Desenvolvimento de borda IIoT - Dispositivos de prototipagem

• Dispositivos de prototipagem

• Implementação da conectividade HTTP

• Usando WebSockets

• Usando Modbus

• Usando protocolos OPC UA


Adaptado de Industrial Internet Application Development, por Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli.

Capítulo 3. Desenvolvimento do IIoT Edge
Por Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli

Este capítulo descreve o processo de prototipagem de um dispositivo para iniciantes. Fornecemos instruções detalhadas sobre como montar quatro protótipos diferentes e como construir e executar aplicativos IoT simples para os protótipos, junto com o código-fonte de amostra. Por fim, exploramos os serviços Predix que podem ser usados ​​para armazenar, analisar e mesclar os dados do sensor dos protótipos.

Neste capítulo, você aprenderá sobre os seguintes tópicos:

• Escolha de hardware para prototipagem
  

• O modelo de interconexão de sistemas abertos e suas camadas
  

• Protocolos da camada de aplicativo - HTTP e WebSocket
  

• Protocolos industriais M2M - Modbus e OPC UA
  

• Montagem de um dispositivo para um protótipo
  

• Preparando um cartão SD para um protótipo
  

• Criação e execução de aplicativos IoT simples usando os protocolos HTTP, WebSocket, Modbus e OPC UA
  

• Serviços de gerenciamento de dados no Predix
  

Hardware para protótipos

Esta seção apresenta uma visão geral da variedade de hardware disponível que pode ser usada para prototipagem e fornece algumas dicas sobre como escolher o hardware e um protocolo de troca de dados para garantir a comunicação entre os componentes de um protótipo.

Variedade e custo

É possível encontrar uma variedade de hardware de código aberto para prototipagem— Arduino , Raspberry Pi , Orange Pi , LinkIt , BeagleBone e Tessel . A maioria deles é muito barata; você pode comprar um Orange Pi por apenas $ 33. O preço geralmente depende da potência da placa e das interfaces que ela suporta.

Além da prancha, é possível adquirir um kit inicial que costuma custar cerca de US $ 70. Inclui alguns sensores, uma pequena tela, lâmpadas, cabos e uma placa de ensaio para conectar tudo sem solda. O preço de um único sensor começa em $ 1.

Modificações

As placas mais populares são Arduino e Raspberry Pi. Cada um deles tem modificações diferentes. Se recursos adicionais forem necessários, como Wi-Fi, Bluetooth, USB, HDMI ou hardware mais poderoso, é recomendado comparar as modificações para encontrar uma placa que se adapte às necessidades exatas de cada um.

Opções de comparação

Todas as placas são muito pequenas - cerca de 8 cm de largura, 5 cm de altura e 2 cm de espessura (sem caixa). Hardware mais poderoso terá dimensões maiores (por exemplo, Intel NUC é 35 x 25 x 4 cm).

O parâmetro mais significativo são as opções de conectividade, já que nem todas as placas suportam Wi-Fi ou Bluetooth. GSM, GPS, uma câmera, um módulo FM e outros recursos comuns para telefones celulares geralmente não estão disponíveis e é necessário comprá-los separadamente.

Outro parâmetro importante é o número de conectores para sensores. É preciso entender quais sensores são necessários e se eles são compatíveis com uma placa escolhida. O número de pinos pode ser estendido conectando placas adicionais especiais às existentes.

Sensores suportados

Alguns conectores em uma placa podem suportar apenas sensores analógicos, enquanto outros são apenas digitais.

Os sensores digitais emitem um sinal discreto, o que significa que há um conjunto limitado de valores possíveis para aquele sinal. Por exemplo, o sensor de temperatura DHT11 emite um número inteiro em uma faixa entre 0 e 50.

Por outro lado, os sensores analógicos emitem um sinal contínuo, o que significa que existe um número infinito de valores possíveis para aquele sinal. Por exemplo, o sensor de temperatura TMP36 pode medir a temperatura de -50 ° C a 125 ° C, incluindo valores de ponto flutuante, como 11,9 ° C.

Embora a conversão de um tipo de sinal em outro seja possível, isso requer componentes adicionais e complica o design.