Utilizzo efficace di un modulo Bluetooth

La maggior parte degli ingegneri incontra spesso difficoltà nella connettività dei propri progetti, tuttavia un modulo Bluetooth può facilmente risolvere questo problema. Per questo motivo, gli esperti di automazione e gli appassionati di IoT amano costruire i propri progetti basandosi su microcontrollori come Arduino o Raspberry Pi. Di conseguenza, questi microcontrollori non sono in grado di comunicare con altri dispositivi a meno che non vengano dotati di connettività. Per questo motivo, questa connettività viene spesso fornita tramite un modulo Bluetooth.

I moduli Bluetooth sono di piccole dimensioni. Pertanto, possiamo integrarli facilmente nei nostri progetti Arduino e in altri microcontrollori. E come suggerisce il nome, questo modulo comunica con i dispositivi circostanti utilizzando la tecnologia Bluetooth. Questo apre una gamma completamente nuova di possibilità, dal semplice trasferimento dati al controllo remoto.

Pinout e descrizione dei pin del modulo Bluetooth

I moduli Bluetooth tipici sono costituiti da quattro pin di base. Di seguito sono descritti i loro nomi e le rispettive funzioni.

1) Terra

Questo pin serve essenzialmente a fornire la massa per il circuito. Quindi, fornire una massa è un concetto essenziale nell'ingegneria elettronica e senza di essa, nessun dispositivo elettronico può funzionare correttamente. Pertanto, questo pin è un elemento cruciale di un modulo BLE.

2) VCC

Utilizziamo questo pin per alimentare il modulo BLE. Quindi, questo è il punto cardine che consente al modulo Bluetooth di assorbire l'energia necessaria. Pertanto, VCC è di gran lunga il pin più importante in qualsiasi modulo Bluetooth.

3) RX

Questo pin funziona principalmente per ricevere qualsiasi dato designato dal nodo di rete specificato o da un dispositivo nelle vicinanze. Quindi, utilizziamo questo pin per ricevere le istruzioni o le informazioni desiderate da altri dispositivi all'interno di una rete Bluetooth o dalla rete stessa. Pertanto, questo pin costituisce la base per l'utilizzo del modulo BLE nelle implementazioni IoT.

4) TX

Questo pin consente ai moduli Bluetooth di inviare i dati designati alla rete o ai dispositivi nelle vicinanze. I dati designati sono spesso quelli raccolti dai sensori collegati ai microcontrollori. Quindi, questo pin libera davvero il potenziale di un modulo Bluetooth. Ogni volta che vogliamo posizionare un modulo Bluetooth in una posizione remota per raccogliere dati, facciamo affidamento su questo pin per ricevere regolarmente i dati raccolti e le informazioni elaborate.

Modulo Bluetooth offerto da MOKOSMART

1) HZX

Specifiche tecniche

1. È dotato di nRF51822qfaa come chip integrato. Tuttavia, è possibile utilizzare anche nRF51822qfac, se si preferisce.
2. Questo modulo Bluetooth Arduino ha una distanza di comunicazione di circa 30 metri.
3. Quindi, ha una gamma di frequenza di 2.4 GHz
4. Offre diverse capacità di RAM compatibili. Puoi quindi optare per una RAM da 16 kB, 32 kB o 256 kB.
5. Quindi, può funzionare senza problemi nell'intervallo di temperatura da 40℃ a 85℃
6. È dotato di un accelerometro lineare a 3 assi che mostra prestazioni molto elevate, pur consumando pochissima energia.
7. Inoltre, questo modulo è dotato di un'antenna integrata.
8. Ha un RTC. Quindi può fungere da contatore del tempo.
9. Questo modulo è altamente sicuro e dispone di crittografia tramite AES HW.
10. Ha la funzionalità QDEC. Quindi, questo modulo è facilmente implementabile.

Caratteristiche elettriche

1. Ha una tensione operativa di 2.0 V ~ 3.6 V per LDO interno.
2. Per l'LDO esterno, la tensione operativa è di 1.8 V~3.6 V.
3. È possibile programmare la potenza di uscita nell'intervallo da -20 a +4 dBm.
4. Inoltre, è dotato di un PPI indipendente dalla CPU.
5. Dispone di un connettore di espansione per tutti gli ingressi e le uscite. Tuttavia, P0.27 e P.026 costituiscono un'eccezione.
6. Questo modulo è dotato di interfacce digitali speciali per UART (CTS/RTS), SPI Master/Slave e I2C.
7. È possibile configurarlo con ADC a 8/9/10 bit. Pertanto, è completamente compatibile con la serie NRF24L.

 2) Moduli BLE MK02 nRF52832 e MK04 nRF52832

Specifiche tecniche

1. Ha un trasmettitore/ricevitore multiprotocollo che opera a 2.4 GHz
2. Dispone di una modalità a basso consumo energetico che gli consente di avere una sensibilità Bluetooth di -96 dBm.
3. Questo modulo audio Bluetooth è dotato di una RAM da 64 kB e di una Flash da 512 kB.
4. Sono presenti oltre 30 pin I/O, tutti configurabili.
5. Questo modulo WIFI Bluetooth consente la crittografia HW AES tramite EasyDMA.
6. Questo modulo BLE è dotato di un proprio sensore di temperatura.
7. Ha dimensioni di 21×13.8×0.8 mm
8. Questo modulo Bluetooth a basso consumo è dotato di fino a cinque timer a 32 bit. Questi timer dispongono quindi di una propria modalità contatore.
9. È dotato di un tag NFC-A che potenzia notevolmente la connettività.

Caratteristiche elettriche

1. Questo modulo Bluetooth 4.0 ha una corrente di picco di 5.3 mA nel pin TX.
2. Questo modulo Bluetooth a basso consumo energetico è dotato di una corrente di picco di 5.4 mA sul pin RX.
3. Il modulo BLE è dotato di un proprio PPI.
4. Hanno un convertitore analogico-digitale a 12 bit e 200 ksps, 8 canali configurabili. È quindi possibile programmarne anche il guadagno.
5. Fornisce una tensione compresa tra 3.6 V e 1.7 V
6. Questo modulo ha un'interfaccia dotata di un'antenna a pin singolo.

 3) MK10

Specifiche tecniche

1. Ha una sensibilità di -95 dBm in modalità BLE.
2. Ha una sensibilità di -103 dBm a lungo raggio.
3. Questo modulo Bluetooth 5.0 è dotato di RSSI con una risoluzione di 1 dB.
4. Ha una RAM da 256 kB e una Flash da 1 MB.
5. La sua sicurezza è accelerata dall'HW.
6. Dispone di più coprocessori a 128 bit, tra cui AAR, ECB, CCM e AES.
7. Questo modulo BLE è dotato di un controller USB2.0.
8. Ha circa 48 pin I/O.
9. Le sue dimensioni sono 30.0×20.0x0.8mm.
10. È dotato di un oscillatore interno da 64 MHz che consente una rapida riattivazione.

Caratteristiche elettriche

1. Il pin Tx ha +8dBm di potenza.
2. È compatibile con le serie nRF24L, nRF52, nRF24AP e nRF24L.
3. È possibile programmarne l'uscita da -20 dB a +8 dBm.
4. Ciò offre un sistema di gestione dell'alimentazione piuttosto flessibile.
5. Fornisce una tensione compresa tra 5,5 V e 1.7 V
6. Per i componenti esterni, regola l'alimentazione da 3.3 V a 1.8 V.

La funzione del modulo Bluetooth

1) Connettività tra dispositivi

Utilizziamo principalmente un modulo BLE nei nostri progetti Arduino quando vogliamo che il nostro progetto comunichi con i dispositivi circostanti. Quindi, si può dire che lo scopo principale di un modulo Bluetooth è quello di infondere connettività nel progetto del microcontrollore. Pertanto, una volta che il nostro progetto è in grado di comunicare con i dispositivi circostanti, possiamo procedere con ulteriori sviluppi.

2) Raccolta e trasmissione dei dati

Uno dei principali motivi per implementare progetti IoT è la raccolta di dati. Alcuni esempi includono il monitoraggio di temperatura, pressione, umidità, ecc. Quindi, una volta che i sensori del nostro progetto IoT raccolgono i dati, abbiamo bisogno che ce li trasmettano. A questo scopo, utilizziamo un modulo BLE che consente al microcontrollore di trasmettere efficacemente i dati raccolti.

3) Automazione

Uno dei motivi principali per cui sviluppiamo e implementiamo progetti IoT tramite microcontrollori è la nostra ricerca dell'automazione. L'automazione è quindi il concetto in cui le attività di routine vengono eseguite automaticamente grazie all'ausilio della tecnologia. Ad esempio, far suonare un allarme in caso di incendio o svuotare un contenitore di gas quando la pressione è troppo alta. Pertanto, l'automazione è decisamente preferibile nelle applicazioni IoT industriali. Tuttavia, non è possibile raggiungere l'automazione senza sfruttare le capacità di un modulo BLE. Un modulo BLE consente quindi ai microcontrollori di inviare istruzioni ai sistemi meccanici interessati tramite segnali Bluetooth.

4) Telecomando

Controllare oggetti lontani da noi è noto come telecomando. Tuttavia, possiamo farlo solo con l'aiuto di un modulo BLE. Pertanto, un modulo BLE ci permette di inviare comandi pertinenti a oggetti elettronici distanti. In questo modo, non dobbiamo compiere grandi sforzi, ma siamo comunque in grado di eseguire facilmente la stessa operazione a distanza.

Applicazioni del modulo Bluetooth

1) Robotica

L'applicazione principale di un modulo BLE è nel campo della robotica. Possiamo quindi controllare i movimenti e le azioni di un robot sfruttando le sue funzionalità Bluetooth. A questo scopo, utilizziamo Arduino per costruire il robot e poi integriamo il modulo Bluetooth. In questo modo, possiamo utilizzare un'app dedicata per controllare i movimenti del robot. Inoltre, possiamo anche controllare le azioni del robot finché ci troviamo nel raggio d'azione del Bluetooth.

2) Sicurezza

Oggigiorno, ogni dispositivo intelligente è dotato di Bluetooth. E ogni dispositivo ha un identificativo Bluetooth univoco. Possiamo quindi sfruttare questa funzionalità per applicazioni di sicurezza. Ad esempio, se vogliamo proteggere l'ingresso di una determinata abitazione, realizzeremo un validatore utilizzando Arduino e un modulo BLE. Lo installeremo quindi vicino al cancello d'ingresso. In questo modo, quando una persona tenta di entrare in casa, il validatore leggerà l'identificativo Bluetooth dello smartphone di quella persona. Quindi, se l'identificativo viene riconosciuto come una persona autorizzata, le sarà consentito l'ingresso. Tuttavia, se l'identificativo non viene riconosciuto, il validatore avviserà gli abitanti dell'abitazione.

3) Gestione e monitoraggio delle risorse

Grandi magazzini e grandi magazzini spesso faticano a tenere traccia del proprio inventario. I problemi principali sono quindi le dimensioni eccessive del magazzino e la mancanza di manodopera per effettuare ricerche in tutto il negozio in caso di smarrimento di un articolo. È qui che un modulo BLE può rivelarsi utile. Possiamo quindi collegare dei beacon a un inventario importante. Un modulo Bluetooth centrale stabilirà una comunicazione sicura con ciascun beacon. Possiamo quindi utilizzare questo collegamento per triangolare la posizione del nostro inventario e trovarlo facilmente in caso di smarrimento.

Come utilizzare un modulo Bluetooth?

Se hai familiarità con i microcontrollori come Arduino, è abbastanza semplice. Pertanto, ecco una guida passo passo all'utilizzo di un modulo Bluetooth.

1) Collegare il modulo Bluetooth con Arduino

Come abbiamo già detto, i moduli Bluetooth hanno quattro pin. Quindi, è necessario collegare ciascuno di questi pin a un componente corrispondente di Arduino.

• Il pin RX del modulo BLE è collegato al pin RX dell'Adriano
• Il pin TX del modulo BLE è collegato al pin TX dell'Adriano
• Collegare una batteria da 5 V al pin VCC del modulo Bluetooth
• Il pin GND del modulo BLE è collegato al pin GND dell'Adriano

2) Inserire le istruzioni sotto forma di codice

Arduino ha un proprio linguaggio e un proprio IDE. Quindi, qualsiasi istruzione si voglia dare al modulo Bluetooth, è necessario convertirla in codice Arduino.

3) Carica le istruzioni (codice) sull'Arduino

Quindi bisogna caricare il codice su Arduino utilizzando la porta USB dedicata. A questo punto, il modulo Bluetooth è attivo e pronto all'uso.

4) Distribuzione del modulo Bluetooth

Ora puoi distribuire il modulo BLE insieme ad Arduino all'applicazione IoT scelta.

Modalità di cablaggio

Collegamento con RJ25

Il modulo BLE ha spesso un ID grigio o blu. Pertanto, quando utilizziamo RJ25, dobbiamo collegare la porta con ID grigio o blu su Makeblock Orion.

Collegamento con filo Dupont

Quando utilizziamo il filo Dupont per stabilire una connessione tra la scheda Arduino e il modulo Bluetooth, dobbiamo collegare le porte digitali 0 e 1 con i pin RX e TX.

Guida alla programmazione

Per immettere le istruzioni nel modulo Bluetooth, è necessario convertirle in codice utilizzando il linguaggio Arduino. Come tutti sappiamo, ogni linguaggio di programmazione ha librerie dedicate, quindi Arduino ha le sue librerie specifiche. Pertanto, quando si utilizza il modulo BLE, è consigliabile utilizzare la libreria Makeblock-Library-master. Consigliamo vivamente di testare attentamente il codice e il modo in cui il modulo Bluetooth risponde prima di implementarlo. Arduino dispone di un IDE proprietario con funzionalità di debug integrate. Pertanto, è possibile utilizzarle per ottimizzare le prestazioni del codice.