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Autore: Amichai Ron – Senior vice president, Texas Instruments
La tecnologia dei semiconduttori contribuisce a massimizzare la produttività nei sistemi industriali più svariati, dalla robotica all’automazione di fabbrica, passando per la rete, l’automazione domestica e altro ancora
I clienti sono alla ricerca di un maggiore livello di automazione e controllo attraverso sistemi più efficienti in grado di massimizzare la produttività. Ciò che emoziona è vedere come talvolta siano piccole innovazioni a livello di componente a tradursi in importanti risparmi in termini di costi, energia e tempo a livello di sistema. Considerando la gamma di applicazioni rese possibili dalla nostra azienda, che vanno dalla robotica all’automazione di fabbrica, passando per la rete, l’automazione domestica e molti altri sistemi industriali, vi sono tre tendenze coerenti che spiccano agli occhi:
Più sensori, più dati
La disponibilità di dati aggiuntivi consente ai sistemi di agire e reagire con maggiore rapidità e precisione al mondo che li circonda. Questa capacità è fondamentale per i sistemi coinvolti nell’automazione. Tuttavia, ciò significa anche una sempre maggiore attenzione alla possibilità di elaborare i dati rapidamente e in modo efficiente in tutto il sistema.
Inoltre, oggi siamo in grado di identificare cose che prima non riuscivamo a percepire. Consideriamo ad esempio la nostra tecnologia di rilevamento radar a onde millimetriche, che consente a quasi qualsiasi sistema di rilevare con precisione oggetti e movimenti. Partendo da una tecnologia che, in origine, era ingombrante, complessa e costosa e riducendone le dimensioni, rendendola più facile da usare e più conveniente, i sensori radar mmWave di TI rendono più accessibile il rilevamento ad alta precisione.
Questo afflusso di dati nel sistema richiede a tutti noi di ragionare in modo creativo su come gestire efficacemente i dati e consentire un processo decisionale più veloce e intelligente. Uno degli approcci può essere l’integrazione di hardware e software con supporto AI all’edge in sistemi industriali per elaborare un maggiore volume di dati e adattarsi agli ambienti in evoluzione in tempo reale.
La gestione degli ingressi da fonti svariate può essere impegnativa. Ad esempio, i nostri sensori radar possono essere utilizzati per migliorare la percezione di robot collaborativi in modo che possano funzionare e interagire con efficacia e maggiore sicurezza in prossimità degli esseri umani in modi impossibili da realizzare fino a pochi anni fa. Inoltre, aggiungendo il rilevamento visivo, il cobot è in grado di vedere meglio gli ostacoli nelle immediate vicinanze. Ed è qui che la tecnologia sensor fusion entra in gioco. Grazie all’integrazione della tecnologia sensor fusion in un sistema, i progettisti possono sfruttare la flessibilità per supportare più modalità di rilevamento (come rilevamento visivo, radar, LIDAR e altri) che contribuiscono a migliorare la percezione complessiva del sistema.
I cobot sono un esempio comune, ma non è difficile notare come gli stessi concetti possano applicarsi ad altre applicazioni per migliorare l’automazione e aumentare l’efficienza.
Aumentare l’efficienza energetica dei sistemi
La seconda tendenza che noto è il desiderio di rendere i sistemi più efficienti dal punto di vista energetico. Per trovare un equilibrio fra la crescente domanda di maggiori prestazioni e il tentativo di tenere costanti le dimensioni complessive del sistema (o addirittura di ridurle) dobbiamo ridurre il consumo energetico dei nostri sistemi. Questo aspetto si applica anche ai sistemi a batteria che devono soddisfare requisiti prestazionali e rispettare un budget di potenza fisso.
Nuovi metodi di miglioramento dell’efficienza energetica si stanno affermando praticamente in ogni applicazione e sottosistema. Lo si nota in applicazioni mediche che tentano di concentrare più sensori all’interno dei sistemi già esistenti, nonché nei veicoli elettrici, nei quali le case automobilistiche tentano di aumentare l’autonomia utilizzando batterie più efficienti.
Questa tendenza si nota anche nei sistemi HVAC. Fino a pochi anni fa, tutti i sistemi HVAC residenziali utilizzavano un compressore a singolo stadio. Oggi, sempre più sistemi stanno passando ai compressori a velocità variabile, che consentono un impiego dell’energia complessivamente più efficiente.
I compressori a velocità variabile sono gestiti da tecnologia di elaborazione specializzata e progettata per applicazioni con controllo in tempo reale e, fino a poco tempo fa, l’implementazione di questa tecnologia era costosa e complessa. Utilizzando microcontroller (MCU) in tempo reale più convenienti, come le nostre MCU C2000 e Sitara, gli ingegneri possono accedere a una tecnologia che contribuisce a ottimizzare il controllo del motore e aumentare l’efficienza energetica all’interno dello stesso sistema. La transizione degli edifici residenziali verso sistemi HVAC a velocità variabile porta con sé come risultato la possibilità di ottenere notevoli risparmi energetici su tutta la rete.
È emozionante vedere come le innovazioni nel controllo in tempo reale che funzionano con tecnologie ad ampio bandgap come il nitruro di gallio (GaN) favoriscono i passi avanti in termini di efficienza del sistema e densità di potenza negli alimentatori per data center, inverter fotovoltaici, caricabatterie rapidi per dispositivi elettronici personali e altre applicazioni di fornitura di energia.
Aumento della connettività
Il nostro mondo continua a farsi sempre più connesso a livello personale e anche da un punto di vista professionale vi sono vantaggi nel migliorare la connettività.
Ad esempio, le aziende che aggiungono maggiori funzionalità di rilevamento e connettività alle loro fabbriche possono contribuire a ridurre l’utilizzo di energia nelle parti inattive degli edifici o agevolare l’adattamento della produzione in base alle variazioni della domanda. Questo livello di flessibilità è favorito da comunicazioni industriali e da tecnologie sia via cavo sia wireless come Ethernet, Controller Area Network, Bluetooth® e Zigbee®.
Proviamo ora ad applicare questo concetto a una città. Utilizzando reti mesh wireless, le aziende di fornitura di servizi possono migliorare il loro monitoraggio delle reti e adeguarsi di conseguenza. Questa connettività migliorata, unita a sistemi di immagazzinamento dell’energia come i sistemi fotovoltaici domestici di tipo residenziale, può aiutare i fornitori di servizi a regolare l’uso dell’energia durante le ore di picco. Il miglioramento della connettività nei sistemi a supporto degli edifici e delle smart city può permettere alle aziende di aumentare la loro produttività ad un livello impossibile da raggiungere in passato.
La nostra passione nel realizzare sistemi elettronici più convenienti grazie ai semiconduttori è una delle ragioni per cui desideriamo collaborare con i nostri clienti per creare sistemi più intelligenti, più efficienti e meglio connessi. Offrendo più possibilità per creare e ottimizzare i loro sistemi, possiamo contribuire a sostenere la prossima ondata di innovazione per rilevare, elaborare e reagire più rapidamente rispetto a quanto sia mai stato possibile in passato.
