فناوری بلوتوث: تاریخچه، کارایی و کاربرد آن در ماژول بلوتوث صوتی M15

فناوری بلوتوث ارتباطات بی سیم را متحول کرده است و دستگاه ها را قادر می سازد تا در فواصل کوتاه بدون نیاز به کابل، داده ها را مبادله کنند. در این مقاله به بررسی تاریخچه بلوتوث و کارایی آن می پردازیم و نگاهی به ماژول بلوتوث صوتی M15  به عنوان نمونه داشته و ویژگی ها و کارایی آن را ارایه می کنیم.

تاریخچه فناوری بلوتوث

1. پیدایش و توسعه:

فناوری بلوتوث در اوایل دهه 1990 توسط مهندسان اریکسون، یک شرکت مخابراتی سوئدی، طراحی شد. ایده اولیه ایجاد یک جایگزین بی سیم برای کابل های داده RS-232 بود که ارتباط بین تلفن های همراه و سایر دستگاه ها را امکانپذیر می کرد. این فناوری از نام هارالد “بلوتوث” گورمسون، پادشاه دانمارکی قرن دهمی که به دلیل اتحاد دانمارک و نروژ شهرت داشت، نامگذاری شد که نمادی از اتحاد پروتکل های ارتباطی است.

2. استانداردسازی و تایید :

در سال 1998 گروه علاقمندان ویژه به فناوری بلوتوث (SIG) متشکل از شرکت های بزرگی مانند اریکسون، آی بی ام، اینتل، نوکیا و توشیبا تشکیل شد. این گروه مسئولیت توسعه و ارتقای استاندارد بلوتوث را بر عهده داشت. اولین نسخه رسمی، بلوتوث 1.0، در سال 1999 منتشر شد که قابلیت های اولیه ارتباط بی سیم با سرعت انتقال داده تا 1 مگابیت در ثانیه را ارائه می داد.

3. تکامل بلوتوث:

بلوتوث 1.1 و 1.2: این نسخه ها پیشرفت هایی مانند افزایش نرخ داده (EDR) و پرش فرکانس تطبیقی ​​(AFH) را ارائه کردند که تداخل سایر فناوری های بی سیم را کاهش داد.

بلوتوث 2.0 + EDR: این نسخه که در سال 2004 منتشر شد، سرعت انتقال اطلاعات را تا 3 مگابیت در ثانیه به میزان قابل توجهی افزایش داد.

بلوتوث 3.0 + HS: این نسخه که در سال 2009 معرفی شد، قابلیت انتقال داده با سرعت بالا را با استفاده از پیوند بلوتوث ثانویه از طریق Wi-Fi داشت.

بلوتوث 4.0 (BLE): بلوتوث کم مصرف (BLE) که در سال 2010 راه اندازی شد، برای برنامه هایی طراحی شد که به حداقل مصرف انرژی نیاز دارند، مانند ردیاب های تناسب اندام و ساعت های هوشمند.

بلوتوث 5.0: این نسخه که در سال 2016 منتشر شد، سرعت، برد و ظرفیت پخش بهبود یافته را ارائه کرد و آن را برای برنامه های اینترنت اشیا (IoT) ایده آل کرد.

 

کارایی فناوری بلوتوث

کارایی فناوری بلوتوث را می توان از نظر مصرف انرژی، نرخ انتقال داده و برد آن ارزیابی کرد.

1. مصرف تغذیه:

فناوری بلوتوث به گونه‌ای طراحی شده است که با مصرف انرژی کم کار کند و برای دستگاه‌هایی که با باتری کار می‌کنند مناسب است. بلوتوث کم مصرف (BLE) بسیار کارآمد است و نسبت به بلوتوث کلاسیک انرژی کمتری مصرف می کند. BLE برای برنامه هایی که نیاز به انتقال متناوب داده دارند، مانند مانیتورهای سلامت و دستگاه های پوشیدنی، بهینه شده است.

2. نرخ انتقال داده:

فناوری بلوتوث برای پشتیبانی از نرخ انتقال داده بالاتر در طول زمان تکامل یافته است. نسخه های اولیه مانند بلوتوث 1.0 تا حدود 1 مگابیت در ثانیه سرعت ارائه می کردند، در حالی که با پیشرفت فناوری بلوتوث ، آخرین نسخه ها مانند بلوتوث 5.0 می توانند با استفاده از BLE به سرعت تا 2 مگابیت بر ثانیه دست یابند. ویژگی افزایش سرعت داده (EDR) معرفی شده در بلوتوث 2.0 سرعت انتقال را تا 3 مگابیت در ثانیه بهبود می بخشد و امکان انتقال سریع فایل و پخش صدای هوشمند را فراهم می کند.

3. محدوده:

محدوده دستگاه های دارای فناوری بلوتوث بر اساس کلاس قدرت متفاوت است:

کلاس 1: تا 100 متر (328 فوت)
کلاس 2: تا 10 متر (33 فوت)
کلاس 3: تا 1 متر (3 فوت)
بلوتوث 5.0 ویژگی‌هایی را معرفی کرد که دامنه را حتی بیشتر می‌کند و آن را برای برنامه‌های IoT و پیاده‌سازی در مقیاس بزرگ‌تر تطبیق‌پذیرتر می‌کند.

*** در ادامه برای آشنایی بیشتر  با فناوری بلوتوث و به عنوان نمونه یک ماژول معروف و پر کاربرد در فناوری بلوتوث یعنی ماژول بلوتوث صوتی MH-M18 معرفی و بررسی می نماییم :

ماژول صوتی بلوتوث MH-M18:

ماژول صوتی بلوتوث MH-M18 برای امکان ایجاد یک راه ساده و کارآمد برای ترکیب قابلیت های صوتی بلوتوث در پروژه های شما  بدون استفاده از میکروکنترلر طراحی شده است. این ماژول دارای طراحی فشرده و ویژگی های خاص و کارآمدی است که آن را برای برنامه های مختلف صوتی ایده آل می کند. در زیر نگاهی جامع به پیکربندی پین، عملکردها و کاربرد ماژول MH-M18 آورده شده است.

معرفی پین ها و امکانات ماژول

ماژول MH-M18 دارای شش پین است که هر کدام دارای عملکردهای خاصی هستند که ادغام آسان با سیستم های صوتی را تسهیل می کنند.

KEY (پین کنترل با دکمه):

این پین برای کنترل عملکردهای مختلف ماژول از طریق دکمه های خارجی استفاده می شود. از چهار عملکرد دکمه ای پشتیبانی می کند که برای اتصال به مقاومت های اضافی نیاز دارند.دکمه هایی را با مقاومت به این پین وصل کنید تا صدا و سایر عملکردها را کنترل کنید.

MUTE (پین قطع صدا):

این پین عملکرد قطع خروجی صدرای ماژول را کنترل می کند. هنگامی که ماژول خاموش است، سطح HIGH (3.3 ولت) را خروجی می دهد. در حین پخش، سطح LOW را خروجی می دهد.در صورت نیاز به کنترل قطع صدا، به ورودی کنترل صدای یک برد تقویت کننده متصل شوید.

VCC (قطب مثبت منبع تغذیه):

این پین تغذیه ماژول را تامین می کند. به منبع تغذیه 3.7  تا  5 ولت نیاز دارد. بنابر این از یک باتری لیتیومی 3.7 ولت نیز میتوان برای تغذیه آن استفاده نمود.

GND (زمین):

این پین به زمین سیستم متصل می شود و یک نقطه مرجع مشترک برای منبع تغذیه و سیگنال ها فراهم می کند. به پایه زمین (GND) منبع تغذیه وصل کنید.

L (خروجی کانال چپ):

این پین سیگنال صوتی را برای کانال سمت چپ خروجی می دهد. به ورودی سمت چپ تقویت کننده صدا یا مستقیماً به بلندگوی سمت چپ متصل شوید.

R (خروجی کانال راست):

این پین سیگنال صوتی را برای کانال مناسب خروجی می دهد. به ورودی سمت راست تقویت کننده صوتی یا مستقیماً به بلندگوی سمت راست متصل شوید.

 کاربرد عملی

ماژول MH-M18 به ویژه برای ایجاد دستگاه های صوتی دارای بلوتوث مانند بلندگوهای بی سیم، سیستم های صوتی خانگی و سایر برنامه های مشابه مفید است. در زیر یک مثال عملی استفاده از ماژول MH-M18 در یک سیستم صوتی بلوتوث ساده آورده شده است.

اجزای مورد نیاز:
ماژول بلوتوث MH-M18
تقویت کننده صدا
بلندگوها (چپ و راست)
منبع تغذیه (باتری لیتیومی 5 ولت یا 3.7 ولت با دیود)
دکمه ها و مقاومت ها (برای کنترل صدا و عملکرد)

اتصالات:

منبع تغذیه:

VCC: این پین را به خروجی 5 ولت منبع تغذیه وصل کنید. یا از باتری لیتیومی 3.7 ولتی استفاده کنید.

GND: این پین را به زمین منبع تغذیه وصل کنید.

اتصالات صوتی:

L: این پین را به ورودی صدای سمت چپ آمپلی فایر وصل کنید.
R: این پین را به ورودی صوتی سمت راست آمپلی فایر وصل کنید.
خروجی های تقویت کننده را به بلندگوهای چپ و راست وصل کنید.

کنترل بی صدا:

MUTE:

این پین را به ورودی کنترل قطع صدا تقویت کننده وصل کنید. این به ماژول اجازه می دهد تا در صورت نیاز، صدای تقویت کننده را قطع کند.

کنترل با دکمه:

دکمه ها را با مقاومت های مناسب به این پین وصل کنید تا کنترل صدا و سایر عملکردها را فعال کنید.

کنترل صدا و عملکرد بی صدا

کنترل بی صدا:
پین MUTE به ویژه برای کنترل تقویت کننده صدا مفید است. هنگامی که ماژول در حالت بی صدا است، پین MUTE سطح بالایی (3.3 ولت) را خروجی می دهد که می توان از آن برای قطع صدا تقویت کننده استفاده کرد. در طول پخش معمولی،  LOW بوده و سطح پایین را خروجی می دهد.

کنترل با دکمه (KEY):

پین KEY امکان ادغام دکمه ها را برای کنترل عملکرد ماژول فراهم می کند. با اتصال دکمه هایی با مقاومت های مختلف به این پین، می توانید میزان صدا و سایر عملکردهای ماژول را کنترل کنید. تنظیم صدا حتی پس از قطع تغذیه نیز حفظ می شود:

اگر صدا زیر 15 درصد تنظیم شود، پس از خاموش شدن به 15 درصد بازنشانی می شود.
اگر صدا بالاتر از 15٪ باشد، پس از خاموش شدن، تنظیمات اصلی را حفظ می کند.

مثال کاربردی:

ساخت یک بلندگوی بلوتوث بی سیم

در اینجا نحوه راه اندازی یک بلندگوی ساده بلوتوث بی سیم با استفاده از ماژول MH-M18 آورده شده است.

منبع تغذیه:

VCC: به منبع تغذیه 5 ولت یا باتری لیتیومی 3.7 ولت  وصل کنید.
GND: اتصال به زمین.

اتصالات صوتی:

L: به ورودی سمت چپ یک تقویت کننده صوتی وصل شود.
R: به ورودی سمت راست یک تقویت کننده صوتی وصل شود.
خروجی های آمپلی فایر را به بلندگوهای چپ و راست وصل کنید.

کنترل بی صدا:

MUTE: به ورودی MUTE آمپلی فایر وصل شود.

کنترل با دکمه:

دکمه ها را با مقاومت برای کنترل صدا و سایر عملکردها وصل کنید.

ماژول بلوتوث MH-M18  امکان افزودن عملکرد صوتی بلوتوث به پروژه های شما را  در حجم کوچک امکانپذیر می نماید. با یادگیری کارآیی و پین و نحوه اتصال صحیح ماژول، می توانید به راحتی آن را در برنامه های صوتی مختلف بکار ببرید.

همانطور که فناوری بلوتوث به تکامل خود ادامه می‌دهد، می‌توانیم انتظار پیشرفت‌های بیشتری در کارایی، سرعت و برد آن داشته باشیم که کاربردهای این فناوری را بیشتر گسترش داده و نقش آن را به عنوان سنگ بنای ارتباطات بی‌سیم مدرن تقویت نماید.