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Los proyectos de código abierto, tanto de hardware como de software, a menudo se asocian con personas que trabajan en el garaje por diversión. Sin embargo, algunos grandes proyectos de código abierto también se crean con fines empresariales comerciales. Este artículo comienza una serie de cuatro partes sobre el desarrollo de uno de esos proyectos, una plataforma de hardware de código abierto para Internet de las cosas (IoT), conocida como Anthill Controller (o AnthC para abreviar).
El objetivo de la serie es proporcionar información sobre la creación de un nuevo producto de hardware de código abierto. En el primer artículo nos centraremos en la génesis del proyecto AnthC y sus requisitos de diseño. Los artículos posteriores cubren lo siguiente:
- Obtención de certificación de hardware de código abierto.
- pruebas y fabricación.
- Cumplir con los requisitos legales para las ventas en el mercado de destino.
Historia del proyecto
El proyecto comenzó en 2021 con una lista de requisitos compilada conjuntamente por la empresa italiana de servicios de TI Anthill y el diseñador Esteban Corredor. Antilla patrocinó el desarrollo inicial del proyecto y Esteban Corredor diseñó y construyó la primera versión del tablero. Una vez que tuvieron la prueba de concepto, buscaron colaboradores que pudieran ayudarlos a llevar el producto al mercado.
En este punto me uní al equipo del proyecto. La versión del proyecto que ayudé a desarrollar, el Anthill Controller M2-R3, se analiza en este artículo y en los siguientes. Algunas de las características técnicas enumeradas en la siguiente sección son específicas de esta versión.
Los archivos de diseño, fabricación y ensamblaje del controlador Anthill están disponibles para descargar desde el sitio web del repositorio.
Características clave
Un aspecto clave del AnthC es su estructura modular. La placa se basa en el microcontrolador ESP32 y ofrece una serie de interfaces que se pueden ampliar con módulos adicionales. De esta forma se pueden añadir funcionalidades como sensores, relés y displays.
El factor de forma del AnthC es el de una Raspberry Pi, lo que le permite utilizar muchos componentes mecánicos y eléctricos ya disponibles en el mercado. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el diseño eléctrico del controlador Anthill (Figura 1) no coincide exactamente con el de una Raspberry Pi. Consulte el manual de su dispositivo antes de instalar cualquier cosa.
Ilustración 1. Placa controladora Antilla. Imagen cortesía de Github
A continuación se muestra una lista completa de las características técnicas del AnthC:
- Microcontrolador ESP32-S3.
- Bluetooth de baja energía.
- Wi-Fi 2,4 GHz b/g/n.
- Voltaje de entrada: 7 V a 28 V. Es posible alimentar solo la sección de bajo voltaje de la placa.
- 4 entradas digitales.
- 4 entradas analógicas (ADC de 16 bits) o entradas de 4-20 mA conmutables (multiplexadas).
- 6 salidas de colector abierto.
- Puerto USB-C para alimentación y comunicación.
- I2C-Comunicación.
- Comunicación SPI.
- Comunicación RS485.
- Reloj en tiempo real (RTC) con una fuente de energía de respaldo de tipo botón.
- LED RGB.
- Batería LiPo recargable.
- Rango de temperatura extendido.
- Supresor de voltaje transitorio.
- Filtros de modo común y diferenciales.
Este proyecto, como muchos otros en su momento, se vio afectado por interrupciones en la cadena de suministro que provocaron una escasez de componentes en el mercado. Muchos componentes tuvieron que ser reemplazados, lo que requirió nuevas pruebas e inspecciones adicionales. Por tanto, la nueva versión se fabricó mucho más tarde de lo esperado.
En la siguiente sección discutiremos otra característica importante del Anthill Controller: su naturaleza de código abierto.
¿Por qué código abierto?
Los proyectos de hardware de código abierto suelen generar dudas. Estas dudas se deben principalmente al miedo a perder propiedad intelectual o una ventaja competitiva. Sin embargo, Arduino, Raspberry Pi y openBCI se consideran ejemplos de proyectos exitosos de desarrollo de hardware de código abierto. Los proyectos de código abierto tienen muchas ventajas, que incluyen:
- Transparencia y confianza: Los usuarios pueden examinar archivos como el esquema electrónico del controlador o los archivos de fabricación de PCB para aprender cómo funciona el sistema.
- Educación: En este contexto, el proyecto puede utilizarse como herramienta de aprendizaje para quienes quieran aprender sobre IoT y electrónica. En el caso del Controlador Anthill, su módulo ESP32 es compatible con la plataforma Arduino, lo que hace que la curva de aprendizaje sea bastante suave.
- Soporte a largo plazo: Los colaboradores nuevos y diversos pueden trabajar en un proyecto de código abierto incluso si los autores originales ya no están involucrados. Esto permite que el proyecto se mantenga en el largo plazo.
- Reparabilidad: Los usuarios pueden realizar tareas de mantenimiento y reparar sistemas averiados ellos mismos.
Por todas estas razones y las siguientes, hemos decidido abrir el controlador Anthill de código abierto:
- Compartir conocimientos para que otros diseñadores puedan aprender de nuestros errores y acortar su curva de aprendizaje.
- Llegue a la mayor cantidad de personas posible y aumente las oportunidades para marcar la diferencia.
- Brindar oportunidades para la creación de proyectos relacionados.
- Hacer que el proyecto sea atractivo para la comunidad de código abierto.
- Promover la colaboración dentro de la comunidad de código abierto.
Teniendo esto en cuenta, buscamos la certificación de hardware de código abierto para el Anthill Controller M2-R3. Esta certificación (Figura 2) muestra que nuestro proyecto cumple con la definición comunitaria de hardware de código abierto. Un beneficio adicional es que nuestro producto figura en la base de datos de proyectos global de la Open Source Hardware Association.
Figura 2. El logotipo de hardware de código abierto se puede utilizar en productos con la certificación adecuada. Imagen cortesía de OSHWA
Próximos pasos
La certificación anterior no fue la única que tuvimos que obtener antes de lanzar el Anthill Controller. Tanto las certificaciones de compatibilidad electromagnética (EMC) como de seguridad son obligatorias y deben estar garantizadas por el fabricante legal. De hecho, estas certificaciones son una de las mayores barreras para llevar al mercado un nuevo proyecto electrónico.
También planeamos lanzar inicialmente el Anthill Controller para el mercado europeo y expandirlo a otros mercados globales en una fecha posterior. Para comercializar un producto en el mercado europeo, el fabricante debe adjuntar el Conformidad europea Marcado (CE) para su producto. Los pasos para aplicar la etiqueta son:
- Confirme que se hayan realizado pruebas de seguridad y EMC y que se hayan obtenido las certificaciones pertinentes.
- Consulta cualquier otro requisito legal.
- Crear un expediente técnico.
- Redactar la declaración de conformidad.
Todo esto se discutirá con más detalle más adelante. En la Parte 2, analizaremos el proceso de obtención de la certificación de hardware de código abierto.
Nota editorial: El desarrollo inicial, las pruebas y la fabricación del controlador Anthill fueron posibles gracias a la financiación de Anthill, pero la empresa no participa actualmente en el proyecto. Ni All About Circuits ni el autor de este artículo reciben ningún beneficio financiero de Anthill por publicar el artículo.
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