הטכנולוגיה מתפתחת כל הזמן. בסוף המאה ה-20, ראו את עלייתם של מחשבים אישיים, האינטרנט והטלפונים הניידים. עידן טכנולוגי נוסף החל במאה הבאה (ה-21). ראו התפתחות של סמארטפונים (האייפון), הענן (גוגל, מיקרוסופט) ומדיה חברתית (חשבו על פייסבוק, אינסטגרם וכו'). בתקופה זו, ראו גם טכנולוגיות טרום-בינה מלאכותית ולמידת מכונה מתעוררות לחיים באמצעות מחשוב מואץ.
בסוף שנות ה-2020, תמשיכו לראות את המגמות הטכנולוגיות החדשות ביותר: כלי רכב חשמליים (EV) ויישומי אנרגיה חדשים (בת קיימא). עם טכנולוגיה חדשה מגיעים סטנדרטים ועיצובים חדשים. מתוך מחשבה זו, תצטרכו להכין את כישורי ייצור ועיצוב המעגלים המודפסים שלכם לעתיד. UET PCB היא יצרנית מנוסה שיכולה לעזור לכם להתמודד עם האתגרים של אימוץ טכנולוגיות חדשות אלה.
תחום חדש ומרגש: כלי רכב חשמליים
כיום, מפת הדרכים לרכב מצביעה על עתיד של רכב חשמלי, המונע על ידי חברות גדולות כמו BYD, פורד, טויוטה וטסלה, אם למנות רק כמה.
מהן הטכנולוגיות החדשות הכלולות ברכב חשמלי
סוללות ליתיום-יון/מצב מוצק
סוללות ליתיום-יון הן מקור האנרגיה של רוב כלי הרכב החשמליים כיום. יש להן צפיפות אנרגיה גבוהה והן יעילות מאוד. בנוסף, מחזור הטעינה-פריקה שלהן אידיאלי למכוניות. בדרך כלל, תראו שלסוללות ליתיום-יון יש 1000-3000 מחזורי טעינה-פריקה לאורך חייהן.
עם זאת, סוללות ליתיום הן די רגישות, ולכן הן זקוקות למערכת ניהול סוללות (BMS) מהסיבות הבאות:
- הם דורשים הגנה מפני מתח יתר (בדרך כלל עד 4.2 וולט). אי ביצוע פעולה זו עלול לגרום להם להתפוצץ או להתלקח.
- הם גם זקוקים להגנה מפני תת-מתח (בדרך כלל 2.5 וולט לפחות). פריקה חוזרת ונשנית של סוללת ליתיום-יון עלולה לגרום נזק לצמיתות.
- נדרש ניטור תרמי מתמיד כדי להבטיח שהם נשארים באזור הבטיחות.
- יש צורך בניטור זרם (כולל הגנה מפני קצר חשמלי) כדי למנוע התחממות יתר.
מעגלי מתח גבוה
טכנולוגיה חדשה נוספת שנמצאת בשימוש היא מעגלים בעלי מתח גבוה יותר ברכבים חשמליים. בעבר, מכוניות/משאיות פעלו עם סוללות עופרת-חומצה של 12V/24V. כיום, רכבים חשמליים זקוקים למתחים גבוהים יותר (400V - 800V) יחד עם טכנולוגיית הממיר החדישה ביותר כדי למקסם את היעילות ואת אספקת החשמל למנועים החשמליים ולמעגלי הטעינה שלהם. מנועים חשמליים יעילים יותר במתחים מדורגים אלה, ומספקים תפוקת מומנט גבוהה יותר. דרייברים חדשים יותר של טרנזיסטורים, כגון SiC (סיליקון קרביד) ו-GaN (גליום ניטריד), נמצאים בשימוש בזכות יכולות טיפול במתח וביצועים תרמיים מצוינים שלהם. להלן טבלה פשוטה המפרטת כמה מתחים של רכבים חשמליים פופולריים.
| סוג EV | מתח חשמלי | כלי רכב לדוגמה |
| היברידי | 48V | טויוטה פריוס |
| רכב חשמלי סטנדרטי | 400V | טסלה דגם 3 |
| רכבים חשמליים חדשים יותר (ביצועים גבוהים) | 800V | יונדאי יוניק 5 |
| משאיות EV | 1000V | BYD מסחרית, משאיות וולוו |
קישוריות ו-IoT
כלי רכב הופכים להיות מחוברים יותר מבעבר. חברות נהיגה אוטונומית אוספות באופן עקבי נתונים כדי ללמוד כיצד כישורי נהיגה משתנים. נתונים אלה מועלים תמיד לשרתים. כלי רכב חייבים להתחבר לשירותי ענן ו/או סמארטפונים כדי לנווט או להשתמש במערכות מידע ובידור.
נהיגה אוטונומית
ניתן להשיג נהיגה אוטונומית באמצעות מספר מצלמות וחיישני LiDAR. בנוסף, מודלים של בינה מלאכותית פועלים על מערכות אלו כדי לחזות תנועות מכוניות. תהליך זה דורש תכנון ופריסה קפדניים של פרוטוקולים טוריים במהירות גבוהה ומערכות מיקרו-בקר/מיקרו-מעבד הכוללות מעבדים גרפיים (GPU) ומעבדי NPU. להלן מספר דוגמאות ל-SoCs (System-on-Chips) ברמת רכב המשתמשים בטכנולוגיות אלו.
| שם SoC | יַצרָן |
| דרייב אורין וקסבייר | NVIDIA |
| סנאפדרגון רייד | קוואלקום |
| שבב FSD | טסלה |
| סדרת EyeQ | ריהוט |
חזית העתיד: אנרגיה חדשה ויישומים בני קיימא
כיום, כדור הארץ מתמודד עם אתגרים הקשורים להתחממות כדור הארץ ומחסור באנרגיה. המגמה כעת היא לשנות את אופן השימוש שלנו באנרגיה ולעבור למקורות אנרגיה חדשים וברי קיימא. להלן כמה מהטכנולוגיות החדשות הללו הקשורות למקורות אנרגיה בני קיימא.
טחנות רוח/טורבינות רוח
טכנולוגיה זו ממירה אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית, ובעצם מתפקדת כגנרטור. הנוסחה העיקרית להספק חישוב היא מהירות הרוח.3ישנם בעיקרון שני סוגים של טורבינות רוח:
- טורבינות ציר אופקי (HAWT) – בנויות במקביל לכיוון הרוח.
- טורבינות בעלות ציר אנכי (VAWT) – בנויות בניצב לכיוון הרוח. רב-כיווניות.
ניתן לשלב טכנולוגיית אנרגיית רוח ברשתות חכמות כדי לנתב חשמל לאזורים הזקוקים לו באופן אוטומטי.
אנרגיה סולארית/פאנלים סולאריים, חוות סולה
אלה ממירים אנרגיית אור שמש לחשמל באמצעות תאים פוטו-וולטאיים. בדרך כלל, פאנלים סולאריים גדולים אוגרים את האנרגיה שהם אוספים בסוללות (תאי ליתיום-יון). ממיר ממיר אנרגיית DC ל-AC, דבר שימושי עבור יישומים ביתיים. אנרגיה סולארית נמצאת בשימוש נרחב ברשתות חכמות כדי להפיץ אנרגיה לאזורים ספציפיים ביעילות.
בתים חכמים
בתים חכמים מתחברים לרשתות IoT כך שהטכנאי יכול לשלוט במכשירי חשמל ביתיים כגון מערכות HVAC, טלוויזיות חכמות, מקררים ותאורה. תהליך זה משחרר את המשתמש מפעולות או תחזוקה גוזלות אנרגיה או זמן של ציוד ביתי מגוון. בתים חכמים מתחברים לפרוטוקולי IoT שונים, כגון Zigbee, Bluetooth ו-Wi-Fi.
| יישום ביתי לדוגמה | אפליקציית בית חכם |
| תְאוּרָה | תאורת אווירה אוטומטית, תאורה הנשלטת באמצעות קול. |
| HVAC | בקרת טמפרטורה ולחות אוטומטית. |
| מכשירים | טלוויזיות, מקררים ומכונות כביסה שתוכלו לשלוט עליהם באמצעות הסמארטפון שלכם. |
| אנרגיה | שימוש באנרגיה סולארית לחיסכון באנרגיה. שקעים חכמים לאוטומטיים של הדלקה וכיבוי של מכשירים. |
| אבטחה | מנעולים חכמים ומערכות גילוי פריצות חכמות |
Smart Grid
רשת חכמה היא למעשה רשת מחוברת של מקורות אנרגיה מתחדשים. מקורות אלה עשויים להגיע ממקומות שונים ומתקשרים ביעילות זה עם זה באמצעות האינטרנט של הדברים והענן. הם משתמשים בבינה מלאכותית כדי להפוך את התהליך ליעיל יותר תוך שמירה על חלוקת אנרגיה מאוזנת ברחבי המערכת כולה. להלן כמה מרכיבים של הרשת החכמה:
- חיישנים חכמים – מנטר את הסביבה, כולל חישת מתח וזרם. הם עשויים לשלוח נתונים דרך האינטרנט של הדברים.
- מדים חכמים – מדדו את צריכת האנרגיה ושלחו אותה הן למשתמשים והן לחברות התשתית.
- מרכזי נתונים – השער למערכות ענן. הן מקבלות נתונים ממספר מונים.
- מרכזי בקרה – משתמש בבינה מלאכותית כדי לייעל את צריכת האנרגיה על סמך נתוני האינטרנט של הדברים.
- מערכות ניהול אנרגיה – איזון עומסים ואופטימיזציה של ייצור אנרגיה.
- משאב אנרגיה מבוזרs – יחידות לייצור/אחסון חשמל כגון מערכות אחסון אנרגיה סולאריות, אנרגיית רוח וסוללות.
כיצד לבחור יצרן PCB עבור המגמות החדשות הללו
בחירת יצרן המעגלים המודפסים הנכון יכולה למנוע כאבי ראש ובעיות במהלך ייצור המעגלים המודפסים שלכם. בחרו יצרנים בעלי תקנים והסמכות בינלאומיות.
עבור יישומי רכב חשמלי, יש לוודא שהיצרן עומד בתקנים IATF 16949 (מערכת ניהול איכות לרכב), ISO 26262 (בטיחות תפקודית) ו-AEC-Q100/AEC-Q200 (אמינות רכיבים) ומאושר להם.
עבור אנרגיה חדשה, ודאו שהיצרן עומד בתקני IEC (בטיחות חשמלית ושילוב רשת), כגון IEC 62109 (בטיחות למערכות פוטו-וולטאיות), IEC 61730 (בטיחות מודולים סולאריים), IEC 61400 (הסמכת טורבינות רוח) ו-IEC 61850 (פרוטוקול תקשורת רשת חכמה), אם למנות רק כמה.
סיכום
חשוב להכין את כישורי תכנון המעגלים המודפסים שלכם לעתיד ככל שמתפתחים מגמות חדשות ביישומים חשמליים ואנרגיה חדשים. הכירו את הטכנולוגיות החדשות הכרוכות בסוללות ליתיום-יון, מתח גבוה, תקשורת, נהיגה אוטונומית ומגמות אחרות ביישומים חשמליים. באופן דומה, הבינו את המגמות האחרונות ב-IoT, רשתות חכמות, אנרגיית שמש ואנרגיית רוח. UET PCB היא שותפה מוסמכת ומנוסה שיכולה לעזור לכם עם עיצובים טרנדיים חדשים אלה.