IoT実装は数十億単位で私たちの世界に統合され続け、さまざまな状況でデータを収集しています。シナリオによっては、自動車のエンジンルーム内、農業用センサー、オーブンや食器洗い機などの高温になる家電製品の制御、家庭用発電設備のバッテリーや太陽電池の監視など、高温環境に耐えられるシステムについて考える必要があるかもしれません。
高温マイクロコントローラ
どのシステムが熱に耐えられるかを判断するために、ATmega328Pマイクロコントローラを搭載した純正の Arduino Unoと3つのArduino Nanoクローン、ESP8266 WiFiモジュールを搭載した Adafruit Huzzah、およびATmega32U4マイクロコントローラを搭載した Sparkfun Microなど、さまざまな入手可能な開発ボードを極端な高温条件下でテストしました。これに加えて、クアッドコアBroadcom BCM2837 CPUを搭載したRaspberry Pi 3と、シングルコアBroadcom BCM2836プロセッサ シングルボード コンピューターを搭載したRaspberry Pi Zeroもテストされました。
これらのボードは、プロトタイプ/DIY用に利用可能なオプションのサンプルを表しており、基礎となるチップとアーキテクチャは大量生産を目的とした設計に適用できます。
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テストのセットアップ
これらのボード/チップのどれが高温に耐えられるかを確認するために、それぞれを150、200、250°F に予熱したトースターオーブンの中に5分間入れました。各ボードは、 LED（Pro Microの場合は2つのLEDが交互に点滅）を点滅するようにプログラムされており、点滅が停止するとボードの故障を示すかどうかが観察されました。電源はオーブンのドアとオーブン本体の間を配線されたUSBケーブルによって供給されました。
これらの温度がテストに選ばれたのは、250度ではコネクタに著しい変形の兆候が見られ始め、人体への安全性に疑問が生じ、特殊なコネクタを使用しない限り長期使用が不可能になるためです。Raspberry Piは185°F に達するとパフォーマンスが低下し、ATmega328Pの温度定格は -40 ～ 85°C (185°F) であることを考えると、これは障害が発生すると予想される妥当な温度範囲のように思われます。
テスト結果
驚いたことに、それぞれのチップの温度が定格の限界をはるかに超えて上昇したにもかかわらず、それぞれのLEDはテスト全体を通して点滅し続けました。これらのボード/チップは、テストされた5分間でオーブンの温度に到達しなかったのではないかと疑う人もいるかもしれません。そして、それはおそらくある程度の妥当性があります。しかし、チップは熱を周囲に放散するように設計されており、テストされた各ボードは非常に薄いため、内部はかなり熱くなっていたことが示唆されます。触ると熱いことも観察されました。
このようなものをオーブンで使うのは好ましくないかもしれませんが、このタイプのボードは短時間の熱の爆発には耐えられるようです。長期的には、特にプロセッサが自らより多くの熱エネルギーを生成する、より負荷の高いアプリケーションでは、メーカーの定格に従うことが望ましいでしょう。ただし、チップ/ボードとコネクタが使い捨てであると考えられる、慎重に設計された一部のアプリケーション（科学実験が思い浮かびます）では、この短期的な熱容量が非常に役立つ場合があります。
マイクロコントローラボードの比較
これらの結果は驚くべきものでしたが (私は、それらのすべてが、定格温度をはるかに超える温度に長時間耐えられるとは思っていませんでした)、ある時点でこれらのボードはシャットダウンするか、単に燃え尽きるでしょう。この限界値を見つけるために、私は最初にトースターオーブンを450度に予熱した。° F.この実験中、私はオーブンの中に合板を敷いて、激しく煙が出始めた導電性の金属表面に板を置かないようにしていました。燃焼を恐れて、この温度設定は350に下げられました。° F.これにより煙が大幅に減少し、合板からの水蒸気のように見えました。
軽く予熱した後、点滅しているArduino Nanoクローンをオーブンに挿入し、通常割り当てられる5分以内に点滅が止まると完全に期待しました。この時間が経過しても、オンボードLEDは忠実に点滅し続けました。マイクロプロセッサの定格温度よりも165°F高い環境であったことを考えると、これは本当に驚くべきことであり、この温度は私の実験設定で快適に感じられた限界でした。
この印象的な頑丈さにもかかわらず、私はオーブンの中にさらに5分間放置することにしました。9分後、私は結果を記録する準備をしていました (いつものように点滅します)。すると、嬉しいことに点滅が止まりました。USB接続ハードウェアがボードから分離し、チップとLEDに電力が供給されなくなりました。さらに、電力を供給するUSBケーブルは機能しているものの、溶けた状態にあり、重要なプロセスに使用するには信頼できるものではありませんでした。
システムを設計する際には、製造元の推奨事項に従う必要がありますが、少なくとも短期間であれば、これらのチップは驚くほどの熱的負荷に耐えられることは興味深いことです。IoTオーブンの内部にチップを直接配置することは望ましくありませんが、適切な熱電対の設定と適切な量の断熱材を使用すれば、加熱領域の外側にある マイクロコントローラー は問題なく動作するはずです。