Sensoren sind Geräte, die Ereignisse oder Veränderungen in der physischen Umgebung erkennen und diese in elektrische Signale umwandeln, die gemessen oder aufgezeichnet werden können. Es gibt viele Arten von Sensoren, beispielsweise für Temperatur, Druck, Bewegung, Gas, Feuchtigkeit und mehr.
Diese Sensoren erzeugen analoge oder digitale Signale, die drahtlos übertragen werden müssen, um von anderen Geräten analysiert oder erfasst zu werden. Hier kommt die Bluetooth-Kommunikation ins Spiel. Bluetooth ist ein drahtloser Technologiestandard für kurze Entfernungen, der üblicherweise für die Übertragung von Daten über kurze Entfernungen verwendet wird.
Um Bluetooth-Funktionen zu ermöglichen, wird ein Bluetooth-Modul mit dem Sensor verbunden. Das Bluetooth-Modul enthält einen Bluetooth-Funk-Transceiver-Chip und einen Mikrocontroller, der die drahtlose Bluetooth-Kommunikation übernimmt. Zu den beliebten Bluetooth-Modulen, die mit Sensoren verwendet werden, gehören ESP32, HM-10, RN-42 und andere.
Der Sensor und das Bluetooth-Modul müssen über Schaltkreise elektrisch verbunden sein. Die analogen oder digitalen Signale vom Sensor werden an Eingangspins des Bluetooth-Moduls gesendet. Das Bluetooth-Modul liest diese Signale und wandelt die Sensordaten in Bluetooth-Pakete um, die über die Luft übertragen werden können.
Bluetooth folgt einer Master-Slave-Architektur. Das Bluetooth-Modul fungiert als Slave und sucht kontinuierlich nach einer Verbindungsanfrage von einem Master-Gerät wie einem Smartphone oder Gateway. Nach der Kopplung und Verbindung können die Sensordaten an das Master-Gerät übertragen werden.
Zum Senden von Daten nimmt das Bluetooth-Modul die Sensormessungen vor, verpackt sie in ein vordefiniertes Datenpaketformat und überträgt die Datenpakete basierend auf einem Kommunikationsprotokoll wie Serial Port Profile (SPP) an das angeschlossene Master-Gerät. Das Master-Gerät empfängt diese Pakete, extrahiert die Sensordaten und verarbeitet sie entsprechend.
Die Konfiguration des Bluetooth-Moduls für die Schnittstelle mit verschiedenen Sensoren erfordert die Einstellung von Parametern wie Baudrate, Abtastrate, Auflösung, Kommunikationsprotokoll und die Konfiguration von GPIOs. Dies geschieht durch das Senden von AT-Befehlen an das Bluetooth-Modul über einen Mikrocontroller oder durch die Verwendung einer Software-API.
Die übermittelten Sensordaten müssen zuverlässig und energieeffizient sein. Bluetooth bietet verschiedene Techniken wie adaptives Frequenzspringen, Datenpaket-Neuübertragung und Energiesparmodi zur Optimierung der drahtlosen Kommunikation. Die maximale Reichweite beträgt bei den meisten Bluetooth-Modulen etwa 30 Fuß.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sensoren mit Bluetooth-Modulen verbunden sind, um drahtlose Konnektivität zu ermöglichen. Das Bluetooth-Modul wandelt analoge oder digitale Sensorsignale in Bluetooth-Pakete um und übernimmt die komplexe drahtlose Übertragung. Dadurch können Sensordaten für IoT-Anwendungen nahtlos an Geräte wie Smartphones übertragen werden. Reichweite, Stromverbrauch und Datendurchsatz können je nach Anwendungsanforderungen konfiguriert werden.
