Senzory priblíženia možno označiť za jeden z druhov spínačov, ktoré detegujú blízky objekt pomocou svetla, elektromagnetického poľa alebo zvuku. Zvyčajne sú tieto typy zariadení určené na detekciu blízkych objektov a väčšinou je to praktická aplikácia, v ktorej sa väčšina týchto senzorov bude používať. Existujú však okolnosti, keď je subjekt ďaleko od snímača alebo je subjekt blokovaný prekážka, v týchto typoch situácií môžeme na detekciu a snímanie blízkosti objektu použiť zariadenia BLE (Bluetooth Low Energy). Vývojová doska ESP32 má zabudované BLE, ktoré sme použili v mnohých ďalších projektoch. Ak ste v BLE úplne noví, pozrite si projekty klienta ESP32 BLE a ESP32 BLE Server, ktoré sme vytvorili skôr. Predtým sme tiež zostavili Bluetooth iBeacon pomocou ESP32.
V tomto článku vám ukážem, ako vyrobiť jednoduchý detektor prítomnosti BLE pomocou ESP32 a Arduino, a nakoniec tieto zariadenia otestujeme pomocou BLE na mojom smartfóne a inteligentných hodinkách.
Čo je Bluetooth Low Energy (BLE)?
BLE je skratka pre Bluetooth Low Energy (Bluetooth s nízkou energiou) a do nášho každodenného života sa dostala v roku 2011, pretože v tom období roka začal každý významný výrobca do svojich zariadení vkladať technológiu BLE. BLE je bezdrôtová komunikačná technológia s nízkou spotrebou, ktorá bola vyvinutá pre aplikácie napájané z batérie, ktoré možno použiť na komunikáciu medzi zariadeniami na krátku vzdialenosť. Niektoré zo zariadení, ktoré používate každý deň, majú v sebe zabudované rozhranie Bluetooth, napríklad smartphone, inteligentné hodinky, bezdrôtové slúchadlá, bezdrôtové reproduktory, inteligentné domáce zariadeniaa ďalšie zabudované Bluetooth na komunikáciu alebo získanie údajov o polohe.
BLE je relatívne nová technológia a protokol BLE bol vyvinutý spoločnosťou Bluetooth Special Interest Group (SIG) s hlavným cieľom premeniť zariadenia s nízkou spotrebou na skutočnosť. Aj keď názov novo vyrobeného protokolu zostal nezmenený, novo vyvinutý protokol BLE nebol spätne kompatibilný, čo znamená, že naše zariadenia Bluetooth Classic nemôžu so zariadeniami BLE hovoriť, a to aj napriek nevýhode tejto technológie, čo vývojárom umožnilo vyrábať energiu s veľmi nízkou spotrebou energie -efektívne zariadenia, ktoré na malú gombíkovú batériu vydrží niekoľko mesiacov až rokov.
Ako funguje komunikácia BLE?
BLE používa hierarchickú dátovú štruktúru na odosielanie a prijímanie informácií. Zariadenie BLE fungujúce ako server bude inzerovať služby a charakteristiky, ktoré môže klient zistiť, a keď bude výmena informácií úspešná, zariadenia BLE môžu navzájom komunikovať súčasne. Z technického hľadiska je tento informačný zväzok dohromady známy ako atribút zariadenia BLE. A je definované a implementované pomocou profilu GATT (generické atribúty). V týchto profiloch máme služby, charakteristiky a hodnoty v hierarchickom poradí. Služby obsahujú charakteristiky a charakteristika obsahuje hodnotu, načítaním charakteristiky môžeme načítať hodnoty a zmeny hodnôt v priebehu času.
Charakteristiky je možné spracovať tak, aby zahŕňali informácie o čítaní alebo zápise. Zariadenia obsahujúce komponenty na čítanie môžu zverejňovať informácie a zariadenia, ktoré obsahujú charakteristiky zápisu, môžu prijímať údaje od klienta.
Profil GATT, pod ktorým sú definované služby a charakteristiky, je známy ako univerzálne jedinečný identifikátor (UUID). Existuje niekoľko štandardných služieb a charakteristík definovaných a vyhradených spoločnosťou SIG, ak čítame UUID zariadenia BLE, môžeme okamžite povedať, o aké zariadenie ide.