Utilisation efficace d'un module Bluetooth

La plupart des ingénieurs rencontrent souvent des difficultés pour gérer la connectivité de leurs projets. Un module Bluetooth peut pourtant facilement résoudre ce problème. C'est pourquoi les experts en automatisation et les passionnés d'IoT privilégient les microcontrôleurs comme Arduino ou Raspberry Pi pour leurs projets. Ces microcontrôleurs ne peuvent donc pas communiquer avec d'autres appareils sans connectivité. Cette connectivité leur est donc souvent fournie via un module Bluetooth.

Les modules Bluetooth sont compacts, ce qui facilite leur intégration dans nos projets Arduino et autres microcontrôleurs. Comme son nom l'indique, ce module communique avec les appareils environnants grâce à la technologie Bluetooth. Il ouvre ainsi de nouvelles possibilités, du simple transfert de données à la télécommande.

Brochage et description des broches du module Bluetooth

Les modules Bluetooth classiques sont constitués de quatre broches de base. Leurs noms et fonctions respectives sont donc décrits ci-dessous.

1) GND

Cette broche sert essentiellement à fournir la masse du circuit. La mise à la terre est donc un concept essentiel en électronique, et sans elle, aucun appareil électronique ne peut fonctionner correctement. Cette broche est donc un élément crucial d'un module BLE.

2) VCC

Cette broche sert à alimenter le module BLE. Elle constitue donc le point central permettant au module Bluetooth d'absorber l'énergie nécessaire. Par conséquent, VCC est de loin la broche la plus importante de tout module Bluetooth.

3) RX

Cette broche sert principalement à recevoir les données spécifiées du nœud réseau spécifié ou d'un appareil à proximité. Elle permet ainsi de recevoir les instructions ou informations souhaitées d'autres appareils au sein d'un réseau Bluetooth, voire du réseau lui-même. Elle constitue ainsi la base de l'utilisation du module BLE pour les déploiements IoT.

4) TX

Cette broche permet aux modules Bluetooth d'envoyer les données souhaitées au réseau ou aux appareils à proximité. Ces données sont souvent collectées par les capteurs connectés aux microcontrôleurs. Cette broche exploite ainsi pleinement le potentiel d'un module Bluetooth. Lorsqu'un module Bluetooth est placé à distance pour collecter des données, cette broche lui permet de transmettre régulièrement les données collectées et les informations traitées.

Module Bluetooth proposé par MOKOSMART

1) HZX

Spécifications techniques

1. Il intègre la puce nRF51822qfaa. Vous pouvez également utiliser la puce nRF51822qfac si vous le souhaitez.
2. Ce module Bluetooth Arduino a une distance de communication d'environ 30 mètres.
3. Il a donc une gamme de fréquences de 2.4 GHz
4. Il dispose de plusieurs capacités de RAM compatibles. Vous pouvez donc opter pour une RAM de 16 Ko, 32 Ko ou 256 Ko.
5. Ainsi, il peut fonctionner parfaitement dans une plage de température de 40℃ à 85℃
6. Il est équipé d'un accéléromètre linéaire à 3 axes offrant des performances très élevées, tout en consommant très peu d'énergie.
7. De plus, ce module dispose d'une antenne embarquée.
8. Il est équipé d'un RTC, ce qui lui permet de faire office de compteur de temps.
9. Ce module est hautement sécurisé et dispose d'un cryptage via AES HW.
10. Doté d'une fonction QDEC, ce module est facilement déployable.

Caractéristiques électriques

1. Il a une tension de fonctionnement de 2.0 V ~ 3.6 V pour le LDO interne.
2. Pour le LDO externe, il a une tension de fonctionnement de 1.8 V à 3.6 V.
3. Vous pouvez programmer sa puissance de sortie dans la plage de -20 à +4 dBm.
4. De plus, il dispose d'un PPI indépendant du CPU.
5. Il dispose d'un connecteur d'extension pour toutes les entrées et sorties. Cependant, P0.27 et P.026 constituent une exception.
6. Ce module dispose d'interfaces numériques spéciales pour UART (CTS/RTS), SPI Master/Slave et I2C.
7. Vous pouvez le configurer avec un convertisseur analogique-numérique (CAN) 8/9/10 bits. Il est donc entièrement compatible avec la série NRF24L.

 2) Modules BLE MK02 nRF52832 et MK04 nRF52832

Spécifications techniques

1. Il dispose d'un émetteur-récepteur multiprotocole fonctionnant à 2.4 GHz
2. Il dispose d'un mode basse consommation qui lui permet d'avoir une sensibilité Bluetooth de -96 dBm.
3. Ce module audio Bluetooth dispose d'une mémoire RAM de 64 Ko et d'une mémoire Flash de 512 Ko.
4. Il y a plus de 30 broches d'E/S, toutes configurables.
5. Ce module WIFI Bluetooth permet le cryptage AES HW via EasyDMA.
6. Ce module BLE dispose de son propre capteur de température.
7. Ses dimensions sont de 21 × 13.8 × 0.8 mm
8. Ce module Bluetooth basse consommation dispose de cinq temporisateurs 32 bits maximum. Ces temporisateurs disposent donc de leur propre mode compteur.
9. Il dispose d'une étiquette NFC-A qui améliore considérablement la connectivité.

Caractéristiques électriques

1. Ce module Bluetooth 4.0 a un courant de crête de 5.3 mA dans la broche TX.
2. Ce module Bluetooth basse consommation présente un courant de crête de 5.4 mA dans la broche RX.
3. Le module BLE dispose de son propre PPI.
4. Ces convertisseurs sont dotés d'un CAN 12 bits et 200 kéch./s, soit 8 canaux configurables. Leur gain est donc programmable.
5. Il fournit une tension comprise entre 3.6 V et 1.7 V
6. Ce module dispose d'une interface dotée d'une antenne à une seule broche.

 3) MK10

Spécifications techniques

1. Il a une sensibilité de -95 dBm en mode BLE.
2. Il a une sensibilité de -103 dBm sur la longue portée.
3. Ce module Bluetooth 5.0 dispose d'un RSSI qui a une résolution de 1 dB.
4. Il dispose d'une RAM de 256 Ko et d'un Flash de 1 Mo.
5. Sa sécurité est accélérée par le matériel.
6. Il dispose de plusieurs coprocesseurs 128 bits, notamment AAR, ECB, CCM et AES.
7. Ce module BLE dispose d'un contrôleur USB2.0.
8. Il dispose d'environ 48 broches d'E/S.
9. Ses dimensions sont 30.0×20.0x0.8mm.
10. Il dispose d'un oscillateur interne de 64 MHz qui permet un réveil rapide.

Caractéristiques électriques

1. La broche Tx a une puissance de +8 dBm.
2. Il est compatible avec les séries nRF24L, nRF52, nRF24AP et nRF24L.
3. Vous pouvez programmer sa sortie de -20 dB à +8 dBm.
4. Cela offre un système de gestion de l’énergie assez flexible.
5. Il fournit une tension comprise entre 5,5 V et 1.7 V
6. Pour les composants externes, il régule l'alimentation de 3.3 V à 1.8 V.

La fonction du module Bluetooth

1) Connectivité inter-appareils

Nous utilisons principalement un module BLE dans nos projets Arduino pour permettre à notre projet de communiquer avec les appareils qui l'entourent. On peut donc dire que l'objectif principal d'un module Bluetooth est d'intégrer la connectivité au projet de microcontrôleur. Ainsi, une fois notre projet capable de communiquer avec les appareils qui l'entourent, nous pouvons passer à d'autres développements.

2) Collecte et transmission des données

L'une des principales raisons du déploiement de projets IoT est la collecte de données. La surveillance de la température, de la pression, de l'humidité, etc. en est un exemple. Une fois les données collectées par les capteurs de notre projet IoT, nous devons les leur transmettre. Pour cela, nous utilisons un module BLE qui permet au microcontrôleur de transmettre efficacement les données collectées.

3) Automatisation

L'une des principales raisons pour lesquelles nous développons et déployons des projets IoT utilisant des microcontrôleurs est notre recherche d'automatisation. L'automatisation consiste à automatiser des tâches routinières grâce à la technologie. Par exemple, déclencher une alarme en cas d'incendie ou vider un réservoir de gaz lorsque la pression est trop élevée. L'automatisation est donc fortement recommandée dans les applications IoT industrielles. Cependant, l'automatisation est impossible sans exploiter les capacités d'un module BLE. Ce dernier permet aux microcontrôleurs d'envoyer des instructions aux systèmes mécaniques concernés via des signaux Bluetooth.

4) Télécommande

Le contrôle d'objets éloignés est appelé télécommande. Cependant, ce contrôle ne peut être réalisé qu'avec un module BLE. Ce dernier permet d'envoyer des commandes pertinentes aux objets électroniques distants. Ainsi, nous n'avons pas besoin de fournir beaucoup d'efforts, tout en réalisant facilement la même tâche à distance.

Applications du module Bluetooth

1) Robotique

L'application la plus répandue d'un module BLE se situe dans le domaine de la robotique. Il est ainsi possible de contrôler les mouvements et les actions d'un robot grâce à ses capacités Bluetooth. Pour cela, nous utilisons Arduino pour construire le robot, puis nous y intégrons le module Bluetooth. Nous pouvons ensuite utiliser une application dédiée pour contrôler ses déplacements. De plus, nous pouvons contrôler ses actions tant que nous sommes à portée Bluetooth.

2) Sécurité

De nos jours, tous les appareils intelligents sont compatibles Bluetooth. Chaque appareil possède un identifiant Bluetooth unique. Nous pouvons donc exploiter cette fonctionnalité pour des applications de sécurité. Par exemple, nous souhaitons sécuriser l'entrée d'une maison. Pour cela, nous allons construire un validateur utilisant Arduino et un module BLE. Nous l'installerons ensuite près du portail. Ainsi, lorsqu'une personne tente d'entrer dans la maison, le validateur scanne l'identifiant Bluetooth de son smartphone. Ainsi, si l'identifiant est reconnu comme une personne autorisée, elle sera autorisée à entrer. En revanche, s'il n'est pas reconnu, le validateur alertera les occupants de la maison.

3) Gestion et suivi des actifs

Les grands entrepôts et les grands magasins ont souvent du mal à suivre leurs stocks. Les principaux problèmes sont la taille excessive du magasin et l'insuffisance de la main-d'œuvre pour effectuer une recherche complète en cas de perte d'un article. C'est là qu'un module BLE s'avère utile. Il permet de connecter des balises à un stock important. Un module Bluetooth central établit une communication sécurisée avec chaque balise. Cette liaison permet de trianguler l'emplacement de notre stock et de le retrouver facilement en cas de perte.

Comment utiliser un module Bluetooth ?

Si vous connaissez les microcontrôleurs comme l'Arduino, l'utilisation d'un module Bluetooth est relativement simple. Voici donc un guide étape par étape pour l'utiliser.

1) Connectez le module Bluetooth à Arduino

Comme indiqué précédemment, les modules Bluetooth possèdent quatre broches. Il faut donc connecter chacune d'elles à un composant spécifique de l'Arduino.

• La broche RX du module BLE est connectée à la broche RX de l'Adriano
• La broche TX du module BLE est connectée à la broche TX de l'Adriano
• Connectez une batterie 5V à la broche VCC du module Bluetooth
• La broche GND du module BLE est connectée à la broche GND de l'Adriano

2) Mettre les instructions sous forme de code

Arduino possède son propre langage et son propre IDE. Ainsi, toute instruction que vous souhaitez transmettre au module Bluetooth doit être convertie en code Arduino.

3) Téléchargez les instructions (code) sur l'Arduino

Il vous suffit ensuite de télécharger le code sur l'Arduino via le port USB dédié. Le module Bluetooth est alors actif et prêt à l'emploi.

4) Déploiement du module Bluetooth

Vous pouvez désormais déployer le module BLE avec l'Arduino sur l'application IoT de votre choix.

Mode de câblage

Connexion avec RJ25

Le module BLE possède souvent un identifiant gris ou bleu. Par conséquent, si vous utilisez un port RJ25, vous devez connecter le port avec cet identifiant sur Makeblock Orion.

Connexion avec fil Dupont

Lorsque nous utilisons le fil Dupont pour établir une connexion entre la carte Arduino et le module Bluetooth, nous devons connecter les ports numériques 0 et 1 avec les broches RX et TX.

Guide de programmation

Pour alimenter le module Bluetooth en instructions, nous devons les convertir en code en utilisant le langage Arduino. Comme chaque langage de programmation possède des bibliothèques dédiées, Arduino possède ses propres bibliothèques. Ainsi, lorsque vous utilisez le module BLE, utilisez Makeblock-Library-master. Nous vous recommandons donc vivement de tester minutieusement votre code et la façon dont le module Bluetooth y répond avant de le déployer. Arduino possède son propre IDE avec des fonctionnalités de débogage intégrées. Vous pouvez donc les utiliser pour optimiser les performances de votre code.