Componentes de Economia de Energia Impulsionam Eficiência Industrial

Enquanto IIoT e Indústria 4.0 tradicionalmente focaram em sensores, switches, analytics de dados e conectividade, a próxima onda de manufatura digital é impulsionada por eficiência energética.

Plantas industriais estão entre os maiores usuários de eletricidade, e energia confiável sustenta todo processo avançado. Segundo a Agência Internacional de Energia, o setor consumiu 41,6% da eletricidade global em 2016.

Gerenciamento de potência efetivo mantém robôs industriais rodando com tempo de inatividade mínimo — onde cada milissegundo conta. Além de confiabilidade, melhorias de eficiência podem desbloquear economias significativas de recursos.

Múltiplas estratégias podem impulsionar performance energética, incluindo:

• Agendar produção para alinhar com picos de energia renovável.
• Otimizar velocidade de operação do robô em vez de simplesmente acelerar programas, potencialmente aumentando economias em até 30%.
• Usar impressão 3D para cortar desperdício de material.
• Adotar manutenção preventiva para reduzir energia gasta em reparos.
• Retrofit de medidores inteligentes e controladores remotos onde viável.
• Implementar ambiente totalmente automatizado "lights-out" que reduz uso de energia no chão de fábrica e em sistemas de facilities.
• Escolher componentes de baixa potência em todo lugar.

É a combinação dessas medidas — não uma única tática — que entrega resultados reais.

Componentes de Economia de Energia

Vários novos produtos agora oferecem reduções substanciais de potência. Destaques incluem:

Infineon Technologies – Módulo de Potência Híbrido SiC EasyPACK 2B

O EasyPACK 2B da Infineon, parte da família de 1200 V, combina carbeto de silício (SiC) com tecnologia IGBT para alcançar mais de 99% de eficiência de sistema. Com frequência de chaveamento até 48 kHz, entrega maior densidade de potência e menor footprint de heat-sink graças a menores perdas no SiC.

O módulo híbrido EasyPACK 2B oferece maior densidade de potência e chaveamento de 48 kHz. (Imagem: Infineon Technologies AG)

STMicroelectronics – Microcontroladores STM32WBx5 & STM32G4

O STM32WBx5 combina processamento dual-core com Bluetooth 5, OpenThread e conectividade ZigBee 3.0. Seu modo shutdown de 13 nA, scaling de voltagem adaptativo e acelerador ART em tempo real entregam ultra-baixa potência para sensores, wearables, drones e dispositivos IoT.

O STM32G4 adiciona dois aceleradores matemáticos de hardware que aceleram cálculos baseados em CORDIC, aprimorando controle de motor e filtragem de sinal enquanto reduzem uso de energia em aplicações de smart factory e gerenciamento de energia.

MCUs STM32WBx5 da STMicro entregam performance ultra-baixa potência com conectividade integrada. (Imagem: STMicroelectronics)

Aceleradores STM32G4 melhoram performance e eficiência energética. (Imagem: STMicroelectronics)

Microchip Technology – Smart Embedded Vision & FPGAs PolarFire

A iniciativa Smart Embedded Vision da Microchip entrega IP e ferramentas centradas em FPGA para designs de machine-vision de baixa potência e pequeno fator de forma. A família PolarFire oferece 30%-50% menor potência que FPGAs baseados em SRAM e 5x-10x menor consumo estático, ideal para edge compute e ambientes termicamente restritos.

Smart Embedded Vision da Microchip fornece IP de machine-vision de baixa potência. (Imagem: Microchip Technology Inc.)

Renesas Electronics – Microcontrolador RX72M

A família RX72M traz um controlador escravo EtherCAT integrado, 1 MB SRAM e 4 MB flash — tornando-o o primeiro microcontrolador RX com tal capacidade. Projetado para robôs industriais compactos, PLCs, I/O remoto e gateways, reduz área de placa em cerca de 50% comparado a modelos anteriores.

Dispositivos RX72M reduzem área de placa de circuito em cerca de 50%. (Imagem: Renesas Electronics Corp.)

Eta Compute – SoC de Machine Learning TENSAI

O TENSAI entrega classificação de imagem, detecção de palavra-chave e wake-up detection em modo ultra-baixa potência. Sua lógica delay-insensitive permite operação na menor voltagem de suprimento, e uma única classificação de imagem consome apenas 0,4 mJ — 30x menos que soluções concorrentes.

Resumo

A automação industrial crescerá conforme IoT substitui sistemas legados. Robótica avançada, IA, analytics de nuvem e redes de sensores — alimentados por suprimentos de vibração-colhida ou luz-colhida — remodelarão a manufatura. Embora o capital inicial para Indústria 4.0 seja alto, os sistemas eficientes energeticamente que substituem componentes mais antigos entregarão economias de custo a longo prazo.

>> Este artigo foi publicado originalmente em nosso site irmão, Electronic Products: "Achieving energy efficiency on the factory floor."