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Intelligenti, veloci, connesse e sempre più efficienti: sono le peculiarità delle macchine manifatturiere dell’Industry 4.0, frutto di quella Digital Transformation che sta investendo anche il mondo industriale.
E alla manifestazione SPS Italia, appena conclusasi a Parma, di nuovi prodotti per l’Industry 4.0 ce n’erano tantissimi.
Già, ma quali tecnologie e quali componenti hanno reso possibile tutto ciò? Come mai questa trasformazione non è iniziata anni fa?
La risposta è molto semplice: tutti questi nuovi prodotti sono il frutto della ricerca nel campo dell’elettronica dei semiconduttori, dai dispositivi a microprocessore ai componenti di potenza in tecnologia SiC o GaN. Tecnologie che hanno reso possibile aggiungere intelligenza ai sistemi per ottimizzare i processi di lavoro, connettività per fare dialogare le macchine tra loro e col cloud, velocità per ridurre al minimo la latenza e consentire il funzionamento in tempo reale, ed efficienza per contenere i consumi e la dissipazione termica, sia nei minuscoli sensori alimentati a batteria, come nei dispositivi di potenza dove le nuove tecnologie hanno consentito un miglioramento del rendimento impensabile sino a pochi anni fa.
E tra i produttori di semiconduttori con le soluzioni più avanzate, specie in campo industriale, c’è STMicroelectronics che ha portato ad SPS alcune demo e, soprattutto, numerose schede di sviluppo, indispensabili per accelerare la progettazione di nuovi dispositivi e sistemi.
Da tempo STMicroelectronics ha intuito che non è più sufficiente produrre semiconduttori all’avanguardia; questi prodotti – la cui complessità è sempre più elevata – per poter essere recepiti dal mercato e poter essere utilizzati rapidamente vanno accompagnati da strumenti di sviluppo hardware e software che consentano ai progettisti di ridurre il cosiddetto time-to-market, ovvero il processo di progettazione, validazione e test del prodotto finale.
E purtroppo la complessità dei moderni sistemi richiede competenze molto avanzate che non tutte le aziende sono in grado di mettere in campo. Nell’ambito dei microcontrollori e dei controller gli algoritmi diventano sempre più sofisticati; se il nostro circuito dispone di connettività wireless bisogna essere in grado di affrontare tutte le problematiche legate alla sicurezza e agli stack di comunicazione; se, infine, ci occupiamo di sistemi di potenza, dobbiamo conoscere tutti gli accorgimenti per ridurre al minimo le emissioni parassite.
Per questo motivo gli strumenti di sviluppo sono, in molti casi, quasi più importanti dei nuovi semiconduttori.
Alla manifestazione di Parma abbiamo avuto modo di “toccare con mano” alcune delle soluzioni di sviluppo che STM mette a disposizione delle aziende che operano in ambito industriale; naturalmente l’azienda dispone di numerosi altri sistemi di sviluppo destinati ad altri settori.
Tra i sistemi di sviluppo e valutazione nel campo della sensoristica allo stand di SPS faceva bella mostra di sé il SensorTile development kit, un completo set per supportare ed espandere le capacità del dispositivo SensorTile; questo kit di sviluppo semplifica la prototipazione, la valutazione e lo sviluppo di soluzioni innovative e integra hardware, software, librerie e strumenti firmware, tra cui – addirittura – un’app dedicata.
Per quanto non lo conoscessero, SensorTile è un piccolissimo modulo IoT che integra un potente microcontrollore STM32L476JGY, connettività Bluetooth Low Energy e tantissimi sensori: giroscopio, accelerometro, magnetometro, sensore di pressione, microfono e altri ancora.
Questo kit offre, ad un costo irrisorio, la possibilità di fare funzionare al meglio delle sue capacità un dispositivo (il SensorTile) che, in assenza di questi strumenti, avrebbe richiesto mesi e mesi di studio, di test e per la scrittura di codice.
Tra gli altri prodotti in mostra a SPS va sicuramente citato il nuovo driver ad 8 canali isolati galvanicamente ISO8200BQ con la relativa scheda di valutazione. Questo dispositivo, in dimensioni particolarmente ridotte (TFQFPN da 11 x 9 x 1 mm), è in grado di offrire un isolamento di ben 4 kV, RDSON di appena 110 mOhm, consumi bassissimi, sistema di demagnetizzazione del carico e livelli di EMI particolarmente ridotti. Anche in questo caso esiste un kit di valutazione comprensivo di interfaccia grafica per PC con la quale si possono controllare le otto uscite.
Ancora più numerosi sono i sistemi di valutazione e sviluppo per i nuovi transceiver L6360 e L6362A studiati per sistemi IO-Link a 1 o 2 canali e realizzati in tecnologia MultiBCD.
IO-Link (IEC 61.131-9) è una tecnologia aperta per lo scambio di informazioni tra sensore/attuatore e il terminale I/O; questa tecnologia consente la comunicazione all’interno dell’intero sistema e riduce il tempo necessario per la messa in servizio e la manutenzione.
In una manifestazione dedicata al mondo industriale non potevano mancare i controller per motori, dai dispositivi brushless agli stepper motor. Controller che devono rispondere alla crescente domanda di dispositivi smart, a supporto dell’Industrial IoT; dispositivi con intelligenza distribuita, diagnosi decentralizzata, connettività e flessibilità per una risposta in real-time alle mutate esigenze operative e, naturalmente, un elevato livello di efficienza energetica.
I motor driver STSPIN con controller BLDC basati su micro a 32 bit rappresentano la risposta di STMicroelectronics a queste esigenze: si tratta di minuscoli (appena 7×7 mm) IC in grado di pilotare una vasta gamma di MOSFET di potenza, completamente programmabili e dal consumo bassissimo. Utilizzano infatti un micro STM32F0 con tecnologia ARM Cortex M0 con 4 Kbyte di SRAM e 32 Kbyte di Flash.
E naturalmente anche per questi prodotti è disponibile un completo ecosistema di sviluppo hardware/software, dal costo irrisorio, con tantissime risorse che consentono di accelerare lo sviluppo di prodotti innovativi.
Un impegno, quello di STM per il mondo industriale, che comprende anche altre iniziative e nuovi investimenti come il programma “10-Year Product Longevity” che garantisce la continuità di fornitura per i micro STM32, driver, componenti analogici, convertitori di potenza, LED, MEMS e tanti altri componenti; o come il recente investimento di oltre 100 milioni per dotare lo stabilimento di Catania di una linea produttiva per dispositivi di potenza in tecnologia SiC, un investimento che consentirà a STMicroelectronics di competere ad armi pari con gli attuali leader di mercato in un settore strategico sia per il settore industriale che per quello automotive.
