Эффективное использование модуля Bluetooth

Большинство инженеров часто сталкиваются с трудностями при обеспечении подключения своих проектов, однако Bluetooth-модуль может легко решить эту проблему. Поэтому эксперты по автоматизации и энтузиасты Интернета вещей предпочитают создавать свои проекты на основе микроконтроллеров, таких как Arduino или Raspberry Pi. Следовательно, эти микроконтроллеры не могут взаимодействовать с другими устройствами, если мы не обеспечим им подключение. Поэтому такое подключение часто осуществляется через Bluetooth-модуль.

Модули Bluetooth имеют небольшой размер. Поэтому мы можем легко интегрировать их в наши проекты на базе Arduino и других микроконтроллеров. Как следует из названия, этот модуль взаимодействует с окружающими устройствами по технологии Bluetooth. Это открывает целый спектр новых возможностей: от простой передачи данных до дистанционного управления.

Распиновка и описание разъемов модуля Bluetooth

Типичные модули Bluetooth состоят из четырёх основных контактов. Ниже приведены их названия и соответствующие функции.

1) Земля

Этот вывод, по сути, служит для обеспечения заземления схемы. Поэтому обеспечение заземления — важнейшая концепция в электронике, без которой ни одно электронное устройство не может полноценно функционировать. Следовательно, этот вывод — важнейшая часть модуля BLE.

2) ВКЦ

Мы используем этот контакт для подачи питания на модуль Bluetooth. Таким образом, он служит центральной точкой, позволяющей модулю Bluetooth получать необходимую энергию. Таким образом, VCC, безусловно, является самым важным контактом в любом модуле Bluetooth.

3) Рецепт

Этот вывод в первую очередь предназначен для получения любых данных от указанного сетевого узла или определённого близлежащего устройства. Таким образом, мы используем этот вывод для получения необходимых инструкций или информации от других устройств в сети Bluetooth или самой сети. Таким образом, этот вывод закладывает основу для использования модуля BLE для развёртываний IoT.

4) Техас

Этот вывод позволяет модулям Bluetooth отправлять заданные данные в сеть или на близлежащие устройства. Эти данные часто собираются датчиками, подключенными к микроконтроллерам. Таким образом, этот вывод по-настоящему раскрывает потенциал модуля Bluetooth. Всякий раз, когда мы хотим разместить модуль Bluetooth в удалённом месте для сбора данных, мы полагаемся на этот вывод для регулярной отправки нам собранных данных и обработанной информации.

Модуль Bluetooth, предлагаемый MOKOSMART

1) ХЗХ

Технические характеристики

1. В качестве микросхемы на плате используется nRF51822qfaa. Однако, при желании, можно использовать и nRF51822qfac.
2. Этот модуль Arduino Bluetooth имеет дальность связи около 30 метров.
3. Итак, он имеет диапазон частот 2.4 ГГц.
4. Он поддерживает несколько вариантов объёма оперативной памяти. Вы можете выбрать объём 16 КБ, 32 КБ или 256 КБ.
5. Таким образом, он может безупречно работать в диапазоне температур от 40℃ до 85℃.
6. Он оснащён трёхосевым линейным акселерометром, демонстрирующим очень высокую производительность. При этом он потребляет очень мало энергии.
7. Кроме того, этот модуль имеет встроенную антенну.
8. В нём есть RTC. Поэтому он может работать как счётчик времени.
9. Этот модуль отличается высокой степенью безопасности и использует аппаратное шифрование AES.
10. Модуль поддерживает функцию QDEC. Поэтому его легко развернуть.

Электрические характеристики

1. Рабочее напряжение внутреннего LDO-стабилизатора составляет 2.0–3.6 В.
2. Для внешнего LDO рабочее напряжение составляет 1.8 В~3.6 В.
3. Выходную мощность можно программировать в диапазоне от -20 до +4 дБм.
4. Кроме того, он оснащен PPI, который не зависит от центрального процессора.
5. Он имеет разъём расширения для всех входов и выходов. Однако P0.27 и P.026 являются особым исключением.
6. Этот модуль оснащен специальными цифровыми интерфейсами для UART(CTS/RTS), SPI Master/Slave и I2C.
7. Его можно настроить на работу с 8/9/10-битным АЦП. Таким образом, он полностью совместим с серией NRF24L.

 2) Модули BLE MK02 nRF52832 и MK04 nRF52832

Технические характеристики

1. Имеет многопротокольный приемопередатчик, работающий на частоте 2.4 ГГц.
2. Устройство имеет режим низкого энергопотребления, который позволяет достичь чувствительности Bluetooth -96 дБм.
3. Этот аудиомодуль Bluetooth оснащен оперативной памятью объемом 64 КБ и флэш-памятью объемом 512 КБ.
4. Имеется более 30 контактов ввода/вывода, все из которых можно настраивать.
5. Этот модуль WIFI Bluetooth позволяет использовать аппаратное шифрование AES через EasyDMA.
6. Этот модуль BLE оснащен собственным датчиком температуры.
7. Имеет размеры 21×13.8×0.8 мм.
8. Этот маломощный Bluetooth-модуль оснащён до пяти 32-битных таймеров. Поэтому эти таймеры имеют собственный режим счётчика.
9. Он оснащен меткой NFC-A, которая значительно повышает скорость подключения.

Электрические характеристики

1. Этот модуль Bluetooth 4.0 имеет пиковый ток 5.3 мА на контакте TX.
2. Этот модуль Bluetooth с низким энергопотреблением имеет пиковый ток 5.4 мА на выводе RX.
3. Модуль BLE имеет собственный PPI.
4. Они оснащены 12-битным АЦП с частотой дискретизации 200 квыб/с и 8 настраиваемыми каналами. Таким образом, можно также программировать их усиление.
5. Он подает напряжение в диапазоне от 3.6 В до 1.7 В.
6. Этот модуль имеет интерфейс с одноштырьковой антенной.

 3) МК10

Технические характеристики

1. Чувствительность составляет -95 дБм в режиме BLE.
2. Чувствительность составляет -103 дБм на большом расстоянии.
3. Данный модуль Bluetooth 5.0 имеет RSSI с разрешением 1 дБ.
4. Объем оперативной памяти составляет 256 КБ, а флэш-памяти — 1 МБ.
5. Его безопасность усилена HW.
6. Он имеет несколько 128-битных сопроцессоров, включая AAR, ECB, CCM и AES.
7. Этот модуль BLE оснащен контроллером USB2.0.
8. Имеет около 48 контактов ввода/вывода.
9. Его размеры составляют 30.0×20.0x0.8 мм.
10. Он имеет внутренний генератор на 64 МГц, что обеспечивает быстрое пробуждение.

Электрические характеристики

1. Мощность вывода Tx составляет +8 дБм.
2. Совместимо с сериями nRF24L, nRF52, nRF24AP и nRF24L.
3. Вы можете запрограммировать выходной сигнал в диапазоне от -20 дБ до +8 дБм.
4. Это обеспечивает достаточно гибкую систему управления питанием.
5. Он подает напряжение в диапазоне от 5,5 В до 1.7 В.
6. Для внешних компонентов он регулирует напряжение питания от 3.3 В до 1.8 В.

Функция модуля Bluetooth

1) Межустройствовое взаимодействие

Мы используем модуль BLE в наших проектах на Arduino в основном, когда хотим, чтобы наш проект взаимодействовал с окружающими его устройствами. Таким образом, можно сказать, что основная цель модуля Bluetooth — обеспечить связь с микроконтроллером. Следовательно, как только наш проект сможет взаимодействовать с окружающими его устройствами, мы можем перейти к дальнейшим разработкам.

2) Сбор и передача данных

Одна из основных причин развертывания проектов Интернета вещей — сбор данных. Например, мониторинг температуры, давления, влажности и т. д. Поэтому, как только датчики в нашем проекте IoT соберут данные, нам нужно, чтобы они передали их нам. Для этого мы используем модуль BLE, который позволяет микроконтроллеру эффективно передавать собранные данные.

3) Автоматизация

Одна из основных причин, по которой мы разрабатываем и внедряем проекты Интернета вещей с использованием микроконтроллеров, заключается в стремлении к автоматизации. Автоматизация — это концепция, при которой рутинные задачи выполняются автоматически с помощью технологий. Например, включение сигнала тревоги при пожаре или опорожнение газового баллона при слишком высоком давлении. Поэтому автоматизация крайне важна в промышленных приложениях Интернета вещей. Однако автоматизация невозможна без использования возможностей модуля BLE. Модуль BLE позволяет микроконтроллерам отправлять команды соответствующим механическим системам посредством сигналов Bluetooth.

4) Пульт дистанционного управления

Управление объектами, находящимися далеко от нас, называется дистанционным управлением. Однако это возможно только с помощью BLE-модуля. Таким образом, BLE-модуль позволяет нам отправлять соответствующие команды удалённым электронным объектам. Таким образом, нам не нужно прилагать больших усилий, но при этом мы можем легко выполнить ту же задачу на расстоянии.

Применение модуля Bluetooth

1) Робототехника

Наибольшее применение модуль BLE находит в области робототехники. Таким образом, мы можем управлять движением и действиями робота, используя его возможности Bluetooth. Для этого мы используем Arduino для сборки робота, а затем интегрируем в него модуль Bluetooth. Таким образом, мы можем использовать специальное приложение для управления движением робота. Кроме того, мы можем управлять действиями робота, пока находимся в зоне действия Bluetooth.

2) Безопасность

В наши дни каждое смарт-устройство поддерживает Bluetooth. И у каждого устройства есть уникальный Bluetooth-идентификатор. Таким образом, мы можем использовать эту возможность для обеспечения безопасности. Например, мы хотим контролировать вход в определённый дом. Для этого мы создадим валидатор на базе Arduino и модуля BLE. Затем мы установим его рядом с входными воротами. Когда человек попытается войти в дом, валидатор отсканирует Bluetooth-идентификатор смартфона этого человека. Таким образом, если идентификатор распознан как авторизованное лицо, ему будет разрешено войти. Однако, если идентификатор не распознан, валидатор оповестит жильцов дома.

3) Управление активами и отслеживание

Крупные склады и универмаги часто испытывают трудности с отслеживанием своих запасов. Основная проблема заключается в том, что размеры магазина слишком велики, а ручного труда недостаточно для поиска по всему магазину в случае пропажи товара. Именно здесь может пригодиться модуль BLE. Таким образом, мы можем прикрепить маячки к важному инвентарю. Центральный модуль Bluetooth установит защищённую связь с каждым маячком. Таким образом, мы можем использовать эту связь для триангуляции местоположения наших запасов и легко найти их в случае их потери.

Как использовать Bluetooth-модуль?

Если вы знакомы с микроконтроллерами, такими как Arduino, то всё довольно просто. Поэтому ниже приведено пошаговое руководство по использованию Bluetooth-модуля.

1) Подключите Bluetooth-модуль к Arduino

Как мы уже обсуждали ранее, модули Bluetooth имеют четыре контакта. Поэтому каждый из этих контактов необходимо подключить к соответствующему компоненту Arduino.

• RX-контакт модуля BLE соединен с RX-контактом Adriano
• Контакт TX модуля BLE соединен с контактом TX Adriano
• Подключите батарею напряжением 5 В к контакту VCC модуля Bluetooth.
• Вывод GND модуля BLE соединен с выводом GND Adriano.

2) Оформите инструкции в виде кода.

У Arduino есть собственный язык программирования и IDE. Поэтому любые инструкции, которые вы хотите передать Bluetooth-модулю, необходимо преобразовать в код Arduino.

3) Загрузите инструкции (код) на Arduino

Затем необходимо загрузить код на Arduino через выделенный USB-порт. Теперь Bluetooth-модуль активен и готов к использованию.

4) Развертывание модуля Bluetooth

Теперь вы можете развернуть модуль BLE вместе с Arduino в выбранном вами приложении Интернета вещей.

Режим проводки

Подключение с помощью RJ25

Модуль BLE часто имеет серый или синий идентификатор. Поэтому при использовании RJ25 необходимо подключать порт с серым или синим идентификатором к Makeblock Orion.

Соединение с помощью провода Dupont

Когда мы используем провод Dupont для установления соединения между платой Arduino и модулем Bluetooth, то нам необходимо соединить цифровые порты 0 и 1 с контактами RX и TX.

Руководство по программированию

Для передачи инструкций в модуль Bluetooth нам необходимо преобразовать их в код с помощью языка Arduino. Как мы все знаем, у каждого языка программирования есть свои специализированные библиотеки, поэтому и в Arduino есть свои. Поэтому при использовании модуля BLE следует использовать Makeblock-Library-master. Поэтому мы настоятельно рекомендуем тщательно протестировать свой код и реакцию модуля Bluetooth на него перед его фактическим развертыванием. Arduino имеет собственную IDE со встроенными функциями отладки. Вы можете использовать их для оптимизации производительности своего кода.