Οι περισσότεροι μηχανικοί συχνά αντιμετωπίζουν δυσκολίες όταν ασχολούνται με τη συνδεσιμότητα των έργων τους, ωστόσο, μια μονάδα Bluetooth μπορεί εύκολα να λύσει αυτό το πρόβλημα. Έτσι, στους ειδικούς αυτοματισμού και στους λάτρεις του IoT αρέσει να χτίζουν τα έργα τους με βάση μικροελεγκτές όπως ένα Arduino ή το Raspberry Pi. Ως εκ τούτου, Αυτοί οι μικροελεγκτές δεν μπορούν να επικοινωνήσουν με άλλες συσκευές εκτός εάν τους ενεργοποιήσουμε με συνδεσιμότητα. Έτσι, Αυτή η συνδεσιμότητα τους παρέχεται συχνά μέσω μιας μονάδας Bluetooth.
Οι μονάδες Bluetooth είναι μικρού μεγέθους. Ως εκ τούτου, μπορούμε εύκολα να το ενσωματώσουμε στο Arduino και σε άλλα έργα μικροελεγκτών. Και όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτή η μονάδα επικοινωνεί με τις συσκευές γύρω της χρησιμοποιώντας την τεχνολογία Bluetooth. Έτσι, ανοίγει μια εντελώς νέα σειρά δυνατοτήτων από την απλή μεταφορά δεδομένων έως το τηλεχειριστήριο.
Περιγραφή Pinout και Pin μονάδας Bluetooth
Οι τυπικές μονάδες Bluetooth αποτελούνται από τέσσερις βασικές ακίδες. Ως εκ τούτου, Τα ονόματά τους και οι αντίστοιχες λειτουργίες τους περιγράφονται παρακάτω.
| Σειριακός αριθμός. | Καρφίτσα | Λειτουργία |
| 1. | GND | Γείωση |
| 2. | VCC | Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος |
| 3. | RX | Λάβετε τα σειριακά δεδομένα |
| 4. | TX | Στείλτε τα σειριακά δεδομένα |
1) GND
Αυτός ο πείρος χρησιμεύει βασικά για να παρέχει το έδαφος για το κύκλωμα. Έτσι, Η παροχή ενός εδάφους είναι μια βασική ιδέα στην ηλεκτρονική μηχανική και χωρίς αυτό, κανένα ηλεκτρονικό gadget δεν μπορεί να λειτουργήσει πραγματικά. Ως εκ τούτου, αυτή η ακίδα είναι ένα κρίσιμο μέρος μιας μονάδας BLE.
2) VCC
Χρησιμοποιούμε αυτόν τον πείρο για την παροχή ρεύματος στη μονάδα BLE. Έτσι, Αυτό χρησιμεύει ως το κεντρικό σημείο που επιτρέπει στη μονάδα Bluetooth να αντλεί την απαιτούμενη ενέργεια. Ως εκ τούτου, Το VCC είναι μακράν το πιο σημαντικό pin σε οποιαδήποτε μονάδα Bluetooth.
3) RX
Αυτή η καρφίτσα λειτουργεί κυρίως για τη λήψη τυχόν καθορισμένων δεδομένων από τον καθορισμένο κόμβο δικτύου ή μια συγκεκριμένη κοντινή συσκευή. Έτσι, χρησιμοποιούμε αυτήν την καρφίτσα για να λάβουμε τις επιθυμητές οδηγίες ή πληροφορίες από άλλες συσκευές εντός ενός δικτύου Bluetooth ή του ίδιου του δικτύου. Ως εκ τούτου, αυτή η καρφίτσα δημιουργεί τη βάση για τη χρήση της μονάδας BLE για αναπτύξεις IoT.
4) TX
Αυτή η καρφίτσα επιτρέπει στις μονάδες Bluetooth να στέλνουν τα καθορισμένα δεδομένα στο δίκτυο ή να κλείνουν από συσκευές. Τα καθορισμένα δεδομένα είναι συχνά αυτά που συλλέγονται από τους αισθητήρες που είναι συνδεδεμένοι στους μικροελεγκτές. Έτσι, αυτή η καρφίτσα ξεκλειδώνει πραγματικά τις δυνατότητες μιας μονάδας Bluetooth. Κάθε φορά που θέλουμε να τοποθετήσουμε μια μονάδα Bluetooth σε μια απομακρυσμένη τοποθεσία για σκοπούς συλλογής δεδομένων, βασιζόμαστε σε αυτήν την καρφίτσα για να μας στέλνει τακτικά τα δεδομένα που συλλέγονται και τις επεξεργασμένες πληροφορίες.
Μονάδα Bluetooth που προσφέρεται από τη MOKOSMART
1) HZX
Τεχνικές προδιαγραφές
- Διαθέτει nRF51822qfaa ως ενσωματωμένο τσιπ. Ωστόσο, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το nRF51822qfac, εάν αυτό προτιμάτε.
- Αυτή η μονάδα Bluetooth Arduino έχει απόσταση επικοινωνίας περίπου 30 μέτρα.
- Έτσι, έχει εύρος συχνοτήτων 2.4 GHz
- Διαθέτει πολλαπλές συμβατές χωρητικότητες RAM. Έτσι, μπορείτε να επιλέξετε μνήμη RAM 16 kB, 32kB, ή 256 kB.
- Έτσι, μπορεί να λειτουργήσει άψογα εντός του εύρους θερμοκρασίας 40℃~ 85℃
- Διαθέτει γραμμικό επιταχυνσιόμετρο 3 αξόνων που απεικονίζει πολύ υψηλές επιδόσεις. Ωστόσο, καταναλώνει πολύ λίγη ενέργεια.
- Επιπροσθέτως, αυτή η μονάδα διαθέτει ενσωματωμένη κεραία.
- Διαθέτει RTC. Έτσι, είναι σε θέση να λειτουργήσει ως μετρητής χρόνου.
- Αυτή η μονάδα είναι εξαιρετικά ασφαλής και διαθέτει κρυπτογράφηση μέσω του AES HW.
- Διαθέτει δυνατότητα QDEC. Έτσι, αυτή η ενότητα μπορεί να αναπτυχθεί εύκολα.
Ηλεκτρολογικά Χαρακτηριστικά
- Έχει τάση λειτουργίας 2,0V ~ 3,6V για Εσωτερικό LDO.
- Για Εξωτερικό LDO, έχει τάση λειτουργίας 1,8V~3,6V.
- Μπορείτε να προγραμματίσετε την ισχύ εξόδου του εντός του εύρους των -20 προς την +4 dBm.
- Επιπροσθέτως, Διαθέτει PPI που είναι ανεξάρτητο από την CPU.
- Διαθέτει κεφαλίδα καρφίτσας επέκτασης για όλες τις εισόδους και τις εξόδους. Ωστόσο, P0.27 και P.026 αποτελούν ειδική εξαίρεση.
- Αυτή η ενότητα διαθέτει ειδικές ψηφιακές διεπαφές για το UART(CTS / RTS), SPI Master/Slave, και I2C.
- Μπορείτε να το ρυθμίσετε με 8/9/10 bit ADC. Έτσι, είναι απόλυτα συμβατό με τη σειρά NRF24L
2) Ενότητες MK02 nRF52832 και MK04 nRF52832 BLE
Τεχνικές προδιαγραφές
- Διαθέτει πομποδέκτη πολλαπλών πρωτοκόλλων που λειτουργεί στο 2.4 GHz
- Διαθέτει λειτουργία χαμηλής ενέργειας που του επιτρέπει να έχει ευαισθησία Bluetooth -96 dBm.
- Αυτή η μονάδα ήχου Bluetooth διαθέτει Ram 64 kB και Flash 512 kB.
- Υπάρχουν πάνω 30 Οι ακίδες εισόδου/εξόδου είναι όλες διαμορφώσιμες.
- Αυτή η μονάδα Bluetooth WIFI επιτρέπει την κρυπτογράφηση AES HW μέσω του EasyDMA.
- Αυτή η μονάδα BLE διαθέτει τον δικό της αισθητήρα θερμοκρασίας.
- Έχει διαστάσεις 21×13.8×0.8χιλ
- Αυτή η μονάδα Bluetooth χαμηλής ισχύος διαθέτει έως και πέντε χρονόμετρα 32-bit. Έτσι, Αυτά τα χρονόμετρα διαθέτουν τη δική τους λειτουργία μετρητή.
- Διαθέτει ετικέτα NFC-A που ενισχύει σημαντικά τη συνδεσιμότητα.
Ηλεκτρολογικά Χαρακτηριστικά
- Αυτό το Bluetooth 4.0 Η μονάδα έχει ρεύμα αιχμής από 5.3 mA στην ακίδα TX.
- Αυτή η μονάδα χαμηλής ενέργειας Bluetooth διαθέτει ρεύμα αιχμής 5.4 mA στον ακροδέκτη RX.
- Η μονάδα BLE διαθέτει το δικό της PPI.
- Αυτά έχουν 12-bit και 200 ksps ADC – 8 κανάλια με δυνατότητα διαμόρφωσης. Έτσι, μπορείτε επίσης να προγραμματίσετε το κέρδος τους.
- Παρέχει τάση στην περιοχή από 3,6V έως 1,7V
- Αυτή η μονάδα έχει μια διεπαφή που έχει μια κεραία μονής ακίδας.
3) ΜΚ10
Τεχνικές προδιαγραφές
- Έχει ευαισθησία -95dBm σε λειτουργία BLE.
- Έχει ευαισθησία -103dBm σε μεγάλη εμβέλεια.
- Αυτό το Bluetooth 5.0 Η μονάδα διαθέτει RSSI που έχει ανάλυση 1dB.
- Διαθέτει μνήμη RAM 256 kB και Flash 1MB.
- Η ασφάλειά του επιταχύνεται από το HW.
- Διαθέτει πολλαπλούς συν-επεξεργαστές 128-bit που περιλαμβάνουν AAR, ΕΚΤ, CCM, και AES.
- Αυτή η μονάδα BLE διαθέτει ελεγκτή USB2.0.
- Έχει γύρω 48 I/O pins.
- Οι διαστάσεις του είναι 30,0×20.0x0,8 mm.
- Διαθέτει εσωτερικό ταλαντωτή 64MHz που επιτρέπει γρήγορη αφύπνιση.
Ηλεκτρολογικά Χαρακτηριστικά
- Η ακίδα Tx έχει +8dBm ισχύος.
- Είναι συμβατό με nRF24L, nRF52, nRF24AP, και σειρά nRF24L.
- Μπορείτε να προγραμματίσετε την έξοδό του από -20dB έως +8dBm.
- Αυτό προσφέρει ένα αρκετά ευέλικτο σύστημα διαχείρισης ενέργειας.
- Παρέχει τάση στην περιοχή από 5,5V έως 1,7V
- Για εξωτερικά εξαρτήματα, Ρυθμίζει την παροχή ρεύματος από 3,3V σε 1,8V.
Η λειτουργία της μονάδας Bluetooth
1) Συνδεσιμότητα μεταξύ συσκευών
Χρησιμοποιούμε κυρίως μια μονάδα BLE στα έργα μας στο Arduino όταν θέλουμε το έργο μας να επικοινωνεί με τις συσκευές γύρω από αυτό. Έτσι, μπορείτε να πείτε ότι ο πρωταρχικός σκοπός μιας μονάδας Bluetooth είναι να ενσταλάξει τη συνδεσιμότητα στο έργο του μικροελεγκτή. Ως εκ τούτου, μόλις το έργο μας μπορέσει να επικοινωνήσει με τις συσκευές γύρω από αυτό, τότε μπορούμε να προχωρήσουμε σε περαιτέρω εξελίξεις.
2) Συλλογή και Διαβίβαση Δεδομένων
Ένας από τους κύριους λόγους για την ανάπτυξη έργων IoT είναι η συλλογή δεδομένων. Μερικά παραδείγματα είναι η παρακολούθηση της θερμοκρασίας, πίεση, υγρασία, και τα λοιπά. Έτσι, μόλις οι αισθητήρες στο έργο μας IoT συλλέξουν τα δεδομένα, χρειαζόμαστε να μας το στείλουν. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούμε μια μονάδα BLE που επιτρέπει στον μικροελεγκτή να μεταδίδει αποτελεσματικά τα δεδομένα που συλλέγονται.
3) Αυτοματοποίηση
Ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους αναπτύσσουμε και αναπτύσσουμε έργα IoT μέσω μικροελεγκτών είναι ότι αναζητούμε αυτοματισμό. Έτσι, Η αυτοματοποίηση είναι η έννοια όπου οι εργασίες ρουτίνας εκτελούνται αυτόματα μέσω της βοήθειας της τεχνολογίας. Για παράδειγμα, ηχώντας συναγερμό κάθε φορά που υπάρχει φωτιά ή αδειάζοντας ένα δοχείο αερίου όταν η πίεση είναι πολύ υψηλή. Ως εκ τούτου, Ο αυτοματισμός είναι ιδιαίτερα προτιμότερος σε βιομηχανικές εφαρμογές IoT. Ωστόσο, δεν μπορούμε να επιτύχουμε αυτοματισμό χωρίς να αξιοποιήσουμε τις δυνατότητες μιας μονάδας BLE. Ως εκ τούτου, μια μονάδα BLE επιτρέπει στους μικροελεγκτές να στέλνουν οδηγίες σε σχετικά μηχανικά συστήματα μέσω της βοήθειας σημάτων Bluetooth.
4) Τηλεχειριστήριο
Ο έλεγχος αντικειμένων μακριά από εμάς είναι γνωστός ως τηλεχειριστήριο. Ωστόσο, μπορούμε να τα πετύχουμε μόνο με τη βοήθεια μιας ενότητας BLE. Ως εκ τούτου, μια μονάδα BLE μας δίνει τη δυνατότητα να στέλνουμε σχετικές εντολές στα μακρινά ηλεκτρονικά αντικείμενα. Ως εκ τούτου, με αυτόν τον τρόπο δεν χρειάζεται να καταβάλουμε μεγάλη προσπάθεια, και όμως μπορούμε εύκολα να εκτελέσουμε την ίδια εργασία από απόσταση.
Εφαρμογές της μονάδας Bluetooth
1) Ρομποτική
Η μεγαλύτερη εφαρμογή μιας ενότητας BLE είναι στον τομέα της ρομποτικής. Ως εκ τούτου, μπορούμε να ελέγξουμε την κίνηση και τις ενέργειες ενός ρομπότ χρησιμοποιώντας τις δυνατότητές του Bluetooth. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούμε το Arduino για την κατασκευή του ρομπότ και στη συνέχεια ενσωματώνουμε τη μονάδα Bluetooth μαζί του. Έτσι, μπορούμε στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουμε μια αποκλειστική εφαρμογή για να ελέγξουμε τον τρόπο με τον οποίο κινείται το ρομπότ. Επιπροσθέτως, μπορούμε επίσης να ελέγξουμε τι κάνει το ρομπότ, εφόσον βρισκόμαστε εντός της εμβέλειας του Bluetooth.
2) Ασφάλεια
Κάθε έξυπνη συσκευή είναι ενεργοποιημένη με Bluetooth αυτές τις μέρες. Και κάθε συσκευή έχει ένα μοναδικό αναγνωριστικό Bluetooth. Έτσι, μπορούμε να εκμεταλλευτούμε αυτή τη δυνατότητα για τους σκοπούς των εφαρμογών ασφαλείας. Για παράδειγμα, θέλουμε να εξασφαλίσουμε την είσοδο σε ένα συγκεκριμένο σπίτι. Για το σκοπό αυτό, θα δημιουργήσουμε έναν επικυρωτή χρησιμοποιώντας το Arduino και μια μονάδα BLE. Έτσι, στη συνέχεια θα το εγκαταστήσουμε κοντά στην πύλη εισόδου. Έτσι, όταν ένα άτομο προσπαθεί να μπει στο σπίτι, το εργαλείο επικύρωσης θα σαρώσει το αναγνωριστικό Bluetooth του smartphone αυτού του ατόμου. Ως εκ τούτου, εάν το αναγνωριστικό αναγνωριστεί ως εξουσιοδοτημένο πρόσωπο, τότε θα του επιτραπεί η είσοδος. Ωστόσο, Εάν το αναγνωριστικό δεν αναγνωρίζεται, τότε ο επικυρωτής θα ειδοποιήσει τους κατοίκους του σπιτιού.
3) Διαχείριση και παρακολούθηση περιουσιακών στοιχείων
Οι μεγάλες αποθήκες και τα πολυκαταστήματα συχνά δυσκολεύονται να παρακολουθήσουν το απόθεμά τους. Έτσι, τα κύρια προβλήματα είναι ότι το μέγεθος του καταστήματος είναι πολύ μεγάλο και η χειρωνακτική εργασία δεν επαρκεί για να ψάξετε ολόκληρο το κατάστημα εάν ένα αντικείμενο χαθεί. Αυτό είναι όπου μια μονάδα BLE μπορεί να είναι χρήσιμη. Έτσι, μπορούμε να επισυνάψουμε beacons με ένα σημαντικό απόθεμα. Και μια κεντρική μονάδα Bluetooth θα δημιουργήσει ασφαλή επικοινωνία με κάθε beacon. Έτσι, Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτόν τον σύνδεσμο για να τριγωνίσουμε τη θέση του αποθέματός μας και να το βρούμε εύκολα εάν είναι λάθος.
Πώς να χρησιμοποιήσετε μια μονάδα Bluetooth?
Εάν είστε εξοικειωμένοι με μικροελεγκτές όπως ένα Arduino τότε είναι αρκετά απλό. Ως εκ τούτου, Ακολουθεί ένας οδηγός βήμα προς βήμα για τη χρήση μιας μονάδας Bluetooth.
1) Συνδέστε τη μονάδα Bluetooth με το Arduino
Όπως έχουμε συζητήσει νωρίτερα, Οι μονάδες Bluetooth έχουν τέσσερις ακίδες. Έτσι, πρέπει να συνδέσετε κάθε μία από αυτές τις ακίδες σε ένα αντίστοιχο στοιχείο του Arduino.
- Η ακίδα RX της μονάδας BLE συνδέεται με την ακίδα RX του Adriano
- Η ακίδα TX της μονάδας BLE συνδέεται με την ακίδα TX του Adriano
- Συνδέστε μια μπαταρία 5V στον ακροδέκτη VCC της μονάδας Bluetooth
- Η ακίδα GND της μονάδας BLE συνδέεται με την ακίδα GND του Adriano
2) Βάλτε τις οδηγίες σε μορφή κωδικού
Το Arduino έχει τη δική του γλώσσα και IDE. Έτσι, τυχόν οδηγίες που θέλετε να δώσετε στη μονάδα Bluetooth, πρέπει να τα μετατρέψετε με τη μορφή κώδικα Arduino.
3) Ανεβάστε τις οδηγίες (Κώδικας) στο Arduino
Στη συνέχεια, πρέπει να ανεβάσετε τον κωδικό στο Arduino χρησιμοποιώντας την αποκλειστική θύρα USB. Έτσι, τώρα η μονάδα Bluetooth είναι ενεργή και έτοιμη για χρήση.
4) Ανάπτυξη της μονάδας Bluetooth
Τώρα μπορείτε να αναπτύξετε τη μονάδα BLE μαζί με το Arduino στην επιλεγμένη εφαρμογή IoT.
Λειτουργία καλωδίωσης
Σύνδεση με RJ25
Η μονάδα BLE έχει συχνά γκρι ή μπλε αναγνωριστικό. Ως εκ τούτου, όταν χρησιμοποιούμε RJ25, πρέπει να συνδέσουμε τη θύρα με γκρι ή μπλε αναγνωριστικό στο Makeblock Orion.
Σύνδεση με καλώδιο Dupont
Όταν χρησιμοποιούμε το καλώδιο Dupont για να δημιουργήσουμε μια σύνδεση μεταξύ της πλακέτας Arduino και της μονάδας Bluetooth, τότε πρέπει να συνδέσουμε την ψηφιακή θύρα 0 και 1 με τις ακίδες RX και TX.
Οδηγός προγραμματισμού
Για οδηγίες τροφοδοσίας στη μονάδα Bluetooth, πρέπει να τα μετατρέψουμε σε κώδικα χρησιμοποιώντας τη γλώσσα Arduino. Όπως όλοι γνωρίζουμε ότι κάθε γλώσσα προγραμματισμού έχει κάποιες αποκλειστικές βιβλιοθήκες, ως εκ τούτου, Το Arduino έχει τις δικές του ειδικές βιβλιοθήκες. Έτσι, όταν χρησιμοποιείτε τη μονάδα BLE, τότε θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε το Makeblock-Library-master. Έτσι, συνιστούμε ιδιαίτερα να δοκιμάσετε διεξοδικά τον κωδικό σας και τον τρόπο με τον οποίο η μονάδα Bluetooth ανταποκρίνεται σε αυτόν προτού τον αναπτύξετε πραγματικά. Το Arduino έχει ένα δικό του IDE που έχει ενσωματωμένες δυνατότητες εντοπισμού σφαλμάτων. Ως εκ τούτου, μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε για να βελτιστοποιήσετε την απόδοση του κώδικά σας.
