No momento, o mundo ficou mais brilhante com os rápidos avanços da tecnologia. Novos dispositivos e ideias surgiram continuamente, melhorando assim as tecnologias prevalecentes e gerando novos segmentos de mercado. similarmente, Os avanços tecnológicos do Bluetooth contribuíram para o nascimento do Bluetooth de baixa energia (TORNOU-SE), também conhecido como Bluetooth Smart. O Bluetooth Low Energy é de curto alcance, baixo consumo de energia com um protocolo de comunicação sem fio com menor taxa de dados desenvolvido pelo Bluetooth Grupo de Interesse Especial (SIG). Sua pilha de protocolo criptografada é projetada de tal forma que transfere com competência quantidades insignificantes de dados com menos consumo de energia. Devido a isso, Bluetooth Low Energy é o protocolo sem fio mais preferido para aplicativos operados por bateria. Este artigo explorará os recursos técnicos dos sensores Bluetooth, como conectar e usar sensores Bluetooth, como os sensores Beacon podem ser usados para negócios, e como ler e controlar os dados do sensor no Arduino usando Bluetooth.
Como transmitir dados usando sensores Bluetooth Beacon?
Beacon Bluetooth sensores são pequenos transmissores que transmitem sinais para fechar dispositivos portáteis usando Tecnologia Bluetooth de baixa energia. Eles têm uma gama de ação de cerca de 90 mede e pode apenas transmitir dados, mas não pode recebê-los. Uma vez que o sensor detecta os dispositivos próximos, ele envia mensagens digitais para os dispositivos alvo. Atualmente, beacons são usados proporcionalmente com aplicativos móveis. Esses aplicativos móveis obtêm um identificador único e unânime para executar várias funções, como desencadear uma ação com base na localização e rastrear clientes.
Características técnicas de um sensor Bluetooth
uma) Interface de rádio
O IoT Bluetooth sensores funcionam com a mesma faixa de espectro entre 2,400-2,4835 GHz de banda ISM que a tecnologia Bluetooth clássica. A única diferença é que o Bluetooth Low Energy usa um conjunto diferente de canais. Possui quarenta canais de 2 MHz, enquanto o Bluetooth clássico tem setenta e nove canais de 1 MHz. A modulação de deslocamento de frequência gaussiana é usada para transmitir dados dentro de um canal na tecnologia BLE. Tem uma taxa de bits de 1 Mbit / s, mas com opção em Bluetooth 5 de 2 Mbit / s. Além disso, tem uma potência máxima de transmissão de 10 mW e 100 mW em Bluetooth 5.
b) Publicidade e descoberta
Os sensores Bluetooth de baixa energia são detectados por meio de uma técnica baseada na transmissão de pacotes de publicidade. Geralmente é feito usando 3 frequências distintas para diminuir a interferência. O dispositivo de publicidade envia pacotes de pelo menos uma das três frequências com um período de repetição denominado como intervalo de publicidade. Em cada intervalo de publicidade, há uma adição de um atraso aleatório de 10 milissegundos que reduz a chance de várias colisões consecutivas. O scanner atende às frequências por um período denominado como janela de varredura, que ocasionalmente é recorrente após cada intervalo de varredura.
c) Impacto da bateria
Os sensores Bluetooth de baixa energia são especialmente projetados para funcionar mesmo com baixo consumo de energia. Várias necessidades de energia são necessárias para dispositivos com funções centrais e periféricas. Um estudo conduzido por uma empresa de software beacon Aislelabs mostrou que os periféricos de computador, por exemplo, faróis de proximidade, funcionar regularmente por até 2 anos usando uma bateria de célula tipo moeda de 1.000 mAh. O protocolo Bluetooth Low Energy torna isso possível devido à sua eficiência energética. BLE transmite pequenos pacotes; portanto, é ideal para dados de alta largura de banda de áudio em comparação com o Bluetooth Classic.
d) 2M PHY
Um novo modo de transmissão de taxa de símbolo duplicada foi introduzido por Bluetooth 5. Inicialmente, Sensores Bluetooth de baixa energia transmitidos apenas 1 bit por símbolo, mas com bluetooth 5, eles podem dados com taxas dobradas. Contudo, o novo modo de transmissão emparelha a largura de banda com 2 MHz de cerca de 1 MHz, fazendo mais intrusões nas áreas de borda. A segmentação da banda de frequência ISM tem 40 canais com uma distância espaçada de 2 MHz, que é essencialmente diferente do Bluetooth 2 EDR.
e) Operações GATT
O protocolo GATT é essencial para o usuário, pois oferece diversos comandos referentes às informações descobertas sobre o servidor. Esses comandos incluem:
- Descobrindo UUIDs para cada serviço principal
- Encontrar um determinado UUID para cada serviço
- Encontrar serviços subordinados para um determinado serviço principal
- Descobrindo cada recurso para um serviço específico
- Encontrar recursos que correspondem a um UUID especificado
- Lendo todos os significantes para uma distinção precisa
Emparelhar um sensor Bluetooth com um smartphone
Nesta secção, descreveremos as etapas seguidas ao emparelhar sensores compatíveis com Bluetooth usando um smartphone. O Aventura recebe os dados de emparelhamento do sensor junto com as configurações assim que o processo de emparelhamento é concluído.
uma) Garanta que (Conectar) está ligado, então do (CARDÁPIO) tocar (Dispositivo)
Para procurar sensores emparelhados, tocar (Emparelhamento)
b) Inicie o sensor
Assim que o sinal do sensor inteligente Bluetooth for detectado, ele exibe uma mensagem no smartphone.
Para completar o processo de emparelhamento do sensor já exibido, tocar (Emparelhamento).
- Aperte (Pular) se o nome do gadget for diferente do esperado, então toque (Emparelhamento) novamente. Repita isso ocasionalmente até que o dispositivo antecipado seja mostrado.
- Ao usar o sensor de le Bluetooth para emparelhar, o nome do sensor é exibido com um “UMA.”
- Sobre 18 identificações de sensor distintas, incluindo o P.C, pode ser emparelhado.
c) Estabeleça a circunferência do pneu para qualquer sensor com medições de velocidade
Aperte (Dispositivo), e também toque no nome do sensor > [Circunferência do pneu]. A circunferência do pneu é o comprimento aproximado do aro externo de cada pneu. Sensores que não podem medir a velocidade nunca são exibidos.
A lista de tamanhos de pneus é exibida uma vez que o toque é feito. A circunferência do pneu é selecionada de acordo com o tamanho do pneu mostrado no lado do pneu.
- Valor original: 2096 milímetros
- Para qualquer sensor de porta Bluetooth capaz de medições de velocidade, é recomendável definir a circunferência do pneu.
- É possível cancelar o emparelhamento e alterar os nomes dos dispositivos nesta tela.
Depois de seguir todas essas etapas, o processo de emparelhamento do sensor Bluetooth agora está completo.
- Repita o mesmo procedimento ao emparelhar com outro sensor Bluetooth.
- Depois de concluir o processo de emparelhamento, é essencial montar o sensor de movimento Bluetooth perto de você. Além disso, siga as orientações escritas no manual de instruções do sensor individual de forma adequada para determinar o local adequado para montar o sensor.
Informação importante
- Emparelhe todos os sensores utilizáveis.
- Nunca emparelhe sensores inteligentes Bluetooth no local exato ou em qualquer local com muitos outros usuários. Isso pode fazer com que os sensores emparelhem com outros dispositivos irrelevantes. Um sensor de malha Bluetooth pode resumir um único sensor BLE físico.
- Ao trabalhar com sensores Bluetooth de terceiros, apenas um smartphone Android pode transferir dados para o Aventura, enquanto um iPhone não pode.
Funcionalidade de sensores Bluetooth
Sensores sem fio Bluetooth são insignificantes, dispositivos relativamente baratos instalados em ou em um sistema existente. Eles são ideais para colocação em áreas remotas ou locais sem energia, pois são alimentados por bateria e sem fio. As baterias duram de acordo com a frequência com que os sensores fornecem valores de relatório, com alguns duradouros até 5 anos.
além do mais, Sensores sem fio Bluetooth transmitem publicidade regular de Bluetooth de baixa energia aplicada por equipamentos comerciais, treinadores de fitness, e diplomacias de saúde. As informações de divulgação podem ser configuradas como iBeacon com pacotes de bytes dos dados reconhecidos em um formato patenteado. Smartphones, entradas, ou computadores de placa única, por exemplo, Raspberry Pi, pode ser usado para obter informações uma vez que os beacons são verificados. A varredura só vê os dados transmitidos a todos, mas não liga ao beacon.
Além disso, o dispositivo de digitalização denominado como conexão Bluetooth GATT permite uma conexão com alguns sensores. Isso permite que o dispositivo de varredura notifique sempre que houver uma mudança nos valores ou visualize os valores presentes do sensor, permitindo uma grande produção de mudanças. Contudo, a publicidade pode ser interrompida por uma conexão; ao fazê-lo, outros dispositivos não podem se conectar, pois não podem ver o sensor.
As bibliotecas Bluetooth já integradas permitem que os dispositivos de recebimento busquem balizas e se conectem via GATT. Uma vez que a comunicação é Bluetooth de baixa energia, sensores discretos, especificamente SDKs, são desnecessários. Além disso, não é necessário ter assinaturas nos estágios do lado do servidor.
Usos comerciais de sensores Beacon
dezembro 6, 2013, foi quando a primeira instância do beacon foi registrada para uso comercial. Atualizado, iBeacons foram ativados em seu 254 lojas de varejo nos Estados Unidos pela Apple Company. Mais tarde, O McDonald’s usou os sensores em suas lojas para fazer ofertas especiais a seus clientes.
Os sensores de farol Bluetooth de baixa energia têm inúmeras aplicações em várias áreas. A tecnologia tem inúmeros benefícios, o principal é que ele pode enviar dados publicitários e informativos para clientes em potencial. Geralmente, sensores beacon atuam como uma ponte entre os conceitos, oferecendo informações comerciais aos clientes. Vários sensores de farol podem ser montados dentro de uma área, como em aeroportos, lojas, instituições, clubes, salas públicas, transmitindo assim informações apropriadas para dispositivos portáteis próximos. Assim que os usuários recebem os dados, eles podem usá-lo para fins de navegação, reagir aos dados, compartilhe a informação, ou outras tenacidades que dependem da mensagem recebida.
Os profissionais de marketing também podem usar sensores de beacon Bluetooth ao se conectar com prováveis clientes. As empresas que usam sensores beacon têm maiores chances de obter retornos de segmentação em posições físicas. Esses sensores beacon oferecem vários reembolsos para uma empresa. Eles incluem;
- Beacons obtêm mais percepções do cliente. Por exemplo, um varejista descobre quanto tempo leva para um cliente fazer a próxima visita à loja. O vendedor também reconhece onde exatamente a maioria dos clientes gasta naquela loja específica. Os dados podem ser úteis ao atualizar redes de publicidade e aplicativos ou ao redirecionar um mercado específico.
- Beacons aumentam a fidelidade dos clientes. Beacons fornecem informações de promoção por meio de pedidos de clique e coleta e recompensando a presença física de clientes na loja.
- Aumento de vendas. O uso de sensores de beacon Bluetooth em linha com sua aplicação aumenta os pedidos de produtos e serviços. Isso é visto principalmente em estádios durante eventos esportivos. Por meio de balizas e do aplicativo do estádio, os visitantes ficam em uma posição de receber mensagens sobre ofertas de alimentos e bebidas que avaliam as vendas por tempo.
As opções acima não limitam naturalmente ninguém no uso de sensores de farol Bluetooth de baixa energia. Tudo sujeito à criatividade e fantasia.
Arduino: Leitura e controle de dados do sensor usando Bluetooth
Esta seção visa coletar dados do sensor de um sensor de temperatura simples e, em seguida, transmiti-los a um computador por meio de comunicação Bluetooth. De um lado de um computador, um esboço simples do Arduino do sensor Bluetooth deve ser escrito. Posteriormente, ele será carregado na placa Arduino, auxiliando no tempo no monitor serial e ver os dados do sensor.
Os itens a seguir devem estar disponíveis para que o experimento seja executado sem problemas
- Microcontrolador Arduino uno
- HC-05 Módulo MOKOBlue Bluetooth
- Sensor de temperatura
- cabo USB
- Jumper Wires
- Tábua de pão
Etapa 1: Configure as conexões do circuito
Para começar o processo, organize as conexões de circuito da placa Arduino como no diagrama acima. As conexões Bluetooth entre o módulo Bluetooth e o computador são estabelecidas após fazer essas conexões.
Um circuito divisor de tensão é usado para conectar o HC-05 Módulos Bluetooth para as linhas de tensão. O HC-05 pode ser danificado se não for forte o suficiente para sustentar uma linha de 5V. É aconselhável conectá-lo a uma linha de 3,3 V, o que te mantém do lado seguro. O módulo Bluetooth TX é conectado ao R.X do Arduino, enquanto o módulo de pino Bluetooth R.X está conectado ao pino TX do Arduino.
Etapa 2: Estabeleça conexões Bluetooth
Depois de configurar com sucesso as conexões do circuito, você deve conseguir ver um piscar no módulo Bluetooth, significando que ele está operacional e pronto para o emparelhamento com o P.C.
Caso o computador que você está usando não tenha Bluetooth integrado, configurar a conexão com um dongle Bluetooth. Se um Bluetooth embutido estiver presente no computador, vá para a seção Painel de Controle e selecione -> Hardware e som -> adicionar um dispositivo na seção do ícone Bluetooth na barra de tarefas. O computador deve detectar o HC-05 Módulo Bluetooth e emparelhe o computador com o HC-05 módulo. Use tanto '1234’ ou ‘0000’ como o código de pareamento.
Etapa 3: Baixe o código do Arduino
Abra o IDE do Arduino após emparelhar com sucesso o módulo Bluetooth. Baixe e compreenda os códigos, mas não inclua nenhuma biblioteca especial.
Etapa 4: Faça upload do seu código Arduino
Primeiro, certifique-se de ter entendido e verificado bem seus esboços antes de enviar. Faça as alterações necessárias, se houver alguma. Depois de verificar o gráfico, selecione a placa correta e escolha a porta certa para conectar com a placa Arduino. Em seguida, vá para Ferramentas -> Porta e ferramentas -> Board correspondentemente. Para realizar o procedimento corretamente, clique no Arduino Uno para COM3.
Depois de estabelecer a porta e placa corretas, desconecte os pinos R.X e o TX da placa Arduino, em seguida, carregue seu código Arduino. Você provavelmente receberá um erro indicando que a porta COM está ocupada quando você não desconectou o TX e R.X. alfinetes. Faça upload do código depois de desconectar, e conecte os pinos TX e o R.X. para suas posições usuais.
Etapa 5: Obtendo os dados finais
Conecte a fonte de alimentação à placa Arduino e desconecte o cabo USB conectando o computador da placa Arduino. Com esta configuração, a placa Arduino reúne remotamente os dados do sensor por meio de comunicação Bluetooth e é transferida para o computador com um cabo USB.
Próximo, estabelecer qual porta COM conecta o módulo Bluetooth para ver os dados do sensor do monitor serial. Na barra de tarefas, clique no ícone Bluetooth e escolha ‘Abrir configurações,’ em seguida, encaixe a guia ‘Portas COM.’ Você deve ser capaz de ver algumas portas COM conectando-se ao HC-05 módulo. Certifique-se de ter cuidadosamente observado o’ porta, em seguida, vá para o esboço do Arduino e toque em Ferramentas -> Porta. Escolha a porta paralela à "saída’ porta. Depois que tudo estiver definido, abra o monitor serial da porta onde o tempo e os dados do sensor de temperatura são exibidos. Pressione o botão de descanso da placa do Arduino para avaliar os dados de zero segundos em diante.
Etapa 6: Solução de problemas
Depois de perceber um intervalo de tempo de 2 segundos em dados de tempo no monitor serial e temperatura no sensor acelerômetro Bluetooth, saiba que tudo está indo bem. Contudo, um ligeiro atraso de alguns milissegundos pode surgir entre as leituras sucessivas esperadas e normais durante a transferência de dados. É mais provável que você encontre vários problemas e erros se for novo no uso da conexão Bluetooth do Arduino. Para evitar qualquer um desses problemas, certifique-se de ter seguido corretamente os seguintes pontos.
- Verifique se os pinos R.X e as conexões TX estão firmes e corretos.
- Verifique novamente se o módulo Bluetooth está bem conectado, e para estar seguro o suficiente, use um circuito divisor de tensão ou conecte o HC-05 para 3.3V. Nunca use o 5V.
- Uma conexão solta pode fazer com que o módulo Bluetooth pare de funcionar. Certifique-se de que há um LED piscando continuamente no módulo Bluetooth, indicando que está energizado.
- Durante o upload de esboços, selecione as portas e placas COM apropriadas. além do mais, pense em escolher a porta COM de saída do módulo Bluetooth adequada para permitir que você visualize os dados no monitor serial.
- Conforme descrito na etapa 4, carregue os esboços e lembre-se de desconectar e reconectar ao fazer o upload do esboço.
- Certifique-se de que o HC-05 O módulo Bluetooth está dentro do alcance do seu computador antes de experimentá-lo.
A comunicação do Arduino Bluetooth é simples de conectar quando usada com frequência. Assim que alguém se sentir confortável com isso, torna-se simples enviar e receber dados.
