Comment réussir ses conceptions IoT

L'élaboration d'un nouveau dispositif IoT peut s'accompagner d'un lot de difficultés, même pour les ingénieurs concepteurs expérimentés. Qu'il s'agisse de technologie portable, d'un gadget d'automatisation domestique ou d'un capteur intelligent pour un procédé industriel, les pièges en matière de conception sont nombreux pour qui ne s'en méfierait pas. Cependant, la prévoyance et une planification soignée peuvent permettre de s'en prémunir.

Dans cet article, nous allons nous pencher sur quelques-unes des difficultés susceptibles de se profiler et étudier les moyens de les éviter. À noter que nous nous intéresserons ici aux dispositifs, comme les capteurs, les actionneurs et les routeurs, plutôt qu'aux aspects de l'infrastructure de l'IoT (communications longue distance sur Internet et ressources de cloud computing) car ces problèmes sont d'une autre nature.

Le succès d'un dispositif IoT, depuis son installation jusqu'à la fin de sa vie opérationnelle, exige non seulement une conception et une fabrication de qualité, mais aussi un déploiement et une mise à disposition adéquats. On entend par mise à disposition le remplacement de la batterie en temps utile, le cas échéant, et la capacité à accepter et à intégrer les mises à jour du logiciel/du micrologiciel selon les besoins.

Par conséquent, après la planification initiale du projet, nous étudierons les problèmes potentiels pouvant survenir pendant la conception, la production et le déploiement des dispositifs IoT.

Planification du projet

Selon une étude de Cisco réalisée en mai 2017, 60 % des initiatives IoT calent au stade de la démonstration de faisabilité, et pour seulement 26 % des entreprises, l'initiative IoT est considérée avoir été un succès total. Par ailleurs, un tiers des projets achevés n'a pas atteint l'objectif visé.

Revenant sur cette constatation, un billet posté sur le blog de Tech Target, intitulé « IoT Agenda » suggère que ces échecs peuvent être dus au recours à de nouveaux modèles commerciaux n'ayant pas encore été testés et à un contexte caractérisé par un manque de stratégies éprouvées. Au lieu de se lancer aveuglément dans des projets IoT, les entreprises pourraient s'éviter bien des tracas en adoptant une approche graduelle, et à ce titre la démonstration de faisabilité peut jouer un rôle essentiel. Aussi tentant soit-il de déployer le projet le plus rapidement possible pour devancer la concurrence, il serait plus bénéfique de tester les cas d'utilisation dans des environnements réels à petite échelle, d'intégrer les enseignements tirés et d'apporter des modifications avant de procéder à un développement et à un déploiement à grande échelle.

L'équipe de projet sera également mise à rude épreuve si elle doit faire face à de nombreuses courbes d'apprentissage pour maîtriser un projet, ce qui ne manquera pas d'engendrer des retards et des échéances non respectées dus à l'incapacité des ingénieurs à se concentrer sur leur cœur de métier. Si l'allocation des ressources budgétaires et humaines suffisantes est essentielle, il est tout aussi important de veiller à ce que l'équipe de projet possède les compétences requises.

De fait, certaines des compétences les plus ardues sont les plus demandées pour les projets IoT. Interrogés sur les compétences technologiques nécessaires à la réussite d'un projet IoT et sur la difficulté à embaucher les bons profils, les professionnels de l'IoT ont classé les données analytiques et les big data au premier rang (respectivement 75 % et 35 %), suivis par le développement logiciel intégré (71 % et 33 %), puis la sécurité informatique (68 % et 31 %).

Une réponse à ces difficultés pourrait être de simplifier autant que possible le processus de développement en profitant des environnements de développement tels que l'écosystème Raspberry Pi. La ressource Raspberry Pi de Farnell, par exemple, comprend des packs de démarrage, comme illustré à la Fig.1, des cartes avec conformité sans fil, des cartes d'extension, des boîtiers, des câbles, des connecteurs et d'autres accessoires (y compris des produits audio et visuels) qui assurent l'intégration de base et permettent aux concepteurs de revenir le plus rapidement possible à leur cœur de métier.

Fig.1 : Pack de démarrage de Raspberry Pi 3 modèle B+

Respect des normes

Une installation IoT de pointe peut intégrer un mélange de types de dispositifs, ainsi qu'une plate-forme de routeur ou de passerelle pour gérer les communications entre tous les dispositifs et l'infrastructure IoT au sens le plus large. Par conséquent, un article publié dans Network World recommande aux concepteurs de projet de choisir une plate-forme IoT capable de prendre en charge un vaste éventail de protocoles pour l'ingestion de données. Cette liste des protocoles pour les plates-formes industrielles comprend généralement les anciennes références du déploiement comme OPC-UA, BACNET et MODBUS, ainsi que des noms plus actuels comme ZeroMQ, Zigbee, BLE et Thread. Tout aussi important, la plate-forme doit être modulaire dans sa prise en charge des protocoles, permettant la personnalisation des moyens de communication des actifs et le développement de nouveaux moyens.

Des informations plus détaillées sur les normes IoT sont fournies dans le projet 2413 de l'IEEE : Une norme pour une architecture de référence pour l'IoT. À propos de ce projet, l'IEEE déclare :

« L'internet des objets devrait devenir l'un des facteurs les plus importants de croissance sur les différents marchés des technologies. La plupart des activités de normalisation en cours se limitent à des verticaux très spécifiques et représentent des îlots de développement décousus et souvent redondants. Le cadre architectural défini dans cette norme favorisera l'interaction inter-domaines, l'interopérabilité des systèmes d'aide et la compatibilité fonctionnelle, et alimentera la croissance du marché de l'IoT. L'adoption d'une approche unifiée pour le développement de systèmes IoT permettra de réduire la fragmentation de l'industrie et de créer une masse critique d'activités multi-parties à travers le monde. »

Quelle puce de processeur ?

La plupart des produits IoT se doivent d'avoir le bon niveau de puissance de traitement. De toute évidence, une capacité insuffisante les empêchera de gérer leur application cible. Cependant, si le processeur est trop puissant, il peut entraîner des problèmes liés aux circuits imprimés, au refroidissement, à la consommation d'énergie et au coût.

Une manière d'identifier la bonne unité centrale pour votre application consiste à étudier une grande famille de processeurs, comme la série Cortex d'ARM, conçue pour couvrir les applications IoT, depuis les capteurs jusqu'aux serveurs, comme l'illustre la Fig.2.

Le processeur Cortex-A32 pour applications IoT intégrées est évolutif et rétrocompatible avec les dispositifs antérieurs ; ces considérations sont importantes pour veiller à l'évolution aisée de votre produit afin de rester concurrentiel ou de profiter de nouvelles possibilités. Le processeur est évalué pour des applications IoT dans des secteurs tels que l'industrie, la santé, l'automatisation domestique et les technologies portables. Il prend en charge de nombreux systèmes d'exploitation riches, des systèmes d'exploitation en temps réel (RTOS) et les micrologiciels associés, ainsi qu'une sélection d'outils de développement et de fournisseurs de composants en silicium. Il permet également une hausse de l'efficacité énergétique de 25 % par rapport au processeur Cortex-A7.

D'autres processeurs Cortex-M offrent une gamme de fonctionnalités, notamment :

Cortex-M0 : zone la plus faible

Cortex-M0+ : l'efficacité énergétique la plus élevée

Cortex-M3 : équilibre performance/énergie

Cortex-M4 : alliance MCU et traitement des signaux numériques

Cortex-M7 : la plus grande performance

Les récents processeurs Cortex-M d'ARM, à savoir Cortex-M23 et Cortex-M33, s'appuient sur le succès de la famille de processeurs Cortex et intègrent l'extension de sécurité de TrustZone d'ARM, même dans les plus petits dispositifs. Comme nous l'évoquerons plus bas dans cet article, la sécurité est un élément clé de l'IoT.

Fig. 2 : Les processeurs ARM au service d'une vaste gamme d'applications IoT - Image fournie par ARM

Processeurs configurables : Dans certaines applications, comme les dispositifs portables, l'obtention du bon ratio puissance/performance peut être si difficile que l'utilisation d'un processeur configurable, extensible et de faible puissance, devient essentielle. Ces processeurs peuvent être réglés en fonction de leur architecture interne (le nombre de registres, le type de multiplicateur et le nombre d'interruptions et de niveaux, etc.) pour atteindre l'équilibre exact entre performance et puissance.

Le processeur Synopsys DesignWare ARC EM4, dont la microarchitecture RISC 32 bits est configurable et extensible, a été développé pour garantir l'équilibre puissance/performance dans les applications IoT et autres. Il peut être optimisé avec des extensions matérielles configurables pour une application de capteur, par exemple, afin de réduire la puissance ou la consommation énergétique.

Typiquement, un bracelet de fitness portable surveille les mesures telles que le nombre de pas parcourus en marche ou en course, le rythme cardiaque, les calories brûlées et la qualité du sommeil. Le processeur ARC EM4 peut servir à filtrer et à traiter de multiples données de capteur pour ensuite transmettre les résultats à un émetteur-récepteur Bluetooth sans fil. Il gère également les fonctions de contrôle de l'alimentation et du système à travers le dispositif.

Sélection de la mémoire : priorités et types

La multiplication des dispositifs IoT a suscité une évolution technologique pour la mémoire et d'autres composants. En conséquence, de nombreuses options de mémoire sont désormais disponibles. Faire le bon choix dépend des priorités liées au projet. Selon le blog de la communauté Java, Jaxenter, les considérations dont il faut tenir compte sont notamment les suivantes :

Coût. Le coût est une préoccupation dans tout projet ; plus la mémoire sélectionnée est onéreuse, plus le prix du dispositif final le sera. Selon le marché ciblé, vous devrez étudier le coût par rapport aux options de performance.

Taille. Parce que la plupart des dispositifs IoT sont de petite taille, la technologie intégrée doit elle aussi être petite. L'espace nécessaire pour le traitement de la mémoire doit également être limité au strict minimum, car plus il faut d'espace pour les tranches de silicium, plus les coûts augmentent.

Consommation énergétique. La plupart des dispositifs IoT fonctionnent sur de petites batteries ou dépendent de la technologie de récupération d'énergie pour la recharge. Par conséquent, il est important de prendre en considération la consommation énergétique du choix de la mémoire, et de sélectionner l'option la moins énergivore et qui utilise la plus basse tension, à la fois pendant le fonctionnement et en mode veille.

Temps de démarrage. Les utilisateurs attendent une excellente performance et pour cela la mémoire doit permettre un démarrage rapide. La mise en œuvre d'une option « code en place », qui permet à l'appareil d'exécuter le code directement sans avoir besoin de copier le code d'exploitation d'une puce EEPROM séparée, réduit le temps nécessaire au démarrage, ainsi que le coût de la puce. En effet, une configuration de stockage sur puce nécessite moins de RAM.

Tous ces éléments vous permettront de faire le bon choix de mémoire pour votre dispositif IoT. Mais quelles sont les options disponibles ?

Mémoire Flash externe traditionnelle : La mémoire Flash externe traditionnelle est peu coûteuse, fiable et flexible, offrant un haut degré de densité et la capacité d'exécuter la technologie Execute in place sans utiliser trop de puissance. La mémoire Flash se divise en deux catégories : Flash NOR et Flash NAND. Flash NOR prend en charge la méthode Execute in place (XIP), ce que ne fait pas Flash NAND. Flash NAND est généralement mieux adapté aux applications à gros volumes de données, comme les dispositifs portables qui exigent du stockage à bas prix et haute capacité, tandis que Flash NOR est généralement réservé aux dispositifs comme le GPS ou les liseuses électroniques qui ne nécessitent pas autant de mémoire.

Mémoire Flash intégrée : La mémoire Flash intégrée (également appelée eFlash) telle qu'illustrée à la Fig.4, devient de plus en plus prisée pour les dispositifs IoT dont les applications stockent des données critiques et du code. Certains experts prédisent que l'eFlash deviendra le type de mémoire IoT le plus répandu, compte tenu de ses hauts niveaux de performance et de densité qui le rendent compatible avec la plupart des applications de microcontrôleur. Ce type de mémoire est également très flexible et peut être programmé sur le terrain.

Mémoire de modules multipuces : La mémoire de modules multipuces (MCP) combine l'unité centrale, le processeur graphique, la mémoire et le stockage flash sur une même puce. Actuellement, les MCP sont communément utilisés dans les smartphones et les tablettes, mais ils offrent plus de puissance et plus de densité pour les dispositifs IoT. Les ingénieurs développent actuellement des MCP moins énergivores capables d'offrir le même niveau de flexibilité et de capacité de calcul.

Cartes multimédia. Les cartes multimédia intégrées (eMMC) offrent à un coût raisonnable une capacité de stockage élevée pour les dispositifs IoT, avec une excellente performance et une faible consommation énergétique. Les cartes utilisent des contrôleurs spécialement conçus, permettant une meilleure intégration dans les systèmes d'applications. De fait, la performance des cartes eMMC est particulièrement appréciée car elle peut traiter plusieurs tâches à la fois, réduisant jusqu'à 30 % le délai de traitement. Ces cartes offrent également un niveau de sécurité plus élevé, étendant la fonction courante de protection en écriture pour empêcher l'écrasement ou la suppression illicites des données utilisateur.

Configuration requise pour le micrologiciel intégré

Les dispositifs IoT sont contrôlés par un codage exécuté dans le micrologiciel. Selon Particle, constructeur de plateforme IoT, une conception de micrologiciel réussie exige un certain nombre de considérations et de compétences :

Mise en œuvre d'une architecture de micrologiciel stable, évolutive et bien documentée, à partir de chaînes de compilation de micrologiciels professionnelles et de langages de micrologiciels comme C et C++.
Conception pour systèmes limités, comme des MCU à faible puissance et à mémoire limitée, sans gestion de mémoire et sans interfaces directes, comme des claviers ou des écrans.
Conception pour la stabilité et la récupération en cas d'erreurs, y compris la temporisation des chiens de garde, la correction des erreurs et la récupération automatique en cas de défaillances du système.
Attention particulière portée aux entrées et aux sorties, ce qui comprend la collecte de données des capteurs, le traitement du signal numérique, la compression locale et le stockage des données.
Réduction de la consommation énergétique à travers un micrologiciel qui permet au dispositif d'entrer en mode veille et de consommer l'énergie minimum nécessaire.
Optimisation de la bande passante pour la communication cellulaire de votre dispositif vers le cloud.
Révision permanente du micrologiciel avec les mises à jour OTA pour renforcer la stabilité et la fonctionnalité de votre parc (ce qui représente une valeur ajoutée sans devoir changer de matériel).

Gestion du micrologiciel

Nous avons évoqué plus haut la nécessité de fournir des appareils IoT de pointe dont le micrologiciel est régulièrement mis à jour. Imaginez, par exemple, un énorme marché où des balises donneraient des informations sur les produits en vente. L'emplacement de ces balises peut ne pas être facilement accessible, et leur nombre élevé empêcher toute programmation individuelle en post-déploiement. Par conséquent, lorsqu'une nouvelle caractéristique ou un défaut exige le redéploiement, la mise à niveau du micrologiciel OTA devient une caractéristique importante pour gagner du temps.

De fait, un article publié par Embedded Computing Design a identifié trois raisons à la nécessité pour le micrologiciel des dispositifs de prendre en charge la mise à niveau OTA :

Déploiement vaste et hétérogène des dispositifs : Le nombre de dispositifs et les types de dispositifs jouent un rôle très important dans un réseau distribué. Une interface OTA normalisée assure la réutilisation de l'architecture à travers les différents nœuds. Prenons l'exemple de l'éclairage intelligent dans un stade : si un projecteur de terrain et une lumière de couloir diffèrent au niveau de la capacité, une interface OTA standard sur BLE peut être réutilisée pour les deux.
Modification des configurations et nouvelles fonctionnalités : L'IoT est un marché en croissance et en rapide évolution pour lequel de nouvelles exigences liées aux produits et de nouvelles fonctionnalités voient régulièrement le jour. Les menaces de sécurité et les atteintes à la vie privée sont quelques-uns des principaux facteurs justifiant ces changements. Pour se protéger contre les attaques de nouveaux virus, le micrologiciel du dispositif peut intégrer des correctifs et des algorithmes plus sécurisés via le processus de mise à niveau du micrologiciel OTA.
Délais de commercialisation critiques : Les systèmes IoT présentent des cycles de conception très courts. Ils exigent une innovation constante et le déploiement de nouvelles fonctionnalités. Le processus de développement général consiste à sur-concevoir le matériel pour soutenir les exigences croissantes du marché sur une période plus longue. La mise à niveau du micrologiciel OTA permet le déploiement de solutions de manière échelonnée. Imaginons, par exemple, la conception initiale d'un système de thermostat déployé rapidement avec un seul capteur thermique. Ce système serait ensuite mis à jour pour intégrer un capteur d'humidité. À noter qu'avec cette approche, la conception du matériel est un processus réfléchi qui prévoit des déploiements ultérieurs envisagés lors de la phase initiale d'architecture matérielle.

Cependant l'OTA s'accompagne de pièges dont les équipes de produits doivent être conscientes. Par exemple, la course au déploiement de masse des produits peut inciter l'équipe marketing à compter sur la mise à jour ultérieure du micrologiciel. Cette situation pourrait conduire à la publication de logiciels ou de produits instables qui n'ont pas encore été entièrement validés, ni optimisés.

Sans compter que les mises à jour fréquentes ne sont pas toujours très bien perçues par les utilisateurs finaux. Les équipes de produits doivent peser soigneusement l'impact de ces décisions et éviter un recours excessif à l'OTA.

Gestion des logiciels

Dans l'écosystème de l'IoT, la course à la commercialisation est un facteur concurrentiel de poids qui privilégie parfois la rapidité de mise sur le marché au détriment de la sécurité, de la qualité et de la fiabilité.

Comme le recommande Information Age, les entreprises doivent adopter quatre pratiques importantes de développement logiciel IoT pour répondre aux demandes, éviter les pièges et atteindre leur objectif :

Examen : L'examen soigné des codes et l'exécution répétée des tests doivent être une priorité. Les fabricants doivent communiquer cet impératif aux équipes de génie logiciel et exiger des mesures de qualité logicielle plus strictes.

De par la grande complexité des applications IoT, les logiciels sont vulnérables aux manquements à la sécurité et à la qualité logicielle.

Une mauvaise transaction entre une application (un capteur) et un dispositif matériel peut causer la défaillance du système dans son intégralité. Les entreprises ne peuvent pas se permettre de courir un tel risque.

Évaluation : Le déploiement continu dans le monde connecté n'entrave en rien l'activité. Les mises à jour se produisent sans imposer de temps d'arrêt et parfois plusieurs fois par jour.

La charge de l'assurance-qualité sur le logiciel qui assure l'interaction avec les dispositifs IoT pèse plus que jamais. Si le logiciel n'est pas surveillé en permanence et si le code n'est pas constamment évalué, l'échec est quasiment garanti.

Responsabilité : La responsabilité de l'assurance-qualité incombe à la direction. Tout fabricant qui ne met pas en place un ensemble d'outils analytiques chargés de suivre le risque logiciel, qu'il s'agisse de la fiabilité, de la sécurité ou de la performance, néglige sa responsabilité à l'égard des clients et des autres parties prenantes.

L'équipe de direction doit montrer l'exemple et faire valoir le lien direct entre la qualité du logiciel et la sécurité. Cette approche est d'ailleurs dans l'intérêt des entreprises, car les failles de sécurité découlant d'un mauvais codage ou de mauvaises décisions architecturales comptent parmi les plus onéreuses à corriger.

Sensibilisation : Outre la mesure et l'analytique, un changement culturel doit s'opérer afin de donner une plus grande place à l'éducation. Développeurs et équipe de direction doivent ensemble faire passer le message au sein de la communauté et sensibiliser les acteurs aux normes imposées.

Des progrès importants ont été accomplis en matière d'initiatives adressées aux fabricants et aux départements informatiques pour les inciter à mesurer systématiquement la qualité de leur logiciel.

En 2015, l'Object Management Group (OMG) approuvait un ensemble de normes mondiales proposées par le Consortium for IT Software Quality (CISQ) en vue d'aider les entreprises à quantifier et à satisfaire les objectifs spécifiques en matière de qualité logicielle.

Gestion de l'énergie

Réduire la demande de puissance de SoC autant que possible est presque toujours une priorité pour les concepteurs de dispositifs IoT, en particulier si le dispositif est alimenté par batterie ou dépend de la récupération d'énergie. En effet, une demande de puissance excessive viendra à bout de la batterie trop rapidement et peut également causer des problèmes de surchauffe.

Un livre blanc publié par Sparsh Mittal, intitulé « A Survey of Techniques for Improving Energy Eﬃciency in Embedded Computing Systems », présente un ensemble de techniques destinées à réduire la consommation d'énergie :

Réduction de la tension, à savoir les unités centrales à double tension, l'échelle de tension dynamique et la sous-tension
Réduction de la fréquence, à savoir l'underclocking (sous-cadencement) et l'échelle de fréquence dynamique
Réduction de la capacité, à savoir des circuits de plus en plus intégrés qui remplacent les pistes de PCB entre deux puces avec une interconnexion de métal relativement faible sur puce entre deux sections d'une puce intégrée unique ; diélectrique basse-k, etc.
Des techniques telles que le clock gating et les architectures globalement asynchrones et localement synchrones (GALS) capables de réduire la capacité activée ou de réduire la fréquence d'horloge dans certaines sections de la puce
Diverses techniques visant à réduire l'activité de commutation, à savoir le nombre de transitions initiées par les unités centrales dans les bus de données hors puce, telles que le bus d'adresse non multiplexée, le codage de bus (l'adressage de code Gray) ou le protocole d'alimentation.
Sacrifice de la densité du transistor pour des fréquences plus élevées.
Superposition de zones de conduction de la chaleur dans l'unité centrale.
Recyclage d'au moins une partie de l'énergie stockée dans les condensateurs (plutôt que de la dissiper sous forme de chaleur dans les transistors), y compris le circuit adiabatique et la logique de récupération d'énergie.
Optimisation du code machine : à travers la mise en œuvre d'optimisations du compilateur qui planifie des clusters d'instructions utilisant des composants communs, la puissance de l'unité centrale utilisée pour exécuter une application peut être considérablement réduite.

Conception de l'antenne

La conception de l'antenne est un autre aspect devenu plus délicat en raison de la demande à l'égard des applications IoT. L'espace et la puissance disponible diminuent, mais à moins que ces facteurs ne soient contrés par une amélioration de la conception de l'antenne, la fiabilité de la communication sans fil du dispositif sera compromise. Ce problème est souvent exacerbé par une interférence extrême et des conditions de cosite.

Un article paru dans Microwaves&RF relate comment les considérations relatives au coût, à la taille, à l'effort de conception et à la complexité de fabrication des modules IoT rendent la prise de décision des ingénieurs de conception beaucoup plus difficile. Les typologies courantes des antennes IoT s'étendent de la conception de circuits imprimés (PCB) aux antennes à puce préfabriquées. Les typologies d'antennes à la Fig. 6 présentent toutes des avantages et des inconvénients, lesquels sont énumérés pour aider les concepteurs de modules IoT à sélectionner l'antenne adaptée à leur application.

Sécurité des dispositifs IoT

Les dispositifs IoT, comme tout autre équipement en ligne, nécessitent une protection contre le piratage et les cyber-attaques. Les difficultés portent sur la protection des actifs critiques, les mises en œuvre de chiffrement sécurisées, les mises à jour sécurisées du micrologiciel à distance, la protection IP du micrologiciel et le débogage sécurisé. Ce type de protection se définit au niveau de l'unité centrale du matériel.

Par exemple, les processeurs Cortex-M33, Cortex-M23 et l'ensemble des processeurs Cortex-A intègrent la technologie TrustZone d'ARM pour fournir une fondation sécurisée dans le matériel SoC. TrustZone est une technologie de sécurité largement déployée, offrant des capacités de sécurité égales à celles utilisées pour les applications bancaires dans des dispositifs tels que les smartphones premium. Si cette technologie comprend des instructions cryptographiques pour une authentification et une protection efficaces, le processeur Cortex-A32 peut également être couplé à des produits de la série TrustZone CryptoCell-700 pour activer l'accélération matérielle cryptographique et la racine de confiance.

Décharge électrostatique (ESD)

Certains composants utilisés dans les assemblages électroniques sont sensibles à l'électricité statique et peuvent être endommagés par les décharges électrostatiques. Toute personne ayant un potentiel de charge statique entrant en contact avec la soudure ou le conducteur, risque d'endommager le circuit imprimé, la décharge étant acheminée depuis le modèle conducteur vers un composant statique sensible. À noter que le niveau de dommages statiques inférieur à de 3 000V pour les composants n'est généralement pas ressenti par les humains.

La surtension électrique découlant de la génération d'énergie indésirable est également susceptible de causer des problèmes. La surtension électrique peut être causée par des pointes émises par les fers à souder, les extracteurs, les instruments de test et d'autres équipements commandés électriquement. Cet équipement doit être conçu de manière à prévenir les décharges électriques indésirables.

Les zones de travail anti décharges électrostatiques et anti surtension électrique devraient pouvoir protéger les composants sensibles contre les dommages causés par les pointes et les décharges statiques. Un article publié par Circuit Technology Center, Inc. résume, à titre purement indicatif, les méthodes de manipulation et de stockage à respecter au sein de ces zones de sécurité, à savoir :

Les circuits imprimés doivent toujours être manipulés dans des zones de travail clairement désignées à cet effet.
Les zones de travail désignées doivent être inspectées régulièrement afin de garantir une protection permanente. Les principaux domaines de préoccupation sont, entre autres :

Méthodes de mise à la terre appropriées.
Dissipation statique des surfaces de travail.
Dissipation statique des surfaces au sol.
Utilisation de buses soufflantes et de pistolets à air ionisés.

Les zones de travail désignées doivent être exemptes de matières génératrices d'électricité statique, comme le polystyrène, le vinyle, le plastique, certains tissus et toute autre matière génératrice d'électricité statique.
Les zones de travail doivent être maintenues propres et ordonnées. Pour prévenir la contamination des assemblages de circuits imprimés, il doit être strictement interdit de consommer des aliments et de fumer dans la zone de travail.
Pendant leur inutilisation, les composants sensibles et les circuits imprimés doivent être conservés à l'intérieur de sacs ou de boîtes blindées. Il existe trois types de boîtiers de protection contre les décharges électrostatiques, à savoir :

Blindage électrostatique : Empêche l'électricité statique de passer à travers le boîtier.
Antistatique : Amortisseur antistatique pour assemblages électroniques.
Dissipateur de charges statiques : Un « sur-boîtier » ayant suffisamment de conductivité pour dissiper toute accumulation statique.

Lors de la manipulation d'un circuit imprimé, l'opérateur doit être correctement mis à la terre par l'un des éléments suivants :
- Port d'un bracelet au poignet relié à la terre.
- Port de deux talons de mise à la terre et position de sorte que les deux pieds reposent sur une surface de sol antistatique.
Manipulez les circuits imprimés en les saisissant par les bords. Évitez de toucher les circuits ou les composants. (Voir la Figure 3)
Manipulez les composants en les saisissant par les bords dans la mesure du possible. Évitez de toucher les fils des composants.
N'appliquez aucune crème ou lotion pour les mains contenant du silicone, car elles peuvent causer des problèmes de soudabilité et d'adhésivité de l'époxy. Il existe des lotions spécifiquement formulées pour prévenir la contamination des circuits imprimés.
Évitez d'empiler des circuits imprimés et des assemblages pour prévenir tout endommagement physique. Il existe des casiers et des bacs spéciaux pour leur manipulation.

Fig.3 : Toujours saisir les cartes de circuit par les bords - Image fournie par le Circuit Technology Center

Conclusion

L'IoT reste encore un phénomène nouveau, et en tant que tel, il est source de nombreuses opportunités pour les concepteurs de produits et de systèmes de secteurs très variés comme l'automatisation domestique, l'industrie, la santé et de nombreuses autres applications. L'attrait de la nouveauté est compréhensible et certaines entreprises peuvent être tentées de se lancer dans des domaines où elles n'ont qu'une expérience limitée, une situation qui présente des risques à différents niveaux, de la planification et la gestion de projets au déploiement et à la livraison, en passant par la conception de matériel, de logiciels et de micrologiciels.

Cet article s'est attaché à présenter les problèmes liés au cycle de vie des produits, tout en mettant en évidence les domaines de risques et les moyens de les atténuer.