Electrónica4 min de lectura
Raspberry Pi, Arduino o placa a medida: cómo elegir el cerebro de un equipo
Las placas de desarrollo permiten tener un prototipo funcionando en días, pero no siempre son la mejor base para un equipo que va a trabajar años en un armario o un vehículo. Estos son los criterios que usamos para elegir.
Linux o microcontrolador
Una Raspberry Pi es un ordenador completo en una placa: procesador de varios núcleos, gigabytes de memoria y Linux, con red, USB, pantalla y cámara. Un Arduino es una placa con un microcontrolador, un chip que integra procesador, memoria y periféricos y ejecuta un único programa sin sistema operativo. El Arduino Uno clásico trabaja a 16 MHz con 2 KB de RAM; los microcontroladores de 32 bits actuales, como el de la Raspberry Pi Pico, ofrecen bastante más.
La primera pregunta es qué debe hacer el equipo. Si necesita interfaz gráfica, bases de datos, visión o comunicaciones complejas, Linux ahorra meses. Si tiene que leer sensores, mover actuadores y responder siempre a tiempo, basta un microcontrolador.
Tiempo real, consumo y arranque
- Tiempo real. Un microcontrolador atiende una interrupción en microsegundos, siempre igual. Linux reparte el procesador entre muchas tareas; aunque desde la versión 6.12 incluye la opción de tiempo real PREEMPT_RT, la latencia en el peor caso hay que medirla. Lo habitual es combinar: Linux para la interfaz y un microcontrolador para el lazo de control.
- Consumo. Una Raspberry Pi 5 gasta unos 3 W en reposo y hasta unos 12 W a plena carga; un microcontrolador dormido se queda en microamperios. Para un equipo con batería que deba durar años no hay discusión.
- Arranque. Un microcontrolador está listo en milisegundos; Linux tarda del orden de 10 a 30 segundos.
La tarjeta SD
Es el punto débil más conocido. Un corte de alimentación durante una escritura puede corromper el sistema de archivos, y los registros continuos desgastan la memoria. Remedios: sistema en solo lectura con los datos en una partición aparte, memoria eMMC o SSD, tarjetas de grado industrial y una reserva de energía, por ejemplo con supercondensadores, para apagar ordenadamente. Un microcontrolador guarda su programa en su flash interna y no sufre este problema.
El salto al entorno industrial
- Temperatura. Los componentes comerciales se especifican de 0 a 70 °C y los industriales de −40 a +85 °C. La Raspberry Pi 5 está pensada para temperatura ambiente normal y reduce su velocidad si se calienta; la Compute Module 5 se especifica de −20 a +85 °C.
- Vibración. Fallan primero los conectores de pines, las tarjetas extraíbles y los cables sueltos. Se ensaya según IEC 60068-2-6 (senoidal) e IEC 60068-2-64 (aleatoria).
- Compatibilidad electromagnética (CEM). En industria rigen las normas genéricas EN IEC 61000-6-2 (inmunidad) y EN IEC 61000-6-4 (emisiones), exigentes con transitorios y descargas.
- Marcado CE. Que la placa lo tenga no certifica el equipo: quien lo comercializa evalúa el conjunto según la directiva de CEM 2014/30/UE, la de baja tensión 2014/35/UE si se alimenta a más de 50 V en alterna o 75 V en continua, y la de equipos radioeléctricos 2014/53/UE si lleva wifi o Bluetooth.
Para cubrir ese hueco existen la Compute Module, una Raspberry Pi en formato módulo, con eMMC opcional, que se monta sobre una placa portadora diseñada para el equipo, y PLC basados en Arduino o en Raspberry Pi, con alimentación de 24 V, entradas y salidas protegidas y montaje en carril DIN.
| Arduino o microcontrolador | Raspberry Pi | Compute Module con portadora | Placa a medida | |
|---|---|---|---|---|
| Software | Programa único | Linux | Linux | El que se elija |
| Tiempo real | Sí, microsegundos | Limitado | Limitado | Sí, con microcontrolador |
| Consumo | De µA a mA | De 3 a 12 W | Parecido, ajustable | El mínimo necesario |
| Entorno industrial | Según la placa | Limitado | Bueno | El que se especifique |
| Desarrollo | Días | Días | Semanas o meses | Meses |
| Coste por unidad | Bajo | Medio | Medio | El más bajo en serie |
Cuándo compensa una placa a medida
Una placa propia cuesta mucho de desarrollar (diseño, prototipos, firmware y ensayos de CEM y seguridad) y poco de fabricar. Un ejemplo orientativo: si desarrollarla cuesta 40.000 € y ahorra 60 € por equipo, se amortiza hacia las 670 unidades. Además del volumen, hay otros motivos:
- Tamaño y forma, cuando no cabe una placa estándar con sus cables.
- Consumo, sin reguladores ni periféricos ociosos.
- Conectores con retención o estancos en lugar de pines y USB.
- Certificación, con un diseño pensado desde el principio para pasar los ensayos.
- Obsolescencia, con componentes de larga vida. Raspberry Pi garantiza fabricar la Pi 5 y la Compute Module 5 hasta al menos enero de 2036.
El término medio suele ser el más rentable: una Compute Module con portadora propia, que aprovecha el software de Raspberry Pi y deja en la portadora la alimentación, las protecciones y los conectores.
Guía de decisión
- Prototipo o pocas unidades en interior: Raspberry Pi o Arduino, según haga falta Linux o no.
- Control en tiempo real, batería o arranque inmediato: microcontrolador.
- Linux en serie corta o entorno exigente: Compute Module con portadora, o un PLC si basta con un armario.
- Cientos de unidades al año, o tamaño, consumo o certificación críticos: placa a medida.