Настройте интеллектуальную систему уведомлений: преобразите свой дом с помощью BLE

Вы когда-нибудь задумывались о том, что ваш дом предвидит ваше прибытие и отреагирует соответствующим образом? С помощью нашей настройки уведомления Bluetooth Low Energy (BLE) вы можете воплотить эту футуристическую идею в жизнь. Будь то for безопасность, удобство или просто развлечение, эта установка имеет бесчисленное множество применений.

Представьте, что дверь вашего гаража автоматически открывается или свет включается, когда вы приближаетесь к дому.

Здесь используются умные часы на базе Bluetooth, а уведомитель сканирует BLE устройств. После сканирования он уведомляет, когда конкретный адрес MAC (управление доступом к мультимедиа) умных часов попадает в диапазон уведомителя.

Bluetooth сегодня распространен повсеместно, и различные устройства и приложения на смартфонах, умных часах, планшетах, ноутбуках и iPad используют for это техническое достижение. Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) является широко распространенной технологией и, в отличие от своего родственника – классической технологии Bluetooth, имеет столь же разнообразные применения. Предлагаемая установка использует BLE для идентификации человека, использующего адрес смартфона MAC, и объявляет о его прибытии в установку.

Рис. 1 показан прототип экспериментальной установки и продемонстрировано использование BLE. На рис. 2 представлена блок-схема всей установки.

Видео PoC

BLE работает с минимально возможным энергопотреблением, недорог, имеет низкую пропускную способность и прост в использовании. Такой стандарт радиосвязи изначально был инициирован Nokia как Wibree. Эти цели в конечном итоге привели к созданию Bluetooth 4.0 (BLE), настоящего стандарта с низким энергопотреблением, который может работать for в течение длительного периода времени от небольшой батарейки размером с монету. Устройства Bluetooth с любой версией спецификации до 4.0 не могут каким-либо образом взаимодействовать с устройством BLE.

Также читайте: Распутывание проводов, автор Bluetooth Low Energy (BLE)

Эфирный протокол, верхние уровни протокола и приложения несовместимы между этими двумя технологиями. Как и Bluetooth, BLE работает в диапазоне ISM 2,4 ГГц. Однако, в отличие от классического Bluetooth, BLE постоянно находится в спящем режиме, за исключением случаев, когда инициируется соединение. Фактическое время соединения составляет всего несколько миллисекунд (мс), в отличие от Bluetooth, для которого потребуется около 100 мс.

В таблице 1 представлена спецификация. В таблице 2 показаны основные различия между классической технологией Bluetooth и BLE.

BLE может взаимодействовать с другими устройствами двумя способами: широковещательной передачей или соединением.

Здесь используется метод широковещательной рассылки по адресу MAC. В соответствии с рекомендациями, установленными общим профилем доступа (GAP), широковещательная связь включает в себя устройство BLE (называемое широковещательной станцией), отправляющее пакеты на любое сканирующее устройство в пределах его диапазона связи. Любое Bluetooth-совместимое устройство (называемое наблюдателем) может легко получить данные, передаваемые устройством BLE. Эта связь является однонаправленной.

В широковещании используются рекламные функции BLE для отправки небольшого пакета (обычно 47 байт с настраиваемой полезной нагрузкой 31 байт) с использованием метода скачкообразной перестройки частоты. BLE работает в безлицензионном ISM диапазоне 2,4 ГГц, разделенном на 40 каналов связи, имеющих полосу пропускания 2 МГц каждый. В число этих 40 каналов входят 3 рекламных канала и 37 каналов подключения.

Адрес MAC — это 12-значное шестнадцатеричное число, присваиваемое каждому устройству, подключенному к сети. Адрес MAC, изначально указанный как уникальный идентификатор при производстве устройства, часто встречается на сетевой интерфейсной карте (NIC) устройства.

Адрес MAC представлен 12 шестнадцатеричными цифрами (0–9 и A–F), разделенными двоеточиями или тире. Например, 01:0A:95:9D:67:16 или 01-0A-95-9D-67-16. Каждая шестнадцатеричная цифра представляет четыре бита; таким образом, каждая пара цифр означает один байт или октет. Первые шесть цифр адреса MAC обозначают производителя сетевого адаптера, известного как уникальный идентификатор организации (OUI), while, остальные шесть цифр назначаются производителем для идентификации сетевого адаптера.

Чтобы получить адрес MAC ваших умных часов, на главном экране часов нажмите кнопку вниз и перейдите в «Настройки». Имя устройства — это имя Bluetooth ваших часов. 12 буквенно-цифровых символов под MAC — это адрес MAC ваших умных часов.

После получения соответствующего адреса MAC можно создать код для сканирования всех соседних устройств с поддержкой BLE в пределах диапазона и идентификации конкретных из них. В предлагаемой настройке при обнаружении желаемого адреса MAC музыкальный тон активируется с помощью транзистора (BC547) и узла динамика.

Чтобы динамик не воспроизводил звуковой сигнал непрерывно, его продолжительность ограничена 5 секундами. Далее, даже if идентифицированный адрес MAC остаётся в зоне обнаружения, то же самое continue будет определяться кодом, но это никак не активирует динамик. В качестве меры предосторожности, чтобы избежать обнаружения, установлен дополнительный (буферный) таймер 3 600 000 мс = час, чтобы завершить все до того, как звуковой сигнал начнет воспроизводиться снова.

Персонализированный уведомитель на основе BLE – схема и работа

Рис. 3 показана принципиальная схема устройства оповещения о людях поблизости на основе BLE. Он построен на основе платы ESP32 (MOD1), умных часов, BT66 (IC1), NPN-транзистора BC547 (IC2), небольшого динамика и нескольких других компонентов.

Рис. 4 представлена ​​схема подключения извещателя на макетной плате. Это поможет понять, как подключать компоненты на макетной плате.

В Таблице 3 показаны соединения между контактами ES32, BT66, BC547, динамиком, батареей 9 В (BT1) и резистором.

BLE широко считается for беспроводной внутренней системой локализации (ILS), в которой мощность полученного сигнала BLE (RSS) чаще всего используется для определения местоположения цели. Установка была протестирована в помещениях здания с множеством смежных помещений, разделенных стенами, окнами и дверями. Он успешно работал на расстоянии до 15-18 метров, включая непрозрачные разделения в условиях отсутствия прямой видимости (NLOS).

И наконец, BLE обнаруживает отдельных людей при условии, что адрес MAC на соответствующих умных часах можно идентифицировать. Чтобы обеспечить гендерное равенство, код был протестирован также на умных часах отца. И это сработало!

В коде настройте адрес MAC на адрес MAC ваших умных часов, затем выберите плату как ESP32 и загрузите код на плату ESP32. На рис. 5 показан фрагмент исходного кода.

Создание и тестирование

После загрузки исходного кода соберите плату ESP32 на макете вместе с другими компонентами, как показано на рис. 3. Теперь включите устройство и храните его дома. Затем выйдите на улицу в своих умных часах, и когда вы подойдете к дому, устройство сможет это почувствовать. Он начинает оповещать с помощью динамика.

Это же устройство можно заменить реле, чтобы оно автоматически включало свет, кондиционер и дверь, когда вы приходите домой. Его также можно модифицировать как систему безопасности. Когда вы дома, устройство включается; в противном случае дом автоматически запирается. В целом, уведомитель можно изменить for во многих вариантах использования в соответствии с вашими творческими способностями.

Доктор Гитали Саха — преподаватель кафедры электроники и коммуникационной техники GCET, Ананд, Гуджарат. Маулик Патель из отдела ИТ-инжиниринга последнего года обучения отправил это уведомление