はじめに
BluetoothおよびWiFi規格の無線通信を使用して、さまざまな機器とスマートフォンの処理能力およびユーザーインターフェースを接続することにより、製品のコストを削減し、消費者にとっての魅力を高めることができます。 しかし、新しいBluetooth Low Energyテクノロジーには、小型の自律センサーでの使用の可能性を広げる別の機能があります。
Bluetooth 4.0コアと以前の仕様の主な違いは、超低消費電力です。 この機能により、バッテリーを交換せずにバッテリー駆動デバイスを数年間機能させることができ、また、健康、体育、スポーツ、セキュリティシステム、ホームエンターテイメントの分野で便利に使用できるようにエンドデバイスのサイズを小さくします。
低電力のBluetoothワイヤレステクノロジーは、比較的最近、スマートフォンやタブレットコンピューターに登場しました。 適切なハードウェアとソフトウェアをデバイスに実装した最初のメーカーはアップルです。 iPhone 4S以降のスマートフォンとiPad 3以降のタブレットはBluetooth Low Energyのサポートを受けており、現時点ではAndroid 4.3以降のGoogleとWindows Phone 8.1以降のMicrosoftがこのテクノロジーをサポートしています。
製造されたワイヤレスセンサーの範囲を評価した後、国内および業界の両方でさまざまな標準の低電力無線チャネルが広く分布していることを確信しましたが、Bluetooth 4.0テクノロジーには実装にふさわしい数はなく、新しいBluetoothスタックを活用するデバイスのラインを市場にもたらすタスクを設定しました開発用の3つの領域を選択することにより：
- 超音波レベルゲージ;
- タイヤ空気圧測定システム;
- 動きを記録するためのセンサー。
超音波レベル計
タンク内のレベルを測定するための既存のシステムは高価であり、設置と構成は、資格のある専門家の関与を必要とする困難を引き起こす場合があります。
私の開発では、次の機能を組み合わせることで、既存のレベルゲージに固有の欠陥を排除しています。
- 距離測定は、超音波圧電トランスデューサを使用して実行されます。 放射面からの汚れに敏感ではない安価なハーメチックセンサーが使用されます。
- センサーと媒体の表面の間の距離に関するデータは、Bluetooth低エネルギー無線チャネルを介してスマートフォンまたはタブレットに送信され、そのディスプレイはタンクの容量を直感的なグラフィック形式で表示します。 追加のディスプレイデバイスは不要で、システムのコストを削減します。
- 圧電トランスデューサ、Bluetooth無線モジュール、およびCR2032サイズのリチウム電池は、小さな密閉プラスチックケースに組み込まれています。その設計は、ほとんどのタイプのコンテナの設置機能を考慮して設計されています。 インストールと構成の労力は最小限で、配線は不要です。 デバイスは、防塵クラスIP67に準拠しています。 追加の保護は必要ありません。
- 1日10回の測定頻度で1つのCR2032バッテリーからセンサーを連続動作させる推定期間は、少なくとも3年です。 センサーのメンテナンス作業の頻度は最小限に抑えられていますが、ハウジングの設計は迅速なバッテリー交換に適合しています。
Bluetooth無線チャネルの範囲は、タンクから離れているため、測定中の危険性や不快感をなくし、充填の程度に関するデータを取得するのに十分です。
センサーの2つの変更のプロトタイプを作成し、大量のデバイスのフィールドテストを実行し、対応するアプリケーションをApp Storeに投稿しました 。
タイヤ空気圧測定システム
メーカーが推奨するタイヤ空気圧とは大幅に異なるタイヤ空気圧が車両の運転にどのくらいのトラブルをもたらすかをリストする必要はありますか？ ホイール内の圧力を視覚的にまたは車両の挙動によって十分な精度で決定することは不可能です。そのため、多くの国ではすべての新車にTPMSシステムを必須装備する法律があります。 しかし、自動車に標準システムが装備されておらず、それを客観的に必要とする場合、サードパーティのTPMSシステムをインストールするという解決策が残ります。
市場にはこのようなシステムが数多くありますが、センサーからの情報がユーザーのスマートフォンに直接送信される単一のTPMSはありません。 追加の表示デバイスまたはリピーターセンサー-Bluetoothはシステムのコストを追加し、インストルメントパネルを混乱させるか、シガーライターソケットを占有し、車の内部に「集団農場」要素を導入します。
Bluetoothの低エネルギー無線チャネルでセンサーを使用することをお勧めします。これにより、既存のTPMSシステムのリストにある欠点を取り除くことができます。
モーションセンサー
Bluetooth低エネルギー技術の次の用途は、セキュリティシステム、または小型の自律型加速度センサーに基づいて、広範囲に拡張可能な統計情報を収集するシステムを構築することです。
セキュリティシステムでは、よく知られている赤外線モーションセンサーや有線アクセスコントロールセンサーに対するこのようなセンサーの次の利点により、制御対象へのインストール手順を簡素化し、侵入者から見えないようにすることができます。
- デバイスの表面と周囲の領域との間に直接の見通し線は必要ありません。 センサーは、放射線透過性の表面の下に隠れて、制御されたオブジェクトの内部に取り付けることができます。
- 移動イベントのワイヤレス読み取りにより、ワイヤのマスク解除効果がなくなります。
- セキュリティアラームシステムを構築する必要はありません。 セキュリティ施設で利用可能なすべてのセンサーは、通常のスマートフォンまたはタブレットからリモートで問い合わせることができます。
セキュリティシステムに加えて、変位センサーを使用して、機械や機構の偶発的な振動レベルを検出したり、ビデオキャプチャツールの使用が非倫理的または違法である場合に特定の統計情報を収集したりできます。
スマートフォンまたはタブレットにインストールされたアプリケーションは、センサーから収集された情報を分析し、グラフィック図の形式でユーザーに表示します。
現時点では、変位センサーのプロトタイプが作成され、すべてのアルゴリズムがデバッグされ、デバイスの長時間のテストが実行されています。 iOSオペレーティングシステム用のアプリケーションが開発されています。
おわりに
この資料をHabrahabrで公開する理由は、ハイテク業界で雇用されている人々による私の開発の専門的な評価が必要だからです。
おそらく誰かがすでにそのようなデバイスを開発しているのでしょう。 この場合、多くの設計上の問題がどのように解決されたかを知ることは興味深いでしょう。 また、私の経験を喜んで共有します。
Bluetoothベースの低エネルギーセンサーを単一のシステムに結合できるデバイスを選択するという問題は未解決のままです。 オープンオペレーティングシステムを実行し、Bluetooth低エネルギーハードウェアを搭載している一種の組み込みシングルボードコンピューターのようです。 そのタスクは、センサーからデータを収集し、サーバーに送信することです。 また、主要な報告方法に問題がある場合に備えて、コンピューターにはユーザー用の緊急GSMデータチャネルが必要です。