ماژول بلوتوث چیست؟ معرفی سه مدل ماژول بلوتوث پرطرفدار

به‌طورکلی بلوتوث یکی از گونه‌های پروتکل ارتباطی است که در باند فرکانسی 4 گیگاهرتز کار می‌کند. اطلاعات در این پروتکل توسط چیپ یا تراشه مخصوصی در دو فرستنده و گیرنده دریافت می‌شود. سادگی کار با آن‌یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن است. در این مقاله از جم ترونیک با نحوه عملکرد ماژول بلوتوث، مزایای آن و چند مدل محبوب و کاربردی آن آشنا می‌شوید.

ماژول بلوتوث چه مزایایی دارد؟

1. حجم تولید کم:

در حجم تولید زیر 50000 واحد، ماژول‌ها نسبت به راه‌حل‌های دیگر از مزیت‌های زیادی برخوردار هستند. برای مثال هزینه‌های توسعه، تولید، صدور RF و تست.

2. چرخه‌های طراحی و عرضه سریع‌تر محصول:

ماژول‌ها قادر هستند تا یک فرمول متناسب باز بازار را ظرف چند ماه روانه بازار کننده و طی این مدت دیگر الزام به تجربه مهندسین RF نیازی نیست. همچنین بیشتر تمرکز طراحی بر برنامه‌نویسی APIs و متن اسکریپت برای ارتباط با استک TCP/IP است. ماژول‌ها به طور قابل‌توجهی این روند را کاهش می‌دهند.

3. طول عمر زیاد:

استفاده از ماژول در برابر فرسودگی محصولاتی که دارای یک چرخه حیات هستند به‌صرفه‌تر است و در واقع طول عمر آن‌ها بیشتر است. در واقع در طراحی ماژول بدون تغییر پایه‌ها، می‌توان در صورت لزوم از چیپ‌های جدیدتر استفاده نمود.

ماژول بلوتوث چطور کار می‌کند؟

ساختار یک ماژول بلوتوث

هنگامی که ماژول را روشن می‌کنیم پایه‌های GND و VCC آن را به طور مناسب به تغذیه وصل می‌کنیم ماژول در مد pairing قرار می‌گیرد و در حالت Slave قرار دارد. ماژول منتظر می‌شود تا دستگاهی درخواست برقراری ارتباط کند، پس از آن با دستگاه جفت می‌شود. ماژول اطلاعاتی را که با استفاده از ارتباط بلوتوث می‌گیرد از طریق پایة TXD خود، با پروتکل سریال برای ما ارسال می‌کند. به طور برعکس برای این که اطلاعاتی به ماژول بدهیم باید از طریق پایة RXD آن، اطلاعات را با پروتکل سریال به ماژول بدهیم تا ماژول با ارتباط بلوتوث آن اطلاعات را به دستگاه متصل شده ارسال کند و به همین ترتیب می‌توانیم از این ماژول استفاده کنیم و اطلاعات موردنظر خود را ارسال و دریافت نماییم.

برای خرید ماژول بلوتوث در انواع مختلف کلیک کنید.

مدهای کاری ماژول HC-05

ماژول بلوتوث HC-05 دارای سه مد کاری متفاوت است. این سه مد عبارت‌اند از:

1. مد اتصال یا جفت شدن (pairing):

هنگامی که ماژول را برای اولین‌بار روشن کنید، ماژول در این مد قرار می‌گیرد. در این مد، ماژول قابلیت اتصال به دستگاه‌های بلوتوث را دارد و پس از اتصال و جفت شدن می‌تواند اطلاعات را دریافت یا ارسال نماید. وقتی ماژول در این مد قرار دارد می‌تواند در دو حالت Master یا Slave قرار گیرد. (در مورد این دو حالت کاری قبلاً توضیح داده شد.)

توجه کنید که هنگامی که ماژول در حالت Master قرار داشته باشد، می‌تواند دستگاه‌های دیگر با آدرس بلوتوث معین را پیدا کرده و به آن‌ها وصل شود. همچنین قادر است به طور اتوماتیک دستگاه‌های بلوتوث Slave را پیدا کرده و به آن‌ها متصل گردد.

برای تنظیم کردن ماژول نیاز داریم که وارد حالت تنظیمات شویم. باتوجه‌به این که تمامی تنظیمات از طریق سری دستورات AT صورت می‌گیرد به مد تنظیم، مد AT می‌گویند. ماژول بلوتوث HC-05 دارای دو مد تنظیم است: مد AT یک و مد AT دو.

2. مُد AT یک:

برای واردشدن به مد تنظیم AT1 هنگامی که ماژول روشن است، و از قبل در مد pairing قرار دارد، باید به PIN34 آن، ولتاژ یک اعمال کنیم. در این صورت همان‌طور که ماژول در حال pairing یا تبادل اطلاعات قرار دارد، وارد مد تنظیم نیز می‌شود. در مد AT یک، نرخ داده همان نرخ داده‌ای است که ماژول در آن قرار داشته است. مثلاً ماژول با نرخ دادة ۹۶۰۰ در مد جفت شدن قرار دارد، با یک کردن پین ۳۴ نرخ داده همان ۹۶۰۰ باقی می‌ماند و می‌توانیم با دستورات AT برخی از ویژگی‌هایش را تنظیم کنیم.

3.  مد AT دو:

اگر قبل از این که ماژول را روشن کنیم، و یا در حین روشن‌کردن ماژول، PIN34 را یک کنیم، وقتی ماژول روشن شد وارد مد AT دو می‌شود. در این حالت نرخ داده همیشه و حتماً برابر با ۳۸۴۰۰ است و توسط کاربر قابل تغییر نیست. این مد کاری به این دلیل وجود دارد که شما بدانید نرخ داده همیشه برابر با ۳۸۴۰۰ و همیشه ثابت است. زیرا ممکن است کاربر فراموش کند که آخرین بار نرخ ماژول چقدر بوده است. در این صورت وارد مد AT دو می‌شود و تنظیمات دلخواه خود را اعمال می‌نماید.

نقش PIN34 در مدهای کاری مختلف:

در کل یک کردن PIN34 ماژول را به مد AT می‌برد. اگر قبل از روشن‌کردن ماژول آن را یک کنیم، هنگامی که ماژول روشن می‌شود، ماژول وارد مد AT دو می‌شود و اگر هنگامی که ماژول روشن است این پین را یک کنیم ماژول وارد مد AT یک می‌شود.

مورد دیگری که وجود دارد، این است که اگر بعد از یک کردن PIN34، آن را دوباره سفر کنیم، ماژول از مد AT خارج نمی‌شود. بلکه دیگر همة دستورات AT قابل‌اجرا نیستند و فقط برخی از آن‌ها را می‌توان به کاربرد.

عملکرد PIN31 در مدهای کاری مختلف:

در جدول ذکر شد که این پین نشان‌دهندة مدهای کاری ماژول است. درصورتی‌که ماژول در مد AT یک، یا در مد اتصال قرار داشته باشد، با فرکانس ۲ هرتز (دو بار در ثانیه) خاموش و روشن می‌شود. درصورتی‌که یک LED به این پایه وصل کنیم، در این حالت یک چشمک زدن سریع را می‌بینیم.

هنگامی که ماژول در مد AT دو قرار داشته باشد، سرعت قطع و وصل شدن یک‌بار در ثانیه خواهد بود. در این حالت این پین یک ثانیه صفر و یک ثانیه یک است. درصورتی‌که یک LED به این پین وصل کنیم، در این حالت LED با فرکانس نیم هرتز روشن و خاموش می‌گردد.

هنگامی که ماژول به دستگاه بلوتوثی وصل شد، پس از اتمام اتصال این پین هر یک ثانیه به طور سریع یک‌بار ۱ و ۰ می‌شود. درصورتی‌که یک LED به این پین وصل کنیم، در این حالت هر ثانیه یک‌مرتبه و سریع، روشن و خاموش می‌شود.

انواع کلاس‌های ماژول بلوتوث

ماژول‌های بلوتوث به‌طورکلی به سه کلاس تقسیم می‌شود:

کلاس 1:

محدوده خروجی این کلاس تقریباً 100w است. فاصله بین دو ماژول بلوتوث نزدیک به 100 متر است.

کلاس 2:

محدوده خروجی این کلاس تقریباً 2.5w است. فاصله بین دو ماژول بلوتوث نزدیک به 10 متر است.

کلاس 3:

محدوده خروجی این کلاس تقریباً 1w است. فاصله بین دو ماژول بلوتوث نزدیک به 10 سانتی‌متر است.

همچنین یک دسته‌بندی دیگر برای بلوتوث‌ها تقسیم آن‌ها به دودسته سریال و صوتی تقسیم می‌شوند.

کاربردهای ماژول بلوتوث

به‌طورکلی در هر دستگاه الکتریکی می‌توان از این ماژول‌ها استفاده کرد. بیشترین جایی که این ماژول‌ها استفاده می‌شوند در لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های همراه و اسپیکرهاست. برای توسعه بعضی ماژول‌ها (مثل ماژول آمپلی‌فایر) هم از پروتکل ارتباطی بلوتوث نیز استفاده می‌شود. در بحث اینترنت اشیا نیز استفاده از این ماژول‌ها به چشم می‌خورد. برای باز کردن درب‌های آهنربایی هوشمند از ارتباط بلوتوث استفاده می‌کنند که ماژول بلوتوث گوشی و قفل با هم ارتباط برقرار می‌کنند.

معرفی چند مدل از بهترین ماژول‌های بلوتوث

1. ماژول بلوتوث HC-05

ماژول بلوتوث HC-05 یک ماژول سریال بلوتوث است. این ماژول برای تبدیل پورت سریال به بلوتوث مورداستفاده قرار می‌گیرد. به عبارتی با استفاده از این ماژول می‌توانیم از طریق بلوتوث یک ارتباط سریال مجازی (به طور بی‌سیم) بین دو دستگاه (یا  MCU) ایجاد کنیم. پس توجه داشته باشیم که این ماژول برای ارسال فایل مناسب نیست.

ماژول بلوتوث HC-05 می‌تواند در هر دو مد  Master و Slave قرار گیرد. تفاوت این دو مد به این صورت است که ماژولی که در حالت Master باشد می‌تواند دستگاه‌های بلوتوث اطراف را جستجو کرده و با دستگاهی خاص ایجاد ارتباط کند، ولی ماژولی که در حالت Slave باشد فقط می‌تواند مورد جستجو قرار گیرد و به درخواست‌های ارتباط پاسخ منفی یا مثبت بدهد. یعنی ماژول وقتی در مد Slave قرار دارد، نمی‌تواند دستگاه‌های اطراف را جستجو کند و نمی‌تواند درخواست دهنده و برقرارکنندة ارتباط باشد. تعیین کردن مد کاری توسط کاربر صورت می‌گیرد. ماژول بلوتوث HC-05 به طور پیش‌فرض بررسی حالت Slave قرار دارد.

2. ماژول بلوتوث XY-BT-L:

XY-B-TL گیرنده صوتی، با فن آوری بلوتوث است که برای پخش موسیقی بکار می‌رود. این ماژول قادر به رمزگشایی موسیقی به فرمت mp3 بوده و سیگنال خروجی صوتی آن از طریق جک 3.5mm برای کاربر قابل‌استفاده است.

3. ماژول بلوتوث صوتی MH-M18

به‌طورکلی ماژول‌های MH-M18/28/38 که یک ماژول کم‌مصرف هستند که از پروتکل بلوتوث 4.2 پشتیبانی می‌کنند. دارای دو کانال استریو پلی بک هستند. در محیط باز تا برد 20 متر پشتیبانی می‌کند.

جمع‌بندی

هنگامی که یک پروتکل ارتباطی کوتاه‌برد با حجم دیتا کم و ماژول‌های نسبتاً ارزان نیاز داشتیم، می‌توانیم از ماژول‌های بلوتوث استفاده کنیم. مثلاً در بحث اینترنت اشیا از پروتکل‌های ارتباطی بسیاری استفاده می‌شود. یکی از آن‌ها بلوتوث است، زیرا در شرایط خاص خود، می‌تواند بهترین گزینه باشد.ماژول های دیگر مثل ESP8266 یا ESP32 نیز با عنوان ماژول وایفای بلوتوث وجود دارند، اما برای کاربرد به صرف بلوتوث، ماژول های گفته شده کافی هستند.