New Customers Only. Offer Expires Dec 31st, 2024

Up to 40% Off Altium Designer!

Interested? Call: 1-800-544-4186 , Email: sales.na@altium.com

New Customers Only. Offer Expires Dec 31st, 2024

Wytyczne projektowania Bluetooth: Ważne aspekty projektów niskiego zużycia energii

Utworzono: marzec 14, 2018
Zaktualizowano: listopad 4, 2020
Phone with smart home app and icons for IoT

W moich dwudziestkach bez problemu nosiłem laptopa po mieście bez żadnych oznak zmęczenia. Obecnie szybko się męczę i po długim czasie chodzenia z laptopem szukam dobrej masażystki. Dlatego wolę nosić ze sobą lżejsze tablety robocze zamiast mojego ciężkiego laptopa. Technologia poszła naprawdę do przodu od czasów klasycznego Bluetooth.

W elektronice Bluetooth Low Energy (BLE) robi coś podobnego dla aplikacji. Przesyła krótkie serie danych, zużywając tylko ułamek energii potrzebnej chipowi Bluetooth. Podobnie jak moja decyzja o zostawieniu laptopa w domu podczas podróży dla wydajności (i komfortu), niska energia jest bardziej efektywna, gdy nie przesyłasz dużo danych.

Podstawy Bluetooth Low Energy

Kiedy technologia Bluetooth umożliwiła korzystanie z bezprzewodowych słuchawek, byłem zafascynowany. Myślałem, że to jedna z najfajniejszych technologii w ogóle. Niemniej jednak, klasyczne standardy Bluetooth Classic są obarczone problemami, w tym krótkim czasem pracy baterii i brakiem stabilności połączenia. Bluetooth Low Energy jest idealnym rozwiązaniem tych problemów.

Zamiast zastępować standardy Bluetooth Classic, Bluetooth LE uzupełnia swojego poprzednika w aplikacjach wymagających bardzo niskiego zużycia energii. Jeśli urządzenia nie są połączone, pozostają w trybie „uśpienia”, co pozwala na minimalne zużycie energii. Nawiązanie połączenia zajmuje zaledwie kilka milisekund.

Urządzenia Bluetooth low energy mogą przesyłać dane na odległość do 100 metrów, w zależności od innych czynników, takich jak czułość odbiornika czy straty strukturalne. Sprawia to, że są one idealne dla Internetu Rzeczy (IoT), gdzie czujniki oparte na Bluetooth low energy mogą być łatwo rozmieszczone na dużym obszarze.

Adopcja Bluetooth low energy nastąpiła zaskakująco szybko, ponieważ technologia ta wypełnia lukę w istniejącej elektronice, adresując problemy z niskim zużyciem energii i długodystansowym przesyłem danych. Z IoT napędzającym implementację Bluetooth LE, to tylko kwestia czasu, zanim zaczniesz pracować nad projektem z Bluetooth LE. Oto kilka wskazówek dotyczących implementacji Bluetooth LE w twoim projekcie.

The Community for Creative Electronics

Powerful Free ECAD Software with Online Collaboration

Moduł BLE lub mikrokontroler z BLE

Aby zintegrować Bluetooth low energy, masz opcję zintegrowania mikrokontrolera z modułem Bluetooth LE lub użycia mikrokontrolera z wbudowaną funkcją Bluetooth low energy. Moduły Bluetooth LE są zazwyczaj certyfikowane. Użycie modułu Bluetooth LE pozwala zaoszczędzić czas i pieniądze na certyfikacji.

Jeśli produkujesz setki tysięcy jednostek, mikrokontroler z wbudowaną funkcjonalnością Bluetooth Low Energy jest bardziej opłacalną opcją. Niższy koszt produkcji rekompensuje koszty certyfikacji sprzętu.

Zrównoważenie niskiego poboru mocy i mniejszych pakietów danych

Moduł Bluetooth LE działa ze średnim poborem prądu na poziomie 1 μA. To zaledwie 10% mocy zużywanej przez Bluetooth Classic. Kiedy jest zaprojektowany poprawnie, pojedyncza bateria zasilająca urządzenie Bluetooth LE może trwać od 5 do 10 lat. Mając to na uwadze, należy dołożyć wszelkich starań, aby zminimalizować zużycie energii przez inne komponenty płytki PCB.

Na przykład, dla projektu wykorzystującego moduł Bluetooth LE powinien zostać wybrany mikrokontroler o niskim poborze mocy. Wizualne wskaźniki takie jak diody LED powinny być unikane, aby maksymalizować żywotność baterii. Mikrokontroler zawsze powinien być przełączany w tryb głębokiego snu, gdy nie jest aktywny.

Warto również zauważyć, że Bluetooth Low Energy przesyła dane w krótkich seriach pakietów danych. W przeciwieństwie do Bluetooth Classic, nie obsługuje przesyłania dużych rozmiarów danych. Obsługiwany ładunek pakietu danych to do 37 bajtów. Jeśli Twój projekt zakłada wysyłanie dużych bloków danych, oprogramowanie układowe musi być na tyle inteligentne, aby przesyłać dane i odbudowywać otrzymane pakiety danych.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

 Stick man running with a full battery
Bluetooth LE zużywa minimalną ilość energii

Wytyczne dotyczące układu PCB dla Twojego urządzenia Bluetooth

Bluetooth Low Energy działa na częstotliwości 2,4 GHz. Wysokoczęstotliwościowa natura tej technologii wymaga, aby PCB było zaprojektowane z uwagą. Gdy Twój projekt obejmuje czujniki, najlepiej jest umieścić sygnały analogowe i moduł Bluetooth na oddzielnych warstwach płytki drukowanej.

Chociaż działa na minimalnej mocy, ważne jest, aby projekt PCB Bluetooth miał stabilne i czyste napięcie. Dodanie kondensatorów omijających o wartości 1,0μF pomaga zapewnić stabilne napięcie. Poza tym, koraliki ferrytowe mogą być również używane do filtrowania zakłóceń z urządzenia zasilającego Bluetooth LE.

W niektórych przypadkach możesz potrzebować zaprojektować antenę Bluetooth LE na PCB. Chociaż nie musisz być ekspertem od RF, powinieneś zaprojektować antenę zgodnie z zaleceniami producenta. Alternatywnie, możesz zdecydować się na antenę chipową, jeśli masz ograniczoną przestrzeń na swojej płytce PCB.

Blue circuit board with a bypass capacitor
Kondensator omijający pomaga stabilizować zasilanie.

Używając oprogramowania do projektowania PCB z dostępem do obszernej bazy komponentów i nieograniczonych treści projektowych, możesz bezproblemowo zintegrować Bluetooth LE ze swoim kolejnym projektem. Kiedy potrzebujesz dostępu do łatwego w użyciu narzędzia do układania PCB, które zawiera wszystko, co potrzebne do budowy wysokiej jakości, produkowalnych płyt obwodów, nie szukaj dalej niż CircuitMaker. Dodatkowo, korzystając z łatwego w obsłudze oprogramowania do projektowania PCB, wszyscy użytkownicy CircuitMaker mają dostęp do osobistej przestrzeni roboczej na platformie Altium 365. Możesz przesyłać i przechowywać swoje dane projektowe w chmurze oraz łatwo przeglądać swoje projekty za pomocą przeglądarki internetowej na bezpiecznej platformie.

Zacznij używać CircuitMaker już dziś i bądź na bieżąco z nowym CircuitMaker Pro od Altium.

Powiązane zasoby

Powrót do strony głównej
Thank you, you are now subscribed to updates.