プロジェクトに BLE 接続を追加する方法を探している場合、多くのオプションがあります。 では、適切な BLE モジュールを選択するにはどうすればよいでしょうか?

BLE (Bluetooth Low Energy Technology) は、スマート デバイスの最近の開発に分類できます。 BLE は、複雑な IoT アプリケーションのさまざまなアプリケーションでも重要な役割を果たします。 この記事では、BLE モジュールとは何か、および電子デバイスに合わせて BLE モジュールを選択する方法を徹底的に説明します。

Bluetooth Low Energy とは何を意味し、なぜ人気があるのでしょうか?

これは、低電力を使用するワイヤレス ネットワークと言え、2.4 GHz ISM 帯域で非常に効果的です。 さらに、狭い半径内でのデバイス接続を可能にするためにも重要です。

さらに、BLE モジュールは、SoC (システムオンチップ) またはモジュールのアプローチを利用して、新しいデバイスに追加できます。 この演習には、アンテナが内蔵されたデバイスを選択するのが適しています。

BLE を使用したメッシュ ネットワークとは何ですか?

ZigBee などの同様のワイヤレス プロトコルとは異なり、ほとんどの場合、BLE にはメッシュ ネットワーク機能がありません。 ただし、この機能を備えた優れた BLE ソリューションがあります。

通常、この BLE では、アクティブなデバイスが 10 メートルの動作範囲内に存在することが許可されます。 さらに、このメッシュ ネットワーク機能は、1 台のデバイスだけを使用してさまざまなデバイスを確実に制御できるため、機能の向上に役立ちます。

さらに、ネットワークのカバーエリアを拡大するには、BLE メッシュ ネットワークが必要です。 したがって、メッシュ ネットワーク中に通信するためにデバイスを直接接続する必要はありません。 代わりに、このシステムは分散型ネットワークを利用しており、これにより、より広範囲な到達範囲が可能になります。

この機能の重要なハックは、すべてのメッシュ ネットワーク デバイスがメッセージを中継できることです。 したがって、メッシュ ネットワークでは、一般的なシステムにおける従来の直接通信ではなく、中間デバイスを使用するオプションを利用できます。

この規定には、通常、補償範囲が拡大するという大きな利点があります。 さらに、Bluetooth メッシュは、多くのデバイスの同時制御を可能にするとともに、消費電流を削減する上で重要です。

電子デバイス用の BLE モジュールを選択する方法

BLE モジュールを選択する際には、注意すべき考慮事項がいくつかあります。 それらは次のとおりです。

• このモジュールは、プロジェクトに必要な BLE 機能のサポートを提供しますか?
• プロジェクトでマルチ無線システムが必要な場合、マルチプロトコルに対応できますか?
• コンプライアンス、認証、およびアンテナの種類
• RF パフォーマンス、動作温度、インターフェイス、モジュールのコア
• 品質とサポートの点で評判の良いモジュール ベンダーですか?
• OTAアップデートのサポート
• 電力の消費

BLEのサポート

アプリケーションが高い伝送スループットを必要とする場合は、2M PHY およびアドバタイズメント拡張をサポートするモジュールを検索してください。 長距離の場合は、LE Coded PHY をサポートするモジュールを選択してください。

屋内での測位と位置確認、およびアプリケーションの追跡を確実に行うには、出発角、角度または到着メカニズムをサポートするモジュールを使用する必要があります。 このリストは継続できますが、主な基準はアプリケーションに必要な機能に関連するものです。

マルチプロトコル機能

あなたのプロジェクトは複数のラジオに関連していますか? 答えが「はい」の場合は、複数のプロトコルのサポートが組み込まれているモジュールを検索してください。

プロジェクトで BLE と Zigbee の両方を使用していると想像すると、2 つのプロトコルのサポートを提供できるモジュールが必要になります。 これにより、2 つの無線システムの設計と構築のストレスが軽減されます。

通常、このモジュールには無線チップセットが 1 つだけ含まれています。 したがって、2 つのプロトコルのサポートは時間多重化された方法で実行されます。 これにより、サポートされているすべてのプロトコルに新しい機能や制限が生じる可能性があるため、必ず覚えておいてください。

コンプライアンス、認証、およびアンテナの種類

また、モジュールが使用するアンテナのタイプも考慮する必要があります。 Bluetoothモジュール用のアンテナは大きく2つに分類できます。 これらは指向性アンテナと無指向性アンテナです。

指向性アンテナは、特定の方向に存在する無線信号に焦点を当てます。
全方向性アンテナは、信号を特定のエリア (360 度) に放射するのに役立ち、カバレッジ レートを最大化します。
必要なアンテナのタイプは、アプリケーションの要件によって異なります。 たとえば、デバイスがさまざまな方向で使用される場合は、全方向アンテナを使用してモジュールで全方向カバレッジを試す必要がある場合があります。

製品が金属で覆われており、そのアンテナを筐体内ではなく筐体から放射する必要がある場合は、指向性アンテナが必要になります。

コンプライアンスと認証に関しては、モジュールの多くのメーカーは通常、テストまたは事前認証された製品を販売しています。 これは、自社の製品にこれらの無線モジュールを組み込みたいと考えている、従来とは異なる高周波メーカーにとって朗報となります。 ただし、RF 開発の経験が不足しています。

RF パフォーマンス、動作温度、インターフェイス、モジュールのコア
マイクロプロセッサはこのモジュールのコアまたは頭脳であり、モジュールの処理能力の決定に役立ちます。 ここでのもう 1 つの重要な要素は、モジュールのインターフェイスです。 このモジュールが外部の周辺機器をどのように接続するかは、互換性を判断する上で非常に重要です。 アプリケーションに合わせて必要な処理能力を備えたモジュールを選択してください。

さらに、モジュールの動作温度は製品と同様の温度範囲で動作する必要があります。

最後に、高出力電力および RF 感度モジュールにより、信頼性の高いリンク バジェットが提供されるだけでなく、外部アンプを必要とせずに追加の範囲にも対応できます。 製品のニーズを念頭に置いておけば、適切なモジュールを入手する作業が容易になります。

 

評判が高く信頼できる BLE モジュール ベンダー

強力なサポート体制と優れた評判を備えたモジュール ベンダーと常に連携してください。 これにより、SDK、セキュリティ機能などの点で更新された高品質モジュールを提供するとともに、製品が非常に迅速に市場に投入されることが保証されます。

消費電力

BLE 製品に関しては、電力消費が重要な役割を果たします。 これは、製品の大部分がリチウムイオン電池などの電流が制限された電源を使用しているためです。

モジュールの無線と CPU は、製品内で電力を消費するコンポーネントに含まれます。 スリープ、受信、送信モード中にモジュールが使用する電力量に関係する場合は、製品のバッテリー寿命に合わせて最適な省電力設計のものを選択できます。

その他のパラメータ

他にも考慮すべき要素があります。 これらには、開発ツール、パッケージングのサイズと寸法、ホストレスまたはホスト型アーキテクチャ、伝送速度などが含まれます。

料金

コストは、ほとんどのアプリケーションにとって重大な懸念事項です。 さらに、モジュールの選択に関連する全体の所有コストが、重要な要素としてモジュールの単価を上回る可能性があります。 総コストには、ソフトウェアとツールの購入、認証費用、開発にかかる追加時間、デバイスの選択に関連する開発後のメンテナンス作業が含まれます。

価格のほかに、ベンダーに尋ねる必要がある重要な質問には、ソフトウェアおよびハードウェア開発の性質と種類、提供される統合サポート (モバイル アプリの作成とクラウド サービスを含む)、地域サポートの利用可能性、このテクノロジに関するベンダーの経験レベル、外部コンポーネントの必要性、実際のリストと認証とコンプライアンス、Bluetooth 5 などの新興標準へのアップグレード パスなどが含まれます。

ホストレスまたはホスト型アーキテクチャ

いくつかの BLE モジュールの設計は、メッセージ転送を主な機能として、ドロップイン通信用のペリフェラルとして機能するように作られています。 これらのモジュールは、ホスト プロセッサに接続された「ブラック ボックス」として機能し、デバイスの他のすべての操作を処理し、ホストのデータ転送とセットアップ コマンドを実行するだけです。

他のモジュールは、BLE ペリフェラルおよびユーザー構成可能なシステム コントローラーとして機能する、スタンドアロンのホストレス デバイスとして説明できます。 どのアーキテクチャでもかなりの数のモジュールが機能する可能性があり、ホストレスになるために追加の開発やソフトウェアの作業が必要になる場合があります。

サイズ

ここで、PCB ボード内でモジュールが占めるスペースの量は、いくつかのアプリケーションで重要になる可能性があります。 これは、デバイスのサポートを提供するために必要なプリント基板の複雑さとコストに影響を与える可能性があります。 ウェアラブル デバイスなどのアプリケーションの場合、モジュールの高さも重大な問題となる可能性があります。

感染率

まず、モジュールの目的を明確に定義する必要があります。 これは、適切な伝送速度を選択するのに役立ちます。

結論

電子デバイスに BLE モジュールを選択する方法は、予算とアプリケーションのニーズによって異なります。 多くの優れた機能を備えたモジュールが必要な場合は、価格が高くなることが予想されます。 希望するモジュールの範囲が広い場合は、そのモジュールが大きな出力電力と高感度を備えていることを確認する必要があります。 最後に、優れた技術サポートを備えた信頼できる評判の高いベンダーと常に連携してください。