In dem Augenblick, Die Welt wurde durch die rasanten Fortschritte in der Technologie brillanter. Neue Geräte und Ideen sind kontinuierlich gestiegen, Dadurch werden die vorherrschenden Technologien verbessert und neue Marktabschnitte geschaffen. Ähnlich, Die technologischen Fortschritte von Bluetooth haben zur Entstehung von Bluetooth Low Energy beigetragen (WURDE), wird auch als Bluetooth Smart bezeichnet. Das Bluetooth Low Energy ist eine Kurzstrecke, Geringer Stromverbrauch mit einem von Bluetooth entwickelten drahtlosen Kommunikationsprotokoll mit geringerer Datenrate Besondere Interessengruppe (SIG). Sein verkrusteter Protokollstapel ist so konzipiert, dass er unbedeutende Datenmengen mit geringerem Stromverbrauch kompetent überträgt. Deswegen, Bluetooth Low Energy ist das am meisten bevorzugte drahtlose Protokoll für batteriebetriebene Anwendungen. In diesem Artikel werden die technischen Merkmale von Bluetooth-Sensoren untersucht, So verbinden und verwenden Sie Bluetooth-Sensoren, wie Beacon-Sensoren für Unternehmen eingesetzt werden können, und wie man Sensordaten in Arduino mit Bluetooth liest und steuert.
Übertragen von Daten mit Bluetooth Beacon-Sensoren?
Bluetooth Beacon Sensoren sind kleine Sender, die Signale senden, um tragbare Geräte zu schließen, indem sie Bluetooth Low Energy Technologie. Sie haben einen Aktionsbereich von rund 90 Meter und kann nur Daten senden, aber nicht empfangen. Sobald der Sensor die in der Nähe befindlichen Geräte erkennt, Es sendet digitale Nachrichten an die Zielgeräte. Zur Zeit, Beacons werden proportional zu mobilen Anwendungen verwendet. Diese mobilen Anwendungen erhalten eine einstimmig eindeutige Kennung, um mehrere Funktionen auszuführen, B. das Auslösen einer standortbasierten Aktion und das Verfolgen von Kunden.
Technische Merkmale eines Bluetooth-Sensors
ein) Funkschnittstelle
Das Bluetooth IoT Sensoren arbeiten mit dem gleichen Spektrum zwischen 2.400–2.4835 GHz ISM-Band wie die klassische Bluetooth-Technologie. Der einzige Unterschied besteht darin, dass Bluetooth Low Energy einen anderen Satz von Kanälen verwendet. Es hat vierzig 2-MHz-Kanäle, Während klassisches Bluetooth neunundsiebzig 1-MHz-Kanäle hat. Die Gaußsche Frequenzverschiebungsmodulation wird verwendet, um Daten innerhalb eines Kanals in der BLE-Technologie zu übertragen. Es hat eine Bitrate von 1 Mbit / s aber mit einer Option in Bluetooth 5 von 2 Mbit / s. Ebenfalls, es hat eine maximale Sendeleistung von 10 mW und 100 mW in Bluetooth 5.
b) Werbung und Entdeckung
Bluetooth Low Energy-Sensoren werden durch eine Technik erkannt, die auf der Ausstrahlung von Werbepaketen basiert. Es wird normalerweise mit gemacht 3 unterschiedliche Frequenzen, um Interferenzen zu verringern. Das Werbegerät sendet Pakete mit nicht weniger als einer der drei Frequenzen mit einer Wiederholungsperiode, die als Werbeintervall bezeichnet wird. In jedem Werbeintervall, Es wird eine zufällige Verzögerung von hinzugefügt 10 Millisekunden, die die Wahrscheinlichkeit zahlreicher aufeinanderfolgender Kollisionen verringern. Der Scanner kümmert sich für einen als Scanfenster bezeichneten Zeitraum um die Frequenzen, Dies tritt gelegentlich nach jedem Scanintervall auf.
c) Auswirkungen auf die Batterie
Bluetooth Low Energy-Sensoren wurden speziell entwickelt, um auch bei geringem Stromverbrauch zu arbeiten. Für Geräte mit zentralen und peripheren Rollen sind verschiedene Strombedürfnisse erforderlich. Eine von einem Beacon-Software-Unternehmen Aislelabs durchgeführte Studie vermittelte diese Computerperipheriegeräte, zum Beispiel, Propinquity Beacons, regelmäßig funktionieren für bis zu 2 Jahre mit einer 1.000mAh Knopfzellenbatterie. Das Bluetooth Low Energy-Protokoll ermöglicht dies aufgrund seiner Energieeffizienz. BLE überträgt kleine Pakete; Daher ist es im Vergleich zu Bluetooth Classic ideal für Daten mit hoher und Audiobandbreite.
d) 2M PHY
Bluetooth hat einen neuen Übertragungsmodus mit doppelter Symbolrate eingeführt 5. Anfänglich, Bluetooth Low Energy Sensoren werden nur übertragen 1 Bit pro Symbol, aber mit Bluetooth 5, Sie können Daten mit doppelten Raten. jedoch, Der neue Übertragungsmodus koppelt die Bandbreite mit 2 MHz von ungefähr 1 MHz, mehr Eingriffe in die Randbereiche machen. Die ISM-Frequenzbandsegmentierung hat 40 Kanäle mit einem Abstand von 2 MHz, Das unterscheidet sich wesentlich von der Bluetooth 2 EDR.
e) GATT-Operationen
Das GATT-Protokoll ist für den Benutzer von wesentlicher Bedeutung, da es verschiedene Befehle zu den erkannten Informationen über den Server bietet. Diese Befehle umfassen:
- Ermitteln von UUIDs für jeden Hauptdienst
- Finden einer bestimmten UUID für jeden Dienst
- Suche nach untergeordneten Diensten für einen bestimmten Hauptdienst
- Entdecken Sie alle Funktionen für einen bestimmten Dienst
- Suchen von Features, die einer angegebenen UUID entsprechen
- Lesen Sie alle Signifikanten für eine genaue Unterscheidung
Koppeln eines Bluetooth-Sensors mit einem Smartphone
In diesem Abschnitt, Wir werden die Schritte beschreiben, die beim Koppeln von Bluetooth-kompatiblen Sensoren mit einem Smartphone ausgeführt werden. Der Aventura empfängt die Sensor-Pairing-Daten zusammen mit den Einstellungen, sobald der Pairing-Vorgang abgeschlossen ist.
ein) Sicher gehen, dass (Verbinden) ist an, dann von der (SPEISEKARTE) Zapfhahn (Gerät)
Suche nach koppelbaren Sensoren, Zapfhahn (Paarung)
b) Starten Sie den Sensor
Sobald das Bluetooth-Smart-Sensor-Signal erkannt wird, Es zeigt eine Meldung auf dem Smartphone an.
So schließen Sie den Pairing-Vorgang des bereits angezeigten Sensors ab, Zapfhahn (Paarung).
- Drücken Sie (Überspringen) wenn der Name des Gadgets nicht mit dem erwarteten übereinstimmt, Tippen Sie dann auf (Paarung) nochmal. Wiederholen Sie diesen Vorgang gelegentlich, bis das erwartete Gerät angezeigt wird.
- Bei Verwendung des Bluetooth-Le-Sensors zum Koppeln, Der Sensorname wird mit einem angezeigt „EIN.“
- Über 18 eindeutige Sensoridentifikationen, einschließlich des P.C., kann gepaart werden.
c) Stellen Sie den Reifenumfang für jeden Sensor mit Geschwindigkeitsmessungen fest
Drücken Sie (Gerät), und tippen Sie auch auf den Sensornamen > [Reifenumfang]. Der Reifenumfang ist die ungefähre Länge der Außenfelge in jedem Reifen. Sensoren, die die Geschwindigkeit nicht messen können, werden niemals angezeigt.
Die Reifengrößenliste wird nach dem Antippen angezeigt. Der Reifenumfang wird anhand der auf der Reifenseite angegebenen Reifengröße ausgewählt.
- Originalwert: 2096 mm
- An jeden Bluetooth-Türsensor, der Geschwindigkeitsmessungen durchführen kann, Es wird empfohlen, den Reifenumfang einzustellen.
- Es ist möglich, die Kopplung abzubrechen und die Gerätenamen von diesem Bildschirm aus zu ändern.
Nachdem Sie alle diese Schritte ausgeführt haben, Der Pairing-Vorgang des Bluetooth-Sensors ist nun abgeschlossen.
- Wiederholen Sie diesen Vorgang beim Koppeln mit einem anderen Bluetooth-Sensor.
- Nach Abschluss des Pairing-Vorgangs, Es ist wichtig, den Bluetooth-Bewegungssensor in Ihrer Nähe zu montieren. Ebenfalls, Befolgen Sie die Richtlinien in der Bedienungsanleitung des einzelnen Sensors entsprechend, um den geeigneten Ort für die Montage des Sensors zu bestimmen.
Wichtige Informationen
- Koppeln Sie jeden verwendbaren Sensor.
- Koppeln Sie Bluetooth-Smart-Sensoren niemals genau am Ort oder an einem Ort mit vielen anderen Benutzern. Dadurch können die Sensoren mit anderen irrelevanten Geräten gekoppelt werden. Ein Bluetooth-Mesh-Sensor kann einen einzigen physischen BLE-Sensor verkörpern.
- Bei der Arbeit mit Bluetooth-Sensoren von Drittanbietern, Nur ein Android-Smartphone kann Daten auf das Aventura übertragen, wohingegen ein iPhone nicht kann.
Funktionalität der Bluetooth-Sensoren
Bluetooth-Funksensoren sind unbedeutend, relativ billige Geräte, die an oder in ein bestehendes System eingebaut werden. Sie eignen sich ideal für die Platzierung in abgelegenen Gebieten oder an Orten ohne Strom, da sie batteriebetrieben und drahtlos sind. Die Batterien halten je nachdem, wie oft die Sensoren Berichtswerte liefern, mit einigen dauerhaften sogar 5 Jahre.
Außerdem, Bluetooth-Funksensoren vermitteln regelmäßige Werbung für Bluetooth Low Energy, die von kommerziellen Geräten verwendet wird, Fitnesstrainer, und Gesundheitsdiplomatien. Die Veröffentlichungsinformationen können als iBeacon konfiguriert werden, wobei Bytes die erkannten Daten in einem patentierten Format packen. Smartphones, Gateways, oder Single-Board-Computer, zum Beispiel, Himbeer-Pi, kann verwendet werden, um Informationen zu erfassen, sobald Beacons gescannt wurden. Beim Scannen werden nur die Daten angezeigt, die an alle gesendet werden, Es ist jedoch nicht mit dem Leuchtfeuer verbunden.
zusätzlich, Das als Bluetooth GATT-Verbindung bezeichnete Scangerät ermöglicht eine Verbindung mit einigen Sensoren. Auf diese Weise kann das Scangerät benachrichtigen, wenn sich die Werte ändern, oder die aktuellen Sensorwerte anzeigen, Ermöglichen einer großen Ausgabe von Änderungen. jedoch, Werbung kann durch eine Verbindung gestoppt werden; auf diese Weise, Andere Geräte können keine Verbindung herstellen, da sie den Sensor nicht anzeigen können.
Die bereits integrierten Bluetooth-Bibliotheken ermöglichen es den Empfangsgeräten, nach Beacons zu suchen und über das GATT eine Verbindung herzustellen. Da die Kommunikation Bluetooth Low Energy ist, diskrete Sensoren, speziell SDKs, sind unnötig. Ebenfalls, Auf den serverseitigen Stufen müssen keine Abonnements vorhanden sein.
Geschäftsgebrauch von Beacon-Sensoren
Dezember 6, 2013, Zu diesem Zeitpunkt wurde die erste Instanz des Beacons für den geschäftlichen Gebrauch registriert. Auf dem neusten Stand, iBeacons wurden in seiner aktiviert 254 Einzelhandelsgeschäfte in den Vereinigten Staaten von der Apple Company. Später, McDonald's nutzte die Sensoren in seinen Filialen, um seinen Kunden Sonderangebote zu unterbreiten.
Die Bluetooth Low Energy Beacon Sensoren haben zahlreiche Anwendungen in verschiedenen Bereichen. Die Technologie hat zahlreiche Vorteile, Das wichtigste ist, dass es Werbe- und Informationsdaten an potenzielle Kunden senden kann. Allgemein, Beacon-Sensoren fungieren als Brücke zwischen den Konzepten, Kunden Geschäftsinformationen anbieten. Innerhalb eines Bereichs können mehrere Beacon-Sensoren montiert werden, wie auf Flughäfen, Shops, Institutionen, Vereine, öffentliche Räume, Dadurch werden geeignete Informationen an geeignete tragbare Geräte gesendet. Sobald die Benutzer die Daten erhalten, Sie können es entweder für Navigationszwecke verwenden, auf die Daten reagieren, Teilen Sie die Informationen, oder andere Festigkeiten, die von der empfangenen Nachricht abhängen.
Vermarkter können auch Bluetooth-Beacon-Sensoren verwenden, wenn sie sich mit wahrscheinlichen Clients verbinden. Unternehmen, die Beacon-Sensoren verwenden, haben höhere Chancen, in der stationären Wertung zielgerichtete Renditen zu erzielen. Diese Beacon-Sensoren bieten einem Unternehmen mehrere Erstattungen. Sie beinhalten;
- Beacons erzielen mehr Kundenerkenntnisse. Zum Beispiel, Ein Einzelhändler erfährt, wie lange es dauert, bis ein Kunde den nächsten Besuch im Geschäft macht. Der Verkäufer erkennt auch, wo genau die meisten Kunden in diesem bestimmten Geschäft verbringen. Die Daten können hilfreich sein, wenn Werbenetzwerke und -anwendungen aktualisiert werden oder wenn ein bestimmter Markt neu ausgerichtet wird.
- Beacons erhöhen die Kundenbindung. Beacons bieten Werbeinformationen durch Click-and-Collect-Bestellungen und durch Belohnung der physischen Präsenz von Kunden im Geschäft.
- Umsatzsteigerung. Durch die Verwendung von Bluetooth-Beacon-Sensoren entsprechend ihrer Anwendung steigen die Produkt- und Serviceaufträge. Dies ist vor allem in Stadien bei Sportveranstaltungen zu sehen. Über Leuchtfeuer und die Anwendung des Stadions, Besucher erhalten die Möglichkeit, Nachrichten über Lebensmittel- und Getränkeangebote zu erhalten, die den Verkauf nach Zeit bestätigen.
Die oben genannten Optionen beschränken natürlich niemanden auf die Verwendung von Bluetooth-Low-Energy-Beacon-Sensoren. Alles unterliegt Kreativität und Fantasie.
Arduino: Lesen und Steuern von Sensordaten über Bluetooth
Dieser Abschnitt zielt darauf ab, Sensordaten von einem einfachen Temperatursensor zu erfassen und diese dann über Bluetooth an einen Computer zu übertragen. Auf einer Seite eines Computers, Es muss eine einfache Bluetooth-Sensor-Arduino-Skizze geschrieben werden. Es wird später auf das Arduino-Board hochgeladen, Unterstützung bei der Zeitmessung auf dem seriellen Monitor und Anzeigen der Sensordaten.
Die folgenden Elemente müssen verfügbar sein, damit das Experiment reibungslos abläuft
- Arduino uno Mikrocontroller
- HC-05 MOKOBlue Bluetooth-Modul
- Temperatursensor
- USB-Kabel
- Überbrückungsdrähte
- Steckbrett
Schritt 1: Richten Sie die Stromkreisverbindungen ein
Um den Prozess zu beginnen, Ordnen Sie die Arduino-Platinenanschlüsse wie in der obigen Abbildung an. Die Bluetooth-Verbindungen zwischen dem Bluetooth-Modul und dem Computer werden nach dem Herstellen dieser Verbindungen hergestellt.
Eine Spannungsteilerschaltung wird verwendet, um den HC anzuschließen-05 Bluetooth-Module an die Spannungsleitungen. Der HC-05 kann beschädigt werden, wenn es nicht stark genug ist, um eine 5-V-Leitung aufrechtzuerhalten. Es wird empfohlen, es an eine 3,3-V-Leitung anzuschließen, Das hält Sie auf der sicheren Seite. Das Bluetooth TX-Modul ist mit dem R.X. des Arduino verbunden, während das Bluetooth R.X-Pin-Modul mit dem TX-Pin des Arduino verbunden ist.
Schritt 2: Stellen Sie Bluetooth-Verbindungen her
Nach erfolgreichem Einrichten der Verbindungen der Schaltung, Auf dem Bluetooth-Modul sollte ein Blinken angezeigt werden, das anzeigt, dass es betriebsbereit ist und für das Pairing mit dem PC bereit ist.
Falls der von Ihnen verwendete Computer nicht über integriertes Bluetooth verfügt, Richten Sie die Verbindung mit einem Bluetooth-Dongle ein. Wenn im Computer ein eingebautes Bluetooth vorhanden ist, Gehen Sie zum Abschnitt "Bedienfeld" und wählen Sie -> Hardware und Sound -> Fügen Sie im Bluetooth-Symbol in der Taskleiste ein Gerät hinzu. Der Computer sollte den HC erkennen-05 Bluetooth-Modul und koppeln Sie den Computer mit dem HC-05 Modul. Benutze das eine oder das andere ‚1234‘ oder ‚0000‘ als Paarungscode.
Schritt 3: Laden Sie den Arduino-Code herunter
Öffnen Sie die Arduino IDE, nachdem Sie das Bluetooth-Modul erfolgreich gekoppelt haben. Laden Sie die Codes herunter und verstehen Sie sie, enthalten Sie jedoch keine speziellen Bibliotheken.
Schritt 4: Laden Sie Ihren Arduino-Code hoch
Zuerst, Stellen Sie vor dem Hochladen sicher, dass Sie Ihre Skizzen gut verstanden und überprüft haben. Nehmen Sie die erforderlichen Änderungen vor, falls erforderlich. Nach Feststellung der Grafik, Wählen Sie die richtige Karte und wählen Sie den richtigen Anschluss für die Verbindung mit der Arduino-Karte. Dann gehen Sie zu Tools -> Port und Tools -> Board entsprechend. Um den Vorgang korrekt durchzuführen, Klicken Sie auf das Arduino Uno zu COM3.
Nach dem Einrichten des richtigen Ports und der richtigen Karte, Trennen Sie die R.X-Pins und den TX von der Arduino-Karte, Laden Sie dann Ihren Arduino-Code hoch. Es wird wahrscheinlich eine Fehlermeldung angezeigt, dass der COM-Anschluss belegt ist, wenn Sie TX und R.X nicht getrennt haben. Stifte. Laden Sie den Code hoch, sobald Sie die Verbindung getrennt haben, und verbinden Sie die TX-Pins und den R.X.. zu ihren gewohnten Positionen.
Schritt 5: Abrufen der endgültigen Daten
Schließen Sie die Stromquelle an die Arduino-Karte an und ziehen Sie das USB-Kabel ab, das den Computer der Arduino-Karte verbindet. Mit diesem Setup, Die Arduino-Karte sammelt Sensordaten aus der Ferne, indem die Bluetooth-Kommunikation mit einem USB-Kabel an den Computer übertragen wird.
Nächster, Stellen Sie fest, welcher COM-Anschluss das Bluetooth-Modul verbindet, um die Sensordaten des seriellen Monitors anzuzeigen. In der Taskleiste, Klicken Sie auf das Bluetooth-Symbol und wählen Sie ‚Einstellungen öffnen,‘ dann schnappen Sie die ‚Registerkarte COM-Ports.‘ Sie sollten in der Lage sein, einige COM-Ports zu sehen, die mit dem HC verbunden sind-05 Modul. Stellen Sie sicher, dass Sie die sorgfältig zur Kenntnis genommen haben ‚abgehend‘ Hafen, Gehen Sie dann zur Arduino-Skizze und tippen Sie auf Extras -> Hafen. Wählen Sie den Port, der dem entspricht ‚abgehend‘ Hafen. Sobald alles eingestellt ist, Öffnen Sie den seriellen Monitor des Anschlusses, auf dem die Zeit und die Temperatursensordaten angezeigt werden. Drücken Sie die Board Rest-Taste des Arduino, um Daten ab null Sekunden auszuwerten.
Schritt 6: Fehlerbehebung
Nach dem Erkennen eines Zeitintervalls von 2 Sekunden in beiden Zeitdaten auf dem seriellen Monitor und der Temperatur auf dem Bluetooth-Beschleunigungssensor, weiß, dass alles gut läuft. jedoch, Während der Datenübertragung kann zwischen den erwarteten und normalen aufeinanderfolgenden Messwerten eine geringfügige Verzögerung von einigen Millisekunden auftreten. Es ist wahrscheinlicher, dass Sie auf mehrere Probleme und Fehler stoßen, wenn Sie mit der Verwendung der Bluetooth-Verbindung von Arduino noch nicht vertraut sind. Um eines dieser Probleme zu vermeiden, Stellen Sie sicher, dass Sie die folgenden Punkte korrekt befolgt haben.
- Überprüfen Sie, ob die R.X-Pins und TX-Verbindungen fest und korrekt sind.
- Überprüfen Sie erneut, ob das Bluetooth-Modul gut verbunden ist, und sicher genug zu sein, Verwenden Sie eine Spannungsteilerschaltung oder schließen Sie den HC an-05 auf die 3,3V. Verwenden Sie niemals die 5V.
- Eine lose Verbindung kann dazu führen, dass das Bluetooth-Modul nicht mehr funktioniert. Stellen Sie sicher, dass das Bluetooth-Modul kontinuierlich LED blinkt, zeigt an, dass es mit Strom versorgt wird.
- Beim Hochladen von Skizzen, Wählen Sie die entsprechenden COM-Anschlüsse und -Karten aus. Außerdem, Überlegen Sie, ob Sie den ausgehenden COM-Anschluss des geeigneten Bluetooth-Moduls auswählen möchten, damit Sie die Daten auf dem seriellen Monitor anzeigen können.
- Wie in Schritt beschrieben 4, Laden Sie die Skizzen hoch und denken Sie daran, die Verbindung zu trennen und erneut herzustellen, wenn Sie die Skizze hochladen.
- Stellen Sie sicher, dass der HC-05 Das Bluetooth-Modul befindet sich in Reichweite Ihres Computers, bevor Sie damit experimentieren.
Die Arduino Bluetooth-Kommunikation ist bei häufiger Verwendung einfach zu verbinden. Sobald sich jemand damit vertraut macht, Das Senden und Empfangen von Daten ist unkompliziert.
