СХЕМА УСТРОЙСТВА BLUETOOTH
Словом Bluetooth – называют технологию передачи данных по радиоканалу на небольшом расстоянии в несколько метров, для связи мобильных телефонов, компьютеров и других цифровых устройств. Интерфейс Bluetooth отличается низким уровнем энергопотребления и невысокой стоимостью. В настоящее время используется чаще всего для связи между сотовыми телефонами и беспроводными гарнитурами. Радиоинтерфейс Bluetooth предназначался для передачи данных и речевых сообщений.
В традиционном варианте гарнитуры модуль Bluetooth имеет микросхему, небольшой литий-ионный аккумулятор 3,7В 50 мА, микрофон, динамик и кнопку включения.
Низкая стоимость аппаратной части, хорошая степень защиты и простота в использовании — сделали весьма популярным этот стандарт. Bluetooth использует частоты в районе 2,4-2,48 ГГц и не требует лицензирования. На настоящее время мировое промышленное сообщество приняло эту технологию как общий стандарт.
Удобства для пользователей, которые обеспечивает технология Bluetooth, наверняка будет иметь огромную популярность. Скажем, когда вы приходите в офис, ваш карманный компьютер тут же автоматически синхронизируется с настольным ПК, передаются новые контакты на ваш мобильный телефон и т.д.
Bluetooth-модуль содержит формирующую, приёмо-передающую часть аппаратуры и встроенное программное обеспечение. Связь между модулем и хост-контроллером производится с помощью высокоскоростного USB-интерфейса или UART/PCM-интерфейса. Интерфейс хост-контроллера в модуле Bluetooth является командным интерфейсом. Хост через ИХК направляет команды, а в ответ принимает от модуля сообщения об их выполнении; менеджер связи устанавливает необходимую конфигурацию хост-контроллера.
Вluetooth имеет два варианта связи: синхронную и асинхронную. Первый вид рассчитан на установление симметричного соединения и служит для передачи голоса. Скорость передачи информации при этом 64 Кит/с. Асинхронный вариант предназначен для пакетной передачи данных, скорость передачи cоставляет 720 Кбит/с. В начале блока находится код доступа, за ним идёт заголовок пакета, содержащий контрольную сумму пакета и информацию о его параметрах, и в конце область, непосредственно содержащая пересылаемую информацию.
Схема одного из радиомодулей Bluetooth приведена ниже:
Спектр частот, выделенный для Bluetooth, имеет диапазон 2,402…2,480 ГГц, который разбит на несколько каналов. Полоса каждого канала 1 МГц. Смена каналов производится по псевдослучайному закону. Постоянное чередование частот позволяет радиоинтерфейсу транслировать информацию по всему диапазону и исключать воздействия помех со стороны других устройств. Если данный канал занят, система перейдёт на другой, свободный от помех.
BLUETOOTH МОДУЛЬ С УНЧ ДЛЯ КОЛОНКИ
В последнее время появилось много модулей на Али для портативных Bluetooth-динамиков, в том числе простых MP3. Представляем обзор такого модуля BT Audio со встроенным усилителем ЗЧ, который можно использовать в качестве основы для собственных разработок. Модуль имеет маркировку XY-P15W, и на Alliexpres продаётся всего за 2,5 доллара.
Параметры модуля XY-P15W
- Модуль с усилителем Bluetooth стерео XY-P15W
- Рабочее напряжение: DC 8-24 В
- Расстояние связи: 15 метров максимум
- Размер модуля: 50 х 35 х 14 мм
- Выходная мощность при 1 кГц:
- Выходная мощность 16 Вт * 2 при 12 В 4 Ом
- Выходная мощность 10 Вт * 2 при 12 В 8 Ом
- Выходная мощность 15 Вт * 2 при 16 В 8 Ом
- Выходная мощность 20 Вт * 2 при 20 В 8 Ом
- Выходная мощность 30 Вт * 2 при 24 В 8 Ом
Использование Bluetooth модуля
- Выберите нужный динамик и подключите, как показано на электрической схеме.
- Подключитесь к источнику питания на входной клемме. Светодиодный индикатор будет мигать и это означает, что модуль переходит в режим сопряжения.
- Включите Bluetooth в телефоне и выберите устройство Bluetooth ‘XY-P15W’ в списке устройств.
- Индикатор LED будет гореть и это означает, что модуль успешно подключен и ждет аудиосигнала.
- Модуль будет воспроизводить музыку после выбора и запуска музыки в телефоне. Светодиодный индикатор будет гореть.
Основой модуля отвечающего за передачу данных, является чип AS19AP 28641-25A4. Эта микросхема также отвечает за преобразование звука в аналоговую форму. Микросхема с маркировкой XY-P15W работает как усилитель (это может быть что-то из семейства TPAXXXX). Скорее всего это усилитель класса D, о чем свидетельствуют LC-фильтры на выходе.
Также отмечена антенна Bluetooth на фотографии. Из любопытства посмотрим, как выглядит осциллограмма выходного сигнала.
Представленные графики представляют синусоидальный сигнал 1 кГц, сгенерированный с помощью приложения. Ну, формы волны даже не похожи на синусоидальные, но это и есть принцип усилителей класса D.
Для теста подключим динамики от АС 40 Вт, 8 Ом. Плеером был смартфон с установленным Dub Music Player. После подключения и запуска очень приятно удивило качество звука, которого не ожидал после просмотра осциллограмм. После нескольких треков прослушивания и небольшой коррекции эквалайзером качество стало действительно хорошее.
Поскольку усилитель мощности не имеет радиатора (и может сильно нагреваться), не стали его использовать на максимум. При напряжении питания около 14 В максимальный уровень мощности не вызывал каких-либо слышимых искажений, хотя сложилось впечатление, что он немного режет нижнюю часть спектра (несмотря на усиление эквалайзером) по сравнению с эталонным усилителем.
Вообще говоря, фильтры здесь (в усилителях класса D) самые слабые звенья в целом. И как обычно производитель рекомендует использовать радиатор, но он не входит в комплект, и получение мощности 30 Вт на канал крайне маловероятно, поскольку он начинает кипеть примерно при 2×5 Вт (источник питания 14 В и ток 1 А), можно ожидать, что будет ещё хуже при максимальной мощности, даже при большом радиаторе.
Два электролитических конденсатора, видимые на плате, заметно нагреваются даже без активации УМЗЧ. Сам усилитель начинает греться через несколько минут, производитель рекомендует дополнительный радиатор на более высокой мощности, но конструкция платы может затруднить установку нормального радиатора.
Переключатель в модуле действует как контроль громкости и паузы. LED индикатор информирует о режиме работы: после включения он некоторое время горит непрерывно, затем быстро мигает, и модуль издает короткий звук, затем находится в режиме сопряжения BT. Модуль сообщает через Блютус как XY-P15W и не требует никакого PIN-кода для сопряжения. После установления соединения по Bluetooth светодиод медленно мигает.
Потребление тока без сигнала составляет около 25 мА при 12 В, увеличиваясь до 50 мА при 22 В. При максимальной громкости (при напряжении питания 14 В) ток колеблется на уровне около 1 А, а при средней – около 200 мА. В комплект также входит простой чехол из оргстекла, но его не монтировали за ненадобностью.
В общем настоятельно рекомендуем этот модуль в качестве основы для создания портативной блютус колонки.
Arduino и модули Bluetooth HC-05/06
Bluetooth — один из самых распространённых протоколов беспроводной связи на малом расстоянии для персональных электронных устройств. С его помощью работают различные устройства ввода и управления, аудиоустройства.
На фоне остальных протоколов Bluetooth выделяется прежде всего помехоустойчивостью и простотой. От не менее распространённого Wi-Fi Bluetooth отличается в первую очередь низким энергопотреблением, что делает его доступным для автономных устройств. Благодаря этому BT получил повсеместное распространение.
Чаще всего для самоделок используются BT-модули HC-05 и HC-06. Их легко найти в продаже. HC-05 отличается от HC-06 тем, что ему доступны оба режима работы: ведомый (master) и ведущий (slave). А вот HC-06 работает только ведомым, то есть он не способен находить другие устройства и самостоятельно устанавливать с ними связь (но это можно исправить).
Оба модуля основаны на одинаковом чипе и поддерживают BT версии 2.0. Их максимальная скорость работы – 3 Мегабита в секунду.
Небольшой обзор модулей HC-05 и HC-06
Чаще всего HC-05 и HC-06 представляют собой две спаянные платы. Верхняя – заводская плата с микросхемой BC417. Нижняя – специальная плата для самодельных устройств, содержащая самые нужные ножки GPIO с шагом 2.54 мм, стабилизатор напряжения и кнопку сброса. На фотографии ниже плата с BC417:
А это — модули HC-05 и HC-06 вместе с подложкой:
HC-05 не намного дороже HC-06. Но при этом он может работать в обоих режимах прямо “из коробки”. С HC-06 же придётся повозиться, чтобы заставить его работать ведущим.
Также встречаются немного другие версии модулей. Вместо вывода EN на них выведен KEY.
Распиновка модулей
- EN — управление питанием;
- VCC — питание от 3,6 до 6 В;
- GND — земля;
- RX, TX — интерфейс UART;
- STATE — индикация работы;
- KEY — активация режима управления с помощью AT-команд.
Настройка модулей производится при помощи AT-команд. Но пин KEY есть не на всех модулях. И что с этим делать?
Пин KEY конечно же присутствует на малой плате с большим числом контактов, но не разведён на большой. Причины такого странного решения китайцев неизвестны.
Этот контакт находится здесь:
Подключение HC-05 и HC-06 к Arduino
Подключение к Arduino выполняется следующими контактами:
- GND – GND;
- VCC – +5V;
- TXD – 10;
- RXD – 11;
- KEY при обычной работе модуля не используется. Для перехода в режим AT-команд его надо соединить с +3.3V.
TXD и RXD соединены с пинами 10 и 11, потому, что аппаратный UART будет использоваться для связи с компьютером.
Согласование логических уровней
Bluetooth-модули работают с логическими уровнями 3.3 В, и использование пятивольтовой логики может вывести их из строя. Но чаще всего на плате имеется всё необходимое для согласования уровней.
Бывают ситуации, в которых между Arduino TXD — Bluetooth RXD необходимо согласование напряжения. Использование делителя – гарантия надёжной работы.
Справа приведена схема простейшего делителя:
Скетч для подключения к Arduino
Для настройки модулей можно использовать USB-UART конвертер, если вы воспользуетесь им – следующий пункт можно пропустить. Для начала нам потребуется прошить Arduino.
Скетч просто отправляет данные, полученные с компьютера, на настраиваемый модуль.
Эффективное использование модуля Bluetooth
Большинство инженеров часто сталкиваются с трудностями при работе со связью своих проектов, тем не мение, модуль Bluetooth может легко решить эту проблему. Так, эксперты по автоматизации и энтузиасты Интернета вещей любят создавать свои проекты на основе микроконтроллеров, таких как Arduino или Raspberry Pi.. следовательно, эти микроконтроллеры не могут связываться с другими устройствами, если мы не включим их с возможностью подключения. Так, это соединение часто предоставляется им через модуль Bluetooth.
Модули Bluetooth небольшие по размеру. следовательно, мы можем легко интегрировать его в наши проекты Arduino и других микроконтроллеров. И как следует из названия, этот модуль обменивается данными с окружающими его устройствами с помощью технологии Bluetooth.. Так, открывает целый ряд новых возможностей от простой передачи данных до дистанционного управления.
Распиновка и описание контактов модуля Bluetooth
Типичные модули Bluetooth состоят из четырех основных контактов.. следовательно, их названия и соответствующие функции описаны ниже.
| Серийный номер. | Штырь | Функция |
| 1. | GND | Заземление |
| 2. | VCC | Источник питания |
| 3. | RX | Получите серийные данные |
| 4. | TX | Отправить серийные данные |
Этот вывод в основном служит для заземления цепи.. Так, обеспечение заземления является важной концепцией в электронной инженерии, и без этого, ни один электронный гаджет не может нормально функционировать. следовательно, этот вывод является важной частью модуля BLE.
Мы используем этот вывод для подачи питания на модуль BLE.. Так, это служит стержнем, который позволяет модулю Bluetooth потреблять необходимую энергию. следовательно, VCC — безусловно, самый важный вывод в любом модуле Bluetooth..
Этот вывод в основном предназначен для приема любых назначенных данных от указанного сетевого узла или определенного соседнего устройства.. Так, мы используем этот пин для получения желаемых инструкций или информации от других устройств в сети Bluetooth или самой сети. следовательно, этот вывод устанавливает основу для использования модуля BLE для развертываний IoT.
Этот вывод позволяет модулям Bluetooth отправлять указанные данные в сеть или рядом с устройствами.. Обозначенные данные часто собираются датчиками, подключенными к микроконтроллерам.. Так, этот контакт действительно раскрывает потенциал модуля Bluetooth. Всякий раз, когда мы хотим разместить модуль Bluetooth в удаленном месте для сбора данных, мы используем этот пин-код, чтобы регулярно отправлять нам собранные данные и обработанную информацию.
Модуль Bluetooth от MOKOSMART
1) HZX
- Он имеет nRF51822qfaa как встроенный чип. тем не мение, вы также можете использовать nRF51822qfac, если это то, что вы предпочитаете.
- Этот модуль Bluetooth Arduino имеет расстояние связи около 30 метры.
- Так, имеет частотный диапазон 2.4 ГГц
- Имеет несколько совместимых объемов оперативной памяти. Так, вы можете выбрать ОЗУ 16 КБ, 32кБ, или 256 КБ.
- Так, он может безупречно работать в диапазоне температур от 40 ℃ до 85 ℃.
- Он оснащен 3-осевым линейным акселерометром, который демонстрирует очень высокую производительность.. тем не мение, он потребляет очень мало энергии.
- Дополнительно, этот модуль имеет бортовую антенну.
- Имеет RTC. Так, он может действовать как счетчик времени.
- Этот модуль отличается высокой степенью защиты и имеет шифрование с помощью AES HW..
- Имеет функцию QDEC. Так, этот модуль легко развернуть.
- Он имеет рабочее напряжение 2,0 В
3,6 В для внутреннего LDO..
Для внешнего LDO, он имеет рабочее напряжение 1,8 В
3,6 В.
2) Модули MK02 nRF52832 и MK04 nRF52832 BLE
- Он имеет многопротокольный трансивер, работающий на 2.4 ГГц
- Он имеет режим низкого энергопотребления, что позволяет ему иметь чувствительность Bluetooth на уровне -96 дБм.
- Этот аудиомодуль Bluetooth оснащен оперативной памятью 64 КБ и флэш-памятью 512 КБ..
- Есть более 30 Контакты ввода / вывода, все из которых настраиваются.
- Этот модуль WIFI Bluetooth обеспечивает шифрование AES HW через EasyDMA..
- Этот модуль BLE оснащен собственным датчиком температуры..
- Имеет размеры 21×13.8×0.8мм
- Этот модуль Bluetooth с низким энергопотреблением поддерживает до пяти 32-битных таймеров.. Так, у этих таймеров есть собственный режим счетчика.
- Он имеет тег NFC-A, который значительно увеличивает возможности подключения..
- Этот Bluetooth 4.0 модуль имеет пиковый ток 5.3 мА на выводе TX.
- Этот модуль Bluetooth с низким энергопотреблением имеет пиковый ток 5.4 мА на выводе RX.
- Модуль BLE имеет собственный PPI..
- У них есть 12-битные и 200 KSPS ADC — 8 каналы, которые можно настроить. Так, вы также можете запрограммировать их усиление.
- Он подает напряжение в диапазоне от 3,6 до 1,7 В.
- Этот модуль имеет интерфейс с одноштырьковой антенной..
3) MK10
- Он имеет чувствительность -95 дБм в режиме BLE..
- Он имеет чувствительность -103 дБм на большом расстоянии..
- Этот Bluetooth 5.0 модуль имеет RSSI с разрешением 1 дБ.
- Он имеет ОЗУ 256 КБ и флэш-память 1 МБ..
- Его безопасность повышена HW.
- Он имеет несколько 128-битных сопроцессоров, включая AAR, ЕЦБ, CCM, и AES.
- Этот модуль BLE оснащен контроллером USB2.0..
- Он имеет около 48 Контакты ввода / вывода.
- Его размеры 30,0×20.0×0,8 мм.
- Он имеет внутренний осциллятор на 64 МГц, который позволяет быстро просыпаться.
- Вывод Tx имеет мощность +8 дБм.
- Совместим с nRF24L, nRF52, nRF24AP, и серии nRF24L.
- Вы можете запрограммировать его выход от -20 дБ до +8 дБм.
- Это предлагает довольно гибкую систему управления питанием..
- Подает напряжение в диапазоне от 5,5 В до 1,7 В.
- Для внешних компонентов, регулирует напряжение питания от 3,3 В до 1,8 В.
Функция модуля Bluetooth
1) Связь между устройствами
В основном мы используем модуль BLE в наших проектах Arduino, когда хотим, чтобы наш проект взаимодействовал с окружающими его устройствами.. Так, можно сказать, что основная цель модуля Bluetooth — обеспечить возможность подключения в проекте микроконтроллера.. следовательно, как только наш проект сможет общаться с окружающими его устройствами, Затем мы можем перейти к дальнейшим разработкам.
2) Сбор и передача данных
Одна из основных причин развертывания проектов Интернета вещей — сбор данных.. Некоторые примеры — мониторинг температуры, давление, влажность, и т.д. Так, как только датчики в нашем IoT-проекте соберут данные, нам нужно, чтобы они отправили это нам. Для этого, мы используем модуль BLE, который позволяет микроконтроллеру эффективно передавать собранные данные.
Одна из основных причин, по которой мы разрабатываем и развертываем проекты Интернета вещей с помощью микроконтроллеров, заключается в том, что мы стремимся к автоматизации.. Так, автоматизация — это концепция, при которой рутинные задачи выполняются автоматически с помощью технологий. Например, подавать сигнал тревоги при возникновении пожара или опорожнять газовый баллон при слишком высоком давлении. следовательно, автоматизация крайне предпочтительна в промышленных приложениях Интернета вещей. тем не мение, мы не можем добиться автоматизации без использования возможностей модуля BLE. следовательно, модуль BLE позволяет микроконтроллерам отправлять инструкции соответствующим механическим системам с помощью сигналов Bluetooth..
4) Дистанционное управление
Управление объектами, находящимися далеко от нас, называется дистанционным управлением.. тем не мение, мы можем достичь этого только с помощью модуля BLE. Следовательно, модуль BLE позволяет нам отправлять соответствующие команды удаленным электронным объектам. следовательно, таким образом нам не нужно прилагать много усилий, и все же мы легко можем выполнить ту же задачу на расстоянии.
Приложения модуля Bluetooth
Самое большое применение модуля BLE — в области робототехники.. следовательно, мы можем контролировать движение и действия робота, используя его возможности Bluetooth. Для этого, мы используем Arduino для создания робота, а затем интегрируем с ним модуль Bluetooth. Так, затем мы можем использовать специальное приложение для управления движением робота.. Дополнительно, мы также можем контролировать то, что делает робот, пока мы находимся в зоне действия Bluetooth.
В наши дни каждое смарт-устройство поддерживает Bluetooth. И каждое устройство имеет уникальный идентификатор Bluetooth.. Так, мы можем использовать эту возможность для приложений безопасности. Например, мы хотим обезопасить вход в определенный дом. Для этого, мы построим валидатор, используя Arduino и модуль BLE. Так, затем мы установим его возле въездных ворот. Так, когда человек пытается войти в дом, валидатор просканирует Bluetooth-идентификатор смартфона этого человека. следовательно, если идентификатор распознан как уполномоченное лицо, то ему будет разрешено войти. тем не мение, если идентификатор не распознан, валидатор предупредит жителей дома.
3) Управление активами и отслеживание
Крупные склады и универмаги часто испытывают трудности с отслеживанием запасов.. Так, основные проблемы заключаются в том, что размер магазина слишком велик, а ручного труда просто недостаточно, чтобы обыскать весь магазин, если товар пропал.. Вот где может пригодиться BLE-модуль. Так, мы можем прикрепить маяки с важным инвентарем. А центральный модуль Bluetooth установит безопасную связь с каждым маяком.. Так, мы можем использовать эту ссылку, чтобы триангулировать местоположение нашего инвентаря и легко найти его, если он потерян.
Как использовать модуль Bluetooth?
Если вы знакомы с микроконтроллерами, такими как Arduino, то это довольно просто.. Следовательно, Ниже приводится пошаговое руководство по использованию модуля Bluetooth..
1) Подключите модуль Bluetooth к Arduino
Как мы уже обсуждали ранее, Модули Bluetooth имеют четыре контакта. Так, вы должны подключить каждый из этих контактов к соответствующему компоненту Arduino.
- Вывод RX модуля BLE соединен с выводом RX модуля Adriano.
- Вывод TX модуля BLE соединен с выводом TX модуля Adriano.
- Подключите батарею 5 В к контакту VCC модуля Bluetooth.
- Вывод GND модуля BLE соединен с выводом GND модуля Adriano.
2) Поместите инструкцию в виде кода
Arduino имеет собственный язык и IDE.. Так, любые инструкции, которые вы хотите передать модулю Bluetooth, вы должны преобразовать их в код Arduino.
3) Загрузите инструкцию (Код) на Ардуино
Затем вам нужно загрузить код в Arduino, используя выделенный порт USB.. Так, теперь модуль Bluetooth активен и готов к использованию.
4) Развертывание модуля Bluetooth
Теперь вы можете развернуть модуль BLE вместе с Arduino в выбранном вами приложении IoT..
Режим подключения
Подключение с помощью RJ25
Модуль BLE часто имеет серый или синий идентификатор.. следовательно, когда мы используем RJ25, мы должны подключить порт с серым или синим ID на Makeblock Orion.
Подключение с помощью провода Dupont
Когда мы используем провод Dupont для установления соединения между платой Arduino и модулем Bluetooth, нам нужно подключить цифровой порт. 0 и 1 с выводами RX и TX.
Руководство по программированию
Для подачи инструкций в модуль Bluetooth, нам нужно преобразовать их в код, используя язык Arduino. Как мы все знаем, на каждом языке программирования есть специальные библиотеки., следовательно, У Arduino есть свои специальные библиотеки. Так, когда вы используете модуль BLE, вы должны использовать Makeblock-Library-master. Так, мы настоятельно рекомендуем вам тщательно протестировать свой код и то, как модуль Bluetooth на него реагирует, прежде чем его развернуть.. У Arduino есть собственная IDE, которая имеет встроенные функции отладки.. следовательно, вы можете использовать их для оптимизации производительности вашего кода.
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТЫ
СЛУЖБА ПОДДЕРЖКИ
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАС
авторское право 2022 © МОКОСмарт #1 Решение Smart-Private Private Label в Китае