Por qué Raspberry Pi no es una buena opción para productos comerciales

RPi ha hecho un bien asombroso en el mundo, especialmente para los aspirantes a ingenieros jóvenes, pero aquí está el desglose de por qué probablemente no sea lo que necesita para un profesional proyecto.

RPi ha hecho un bien asombroso en el mundo, especialmente para los aspirantes a ingenieros jóvenes, pero aquí está el desglose de por qué probablemente no sea lo que necesita para un proyecto profesional.

En una encuesta reciente de AAC, aproximadamente el 20% de los encuestados afirmó usar tableros de "fabricante" en los productos finales. En una pregunta de un lector, algunos miembros de la comunidad informaron que usaban placas de creadores, incluida la Raspberry Pi, en varios entornos, incluidos algunos ejemplos de desarrollo profesional.

Si bien los tableros maker son herramientas importantes en muchas situaciones, incluida la educación STEM y la creación de prototipos de productos, en este artículo destacaré algunas de las deficiencias de los tableros maker con respecto a los requisitos generales de un producto comercial o industrial, utilizando Raspberry Pi como ejemplo.

Mi objetivo aquí no es disuadirlo de usar Raspberry Pi o juzgarlo. Sin lugar a dudas, Raspberry Pi es una gran iniciativa y una gran placa de computadora integrada para educación y algunos prototipos. Más bien, mi objetivo es informar a los ingenieros sobre algunos de los conceptos que pueden afectar el desarrollo de sus productos comerciales, especialmente si utilizan Raspberry Pi como placa base de computación integrada.

¿Por qué algunos ingenieros eligen RPi?

Primero intentemos entender por qué muchos ingenieros pueden querer usar Raspberry Pi para el desarrollo de sus productos.

Hay varios beneficios para Raspberry Pi:

• Bajo costo (~ 35 $)
• Gran potencia de procesamiento en una placa compacta
• Muchas interfaces (HDMI, múltiples USB, Ethernet, Wi-Fi y Bluetooth integrados, muchos GPIO, alimentados por USB, etc.)
• Es compatible con Linux, Python (lo que facilita la creación de aplicaciones)
• Ejemplos fácilmente disponibles con el apoyo de la comunidad
• Desarrollar una placa integrada de este tipo costará mucho dinero y esfuerzo

Cuando está construyendo un pasatiempo o un proyecto personal, todos los puntos mencionados anteriormente son buenos. Pero, si está construyendo un producto industrial o comercial, debe pensar en muchos otros parámetros críticos antes de elegir cualquier placa integrada lista para usar.

Entonces, ¿cuáles son los diferentes parámetros que se deben considerar antes de seleccionar una placa de desarrollo integrada para el desarrollo de su producto?

1. ¿Cuánto necesita disponibilidad a largo plazo?

La disponibilidad del hardware que seleccione para su diseño es el parámetro más crítico a considerar al construir un producto. En promedio, si está construyendo un producto comercial, pasarán entre 18 y 24 meses antes de que pueda comenzar a venderlo en el mercado.

Después de este punto, querrá vender el producto durante algunos años, digamos de tres a cuatro años, antes de empezar a migrar a otra placa. Por lo tanto, si está considerando una placa de desarrollo incorporada lista para usar en su producto, considero que el mínimo disponible de esa placa es de siete años o más.

Ahora hagamos una revisión rápida, según el sitio web de Raspberry Pi, sobre la disponibilidad comprometida de las placas:

• Disponibilidad de Raspberry Pi 3 Model B +, enero de 2023 (quedan ~ 3,5 años a partir de julio de 2019)
• Disponibilidad de Raspberry Pi 3 Model A +, enero de 2023 (quedan ~ 3,5 años)
• Disponibilidad de Raspberry Pi Zero, enero de 2022 (quedan ~ 2.5 años)

Tenga en cuenta que los compromisos de disponibilidad mencionados anteriormente no garantizan el acceso a un número específico de tableros cuando los necesite. Entonces, la pregunta para usted, el diseñador, es:¿desea elegir una tabla que solo esté disponible durante los próximos tres o cuatro años? Además de eso, ¿ha pensado en cómo conseguir las cantidades que necesita cuando las necesita?

Independientemente de lo que esté adquiriendo, una recomendación es visitar sitios como Digi-Key, Mouser y otros para verificar la disponibilidad de sus componentes. Debería poder comunicarse con un representante que pueda discutir si puede almacenar las cantidades que necesita.

2. ¿Puede manejar la ejecución de su sistema operativo (SO) en una tarjeta SD?

La placa Raspberry Pi ejecuta Linux en una tarjeta SD. Esto puede significar que las aplicaciones reforzadas plantearán un problema, ya que la conexión de esta tarjeta SD puede tener problemas con las vibraciones en el campo. No existe ninguna disposición para garantizar que las conexiones estén intactas mientras están en funcionamiento. Puede terminar usando soluciones alternativas poco confiables (cintas de doble cara, pegamento, etc.).

Otro problema con la situación de esta tarjeta SD es que puede corromperse si se escribe mucho o si la placa no se apaga correctamente mientras la operación de escritura de archivos aún estaba en curso. Para resolver esto, puede terminar proporcionando una batería externa o una fuente de alimentación basada en un supercondensador para proporcionar una señal de interrupción de apagado de la red de modo que su software pueda manejar el apagado adecuado antes de que la placa se apague.

3. ¿Qué importancia tienen las conexiones USB para usted?

Las placas RPi carecen de conectores de encabezado USB, lo que hace que sea imposible conectar sensores, módems, etc. a través de una conexión USB. Esto obliga a los desarrolladores a conectar esos periféricos a través de un cable USB (no es la forma recomendada, especialmente no para aplicaciones industriales).

A continuación, el aspecto más importante es la disponibilidad del conjunto de funciones requerido. Hay varias funciones que no están disponibles en la placa Raspberry Pi y que podrían ser esenciales al diseñar un producto comercial.

4. ¿Necesita un reloj en tiempo real con batería de respaldo?

En la mayoría de los casos, si desea realizar un seguimiento de los eventos en tiempo real, necesita un reloj en tiempo real. Esto no es algo que venga de serie con las placas Pi. Si desea agregar un circuito RTC externo, puede hacerlo, pero eso agregará costo, esfuerzo y espacio.

5. ¿Necesita alguna de estas funciones / interfaces?

Aquí hay algunas cosas que puede determinar que necesita, pero la familia Pi no podría proporcionarlas.

• Interfaz LCD: Todas las señales RGB de la pantalla vienen en el encabezado de 40 pines. Si se necesita utilizar una pantalla TFT, habrá muy pocos GPIO disponibles o ninguno.
• ADC integrado: Si su producto necesita un ADC (resolución de 8/10/12 bits), deberá agregar un chip ADC externo a través de I ² C / SPI.
• Flash EEPROM / FRAM / SPI: Para las aplicaciones de registro de datos, es muy importante tener EEPROM o FRAM o Flash integrados para el almacenamiento de datos. En la actualidad, no existe ninguna disposición para ello.
• UART limitados: Solo hay un UART disponible en el encabezado y eso no permite ocho señales. Por lo general, se requieren dos o tres UART para la mayoría de los requisitos.
• Un número limitado de E / S: Hay 28 GPIO disponibles en el encabezado, pero no son suficientes para muchas aplicaciones comerciales.

Debido a los puntos anteriores, es posible que se requiera una placa separada para llenar el vacío.

6. ¿Necesitará una fuente de alimentación externa?

En un producto comercial, debe proporcionar una fuente de alimentación CA-CC adicional (si el producto se alimenta directamente de CA) o una fuente de alimentación CC-CC (si el producto se alimenta mediante un adaptador externo (6V / 12 / 24V) o una batería) para alimentar la placa.

El conector de la fuente de alimentación en la placa también debe ser confiable mientras está en funcionamiento. No se recomienda una fuente de alimentación basada en microconectores USB para un producto comercial. Además, para evitar que la Raspberry Pi falle, también debe tener protección contra voltaje inverso, sobrecargas y sobrecargas.

7. ¿Cómo abordará la gestión térmica?

El microprocesador de la Raspberry Pi genera calor que debe controlarse; de ​​lo contrario, puede afectar la confiabilidad de la placa. A partir de ahora, solo se puede usar un pequeño disipador de calor con pegamento. No se proporcionan orificios de montaje cerca del procesador para que el disipador de calor se pueda sujetar correctamente.

Imagen térmica de un circuito de ejemplo de ADI

En última instancia, si está utilizando las capacidades de cálculo de la Raspberry Pi al 70-90%, es posible que necesite un disipador de calor adecuado y terminará usando orificios de montaje de la placa y un disipador de calor más grande, que puede que no esté disponible fácilmente. Puede ser necesario diseñar un disipador de calor personalizado y fabricarlo. Este es un costo y un esfuerzo adicionales.

Como nota, el RPi 4 recientemente anunciado estaba experimentando algunos problemas de sobrecalentamiento que, según se informa, debería solucionar una actualización de firmware.

8. ¿Qué importancia tiene el tamaño de su factor de forma?

Como ocurre con cualquier diseño de dispositivo, el espacio es un problema. Basar un diseño alrededor de una placa como una Pi se traducirá en restricciones en el factor de forma de su diseño final.

• ¿Cómo diseñaría un producto con forma redonda? Se requerirá cierto compromiso?
• Un tamaño más pequeño que la placa Raspberry Pi ciertamente no es posible, ¿verdad?
• HDMI está disponible en un lado y los conectores USB y Ethernet se proporcionan en el otro lado. En una aplicación, donde el usuario requiere acceso al puerto HDMI, debe usar un cable para acercarlo a los conectores USB / Ethernet y montarlo con una carcasa personalizada. La conexión del cable HDMI no es confiable para la operación de campo.
• USB adicional (modelo B +):en una aplicación, si solo es necesario exponer dos USB al usuario, uno debe usar un gabinete personalizado para ocultar los otros dos puertos USB.

9. ¿Cuánto apoyo de desarrollo necesita?

Las placas Raspberry Pi cuentan con un gran apoyo a través de foros y comunidades en línea. Sin embargo, debido a que las fortalezas de RPi residen en el apoyo de la comunidad, no se especializan en el apoyo de desarrollo profesional. ¿Podría lanzar el producto con plazos ajustados utilizando el soporte de la comunidad o necesitaría soporte dedicado?

Antes incluso de decidir, debe crear una lista de verificación de todos los componentes de software que va a utilizar y verificar el nivel de soporte disponible. La mayoría de las veces, se recomienda probar el rendimiento para estar seguro de que obtendrá lo que espera de su producto final.

10. ¿Cuáles son sus necesidades de escalabilidad?

Debido a que, hasta la fecha, las placas Raspberry Pi no están diseñadas con productos comerciales en mente, no tienen placas compatibles que puedan usarse como reemplazo y / u ofrecer un rendimiento diferente para que el desarrollador pueda elegir según los requisitos de cálculo.

¿Qué harías si terminaras el desarrollo y luego te dieras cuenta de que hay demanda de diferentes especificaciones? Especialmente cuando se intenta pasar de la etapa de creación de prototipos a una parte más escalable del proceso de desarrollo del producto, es importante considerar el diseño para reelaboración.