En este artículo, Ankur Tomar, Regional Solutions Marketing Manager de Farnell, comparte su visión sobre cómo Raspberry Pi está cerrando la brecha entre las soluciones embebidas tradicionales, los controladores industriales y las plataformas modernas de computación en el Edge.
Raspberry Pi para profesionales
Raspberry Pi nació como un SBC accesible y de bajo coste, dirigido inicialmente a aficionados, diseñadores y estudiantes interesados en la informática. Sin embargo, su versatilidad ha impulsado su adopción en aplicaciones industriales de gran envergadura. Con el tiempo, la familia Raspberry Pi se ha ampliado desde el modelo original hasta la actual Raspberry Pi 5, Compute Modules y la gama Pico, ofreciendo soluciones adaptadas a diferentes requisitos de diseño. Para ingenieros que buscan aplicaciones embebidas, Raspberry Pi presentó los microcontroladores RP2040 y RP2350, que son ideales para computación en el Edge, control de sensores y gestión de motores en entornos industriales.
Escalar a nuevos niveles
Para aplicaciones de mayor escala y alto rendimiento, los ingenieros pueden elegir entre tres categorías de productos Raspberry Pi: Diseños basados en microcontroladores, como los dispositivos Raspberry Pi Pico, adecuados para proyectos integrados ligeros. SBC, incluidos Raspberry Pi 5 y modelos anteriores, que ofrecen capacidades completas de computación para sistemas de automatización, pasarelas y soluciones de HMI. Compute Modules (CM4 y CM5), pensados para producción de grandes volúmenes con hardware personalizado, que actúan como el “cerebro” integrado en placas portadoras específicas.
La elección entre un SBC y un módulo SOM depende principalmente del volumen de producción y la complejidad del diseño. Los SBC son adecuados para prototipos y proyectos de bajo volumen, mientras que los módulos SOM resultan ideales para despliegues a gran escala con requisitos específicos de periféricos y alimentación.
Las ventajas técnicas de Raspberry Pi la convierten en una opción atractiva para aplicaciones industriales. Ya sea para controlar sensores, gestionar motores o actuar como pasarela para dispositivos conectados, las placas Raspberry Pi incorporan procesadores ARM multinúcleo de bajo consumo, conectividad de alta velocidad mediante PCI Express y procesamiento de vídeo acelerado por hardware. Sus amplias capacidades de E/S incluyen USB, HDMI, SPI, I²C, UART y soporte para doble pantalla, complementadas con opciones inalámbricas como Wi-Fi y Bluetooth. Los ingenieros se benefician de un amplio ecosistema de accesorios, como cámaras, AI HAT, PoE, pantallas multitáctiles y extensiones de E/S industriales, que permiten prototipar sistemas complejos sin necesidad de diseñar hardware personalizado.
En el ámbito del software, Raspberry Pi OS, basado en Linux, cuenta con el respaldo de una comunidad global de desarrolladores y ofrece compatibilidad con marcos informáticos integrados, plataformas IoT, herramientas de automatización industrial e integración en la nube. Entornos como Docker y Node-RED simplifican aún más la implementación y gestión.
Diseñado para la industria
La evolución hacia la Industria 4.0 y la llegada de la Industria 5.0 han impulsado la automatización industrial hacia la computación inteligente y distribuida en el Edge. A diferencia de los PLC tradicionales, que suelen requerir conocimientos de programación patentados y costosas licencias, Raspberry Pi admite múltiples lenguajes y entornos operativos, lo que permite a los ingenieros desarrollar soluciones personalizadas sin depender de un único proveedor. Los procesadores ARM multinúcleo proporcionan una potencia computacional suficiente para inferencia de IA, procesamiento de datos a alta velocidad y control en tiempo real. Al integrarse en carcasas industriales y se equiparse con almacenamiento eMMC, las placas Raspberry Pi ofrecen un funcionamiento fiable en entornos controlados, al tiempo que reducen los costes de desarrollo. Ejemplos prácticos incluyen PLC basados en Raspberry Pi de fabricantes como Revolution Pi, Industry Shield y Episenses, que aprovechan la potencia computacional de la plataforma, el ecosistema de software y el bajo para sustituir o complementar sistemas de automatización tradicionales.
Pi en el Edge del IoT
Raspberry Pi también desempeña un papel clave en aplicaciones de computación en el Edge y en IoT. Gracias a su compatibilidad con RS-485, Modbus, SPI, I²C, CAN, Ethernet e interfaces inalámbricas, puede conectarse a una amplia gama de sensores industriales. Los módulos AI HAT y las cámaras adicionales permiten realizar procesamiento neuronal en tiempo real localmente, lo que permite detectar objetos, realizar el mantenimiento predictivo y controlar la calidad sin sobrecargar el procesador principal. Al agregar y procesar datos de múltiples sensores, Raspberry Pi reduce las necesidades de ancho de banda y la latencia, al tiempo que admite análisis avanzados y toma de decisiones automatizada. Entre las aplicaciones reales se incluyen inspección automática de calidad, verificación de embalajes, monitorización de seguridad laboral, señalización digital, pantallas de transporte, control ambiental en edificios inteligentes, hogares conectados y agricultura de precisión. Estas implementaciones demuestran la capacidad de la plataforma para soportar aplicaciones complejas y de alto rendimiento en el Edge.
La idoneidad de Raspberry Pi para el Edge se refuerza con su capacidad para integrar múltiples sensores y ejecutar tareas de IA localmente. Los módulos de IA permiten realizar clasificación por color, reconocimiento facial y otras aplicaciones directamente en el dispositivo, eliminando retrasos de red y habilitando la toma de decisiones en tiempo real.
La integración en los sistemas industriales se ve facilitada por una amplia gama de marcos de software y accesorios. Docker y balena proporcionan plataformas en contenedores para gestionar dispositivos distribuidos, mientras que los protocolos Node-RED y MQTT permiten una comunicación IoT fluida. El extenso ecosistema de accesorios y bibliotecas permite a los ingenieros implementar soluciones complejas con rapidez, tanto para prototipos como para implementación a gran escala.
Raspberry Pi en acción
Raspberry Pi ya se utiliza ampliamente en diversos sectores. Por ejemplo, las pantallas de información de vuelos en aeropuertos funcionan con Raspberry Pi, lo que demuestra fiabilidad y escalabilidad. En el comercio minorista, la plataforma soporta kioscos digitales, menús interactivos y mapas, mientras que las aplicaciones de automatización industrial aprovechan Raspberry Pi para puertas de enlace de computación Edge, redes de sensores y como sustituto de PLC. En edificios y hogares inteligentes, se utiliza para la gestión energética, la seguridad y el control ambiental. En agricultura, sus aplicaciones incluyen la agricultura de precisión y el control ambiental, mientras que en centros multimedia, sistemas de videovigilancia y soluciones de monitorización con IA destacan aún más la versatilidad de la plataforma. A continuación, se muestran un par de ejemplos prácticos.
Soporte a largo plazo
Uno de los principales retos al que se enfrentan los ingenieros al diseñar sistemas industriales es garantizar el soporte futuro, ya que la continuidad y el mantenimiento son fundamentales en las aplicaciones industriales. Raspberry Pi ha demostrado su compromiso con la disponibilidad a largo plazo del producto, manteniendo el suministro y soporte de modelos como la Raspberry Pi original de 2012. La compañía garantiza un ciclo de vida de hasta 10 años, asegurando estabilidad y disponibilidad para ingenieros que diseñan soluciones a largo plazo. Más allá de ese periodo, puede organizarse el suministro continuado para clientes con demanda suficiente, ofreciendo una garantía adicional para aplicaciones críticas.
EJEMPLOS PRÁCTICOS
Pantallas NEC de gran formato y Kit MPi4 con Raspberry Pi
Las soluciones profesionales de señalización digital y pantallas informativas requieren ordenadores integrados fiables para la reproducción de contenidos, la visualización de datos y la gestión remota. Tradicionalmente se utilizaban reproductores externos o incluso PC. Sin embargo, NEC integró Compute Module 4 (CM4) directamente en la arquitectura de la pantalla, creando una plataforma compacta y de bajo consumo que elimina la necesidad de hardware externo sin renunciar a un control y conectividad de nivel profesional.
Las pantallas de gran formato Sharp y NEC incluyen el kit MPi4, con Raspberry Pi CM4. Este kit MPi4 es una solución de plataforma abierta que mejora el rendimiento de las pantallas para diversas aplicaciones visuales y representa la combinación más inteligente entre potencia de cálculo y pantallas profesionales asequibles. La placa de interfaz NEC aloja el módulo, que ofrece funciones para señalización digital avanzada, como el temporizador Watchdog y el reloj en tiempo real para programación. Las interfaces Ethernet y USB del módulo permiten una integración sencilla en redes o dispositivos externos.
Controladores industriales Sfera Labs
La empresa italiana Sfera Labs diseña y fabrica soluciones tecnológicas abiertas para la industria. Su oferta principal incluye servidores de automatización industrial, módulos de E/S y sensores basados en dispositivos Raspberry Pi. Ante el reto de actualizar su servidor industrial Strato Pi Max para satisfacer las cambiantes necesidades de sus clientes, Sfera Labs comenzó a buscar una forma de ofrecer mayor velocidad de procesamiento, conectividad mejorada y fiabilidad para aplicaciones críticas. Sfera Labs integró Compute Module 5 (CM5) por varias razones: rendimiento y coste, flexibilidad y escalabilidad, fiabilidad y soporte, además de su facilidad de integración y el cumplimiento íntegro de la normativa industrial.
Al combinar las capacidades avanzadas de CM5 con la probada robustez y flexibilidad del Strato Pi Max, Sfera Labs ha creado una solución que responde con éxito a los exigentes requisitos de la automatización industrial moderna y las aplicaciones IoT. La mayor potencia de procesamiento y capacidad de memoria de CM5 ha permitido acelerar el procesamiento de datos, mejorar la respuesta de las aplicaciones y ampliar la compatibilidad con algoritmos más complejos, como aprendizaje automático e IA en el Edge.
Conclusión
Raspberry Pi ha pasado de ser un SBC para entusiastas a convertirse en una plataforma industrial de alto rendimiento capaz de integrar aplicaciones de computación, IA en el Edge, IoT y automatización industrial. Su combinación de flexibilidad, rendimiento, ecosistema de software y soporte a largo plazo la convierte en una alternativa atractiva frente a los PLC tradicionales y los microcontroladores industriales. Los ingenieros pueden aprovechar los SBC para la creación rápida de prototipos, los SOM para implementaciones personalizadas de gran volumen y los diseños basados en microcontroladores para aplicaciones integradas de baja complejidad. Gracias a sus capacidades avanzadas, Raspberry Pi sigue redefiniendo lo que es posible en electrónica industrial, automatización inteligente y computación en el Edge, permitiendo a los ingenieros crear soluciones más inteligentes, eficientes y escalables para el panorama industrial moderno.
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