Integration und Kommunikation vorantreiben. Die Analyse der vom IoT bereitgestellten Daten liefert die wesentlichen Informationen, um die Produktionskapazitäten zu verbessern, den Energieverbrauch zu senken und mehrere Geschäftsprozesse zu verbessern.

Für OEMs, die daran arbeiten, das IoT-Versprechen zu erfüllen, muss der Schaltungsschutz früh im Entwicklungszyklus eine hohe Priorität haben. Mit effizientem Schaltungsschutz wird eine Sorge der Systemzuverlässigkeit in einer verbundenen Arbeit beseitigt. Die gute Nachricht ist, dass Systementwickler eine breite Auswahl bewährter und fortschrittlicher Schaltungsschutzlösungen als wichtige IoT-Enabler für die zuverlässige Bereitstellung nützlicher Informationen jederzeit und überall zur Verfügung haben.

Von David Johnson, technischer Marktanalyst, Bourns, www.bourns.com