הבנת טכנולוגיית Bluetooth ב-Thermostats

Bluetooth הוא פרוטוקול תקשורת אלחוטי קצר טווח המאפשר למכשירים להתחבר ולהחלפת נתונים בצורה חלקה.בתרמוסטטים חכמים, Bluetooth מאפשר למשתמשים לשלוט במערכות חימום וקירור ישירות מסמארטפונים או למכשירים אחרים של Bluetooth ללא צורך בחיבור אינטרנט.יכולות זו היא בעלת ערך במיוחד באזורים עם מערכת ההפעלה Wi-Fi לא אמינה או למשתמשים אשר מאפשרים עדיפות ל-Bluetoothicial, לעומת 10 מ"מתקני אבטחה"ל, אשר תלויים באופן דרמטי של צריכת רדיו-Fi או עבור משתמשי חשמל ו-Fi).

עיצוב Bluetooth-Enabled Thermostats

פיתוח תרמוסטט חכם עם קישוריות Bluetooth דורש גישה רב תחומית המשתרעת על ידי הנדסה חומרה, תוכנה משובצת, פיתוח יישומים ניידים, עיצוב חוויית המשתמש.כל שלב חייב להיות מתוכנן בקפידה כדי לספק מוצר אמין, מאובטח ויעיל באנרגיה.

אינטגרציה קשה

הצעד הראשון הוא בחירת מודול Bluetooth או מערכת-על-ידי מערכת (SoC) העומדת ב-HRVac של מערכת ההפעלה, טווח ודרישות עיבוד של מערכת ההפעלה (Vac) כולל את סדרת NRF52 הנורדית, טקסס מכשירים CC2640, או מודולים מ-U-blox. אלה משלבים רדיו BLE 1.8V-M מעבד, ולעתים קרובות כוללים ממירים אנלוגיים לטמפרטורה מקרינה.

פיתוח תוכנה ותוכנות

הקושחה המוטבעת מנהלת את התקשורת Bluetooth, טמפרטורה חישה, ממשק המשתמש (אם תצוגת אפליקציה מבוססת על מכשיר ה-HVAC) ו- HVAC Control.פרופיל יישום טיפוסי מגדיר שירותים ומאפיינים – לדוגמה, אישורים של FLT:0 עם מאפיינים לטמפרטורה הנוכחית, סטאפומנטים ואופן.הקושחיקה חייבת ליישם את פרופיל BluetoothBLE (GATT) ופרסום נוכחות התרמוסטטסטטמטית פירושה לחסוך באופן מיידי של שירות; אין צורך להעביר רק לעדכונים פעילים).

User Interface Design

ממשק ה- On-device של התרמוסט, אם זה קיים, בדרך כלל מורכב מתערוכת LCD קטנה או e-paper עם כפתורי מגע קיבוליים או מסך מגע. UI חייב להיות מינימלי ואינטואיטיבי, מראה את הטמפרטורה הנוכחית, סטאפ, מצב (חום / קוטול / אוauto), ואולי לוח זמנים נייד צריך לפקח על הפקדים האלה ולהוסיף תכונות מתקדמות: תזמון, תזמון, תזמון, , תזמון, אינטגרציה, דוחות אנרגיה, או אינטגרציה חכמה, עם אדפטפטפט (אונדקס) או ממשק ביתית, או MRI (אונדפס (אונדקס) או בקרת אבטחה (אוקט 2.

ניהול כוח

צריכת חשמל היא גורם קריטי, במיוחד עבור thermostats מופעל סוללות. Bluetooth אנרגיה מאפשר מרווחי פרסום נמוך כמו 20 מ 's אבל עלות של כוח גבוה יותר שואבת אנרגיה כי עדכונים טמפרטורה כל 30 שניות, מרווח פרסום של 200-500 מ"מ הוא פשרה טובה (קיצור של מערכת יחסים קשה יכול להיות להגדיר יותר (למשל, 50- 100 מ"מ) כדי להפחית אנרגיה כאשר צריכת נמוך של 2.

היתרונות של Bluetooth Connectivity

שילוב Bluetooth לתוך thermostats מציע כמה יתרונות נפרדים על מכשירים Wi-Fi בלבד או Zigbee-רק:

  • (FLT:0) אינטגרנאליות רשמית: משתמשים 1FLT יכולים להתאים את התרמסט שלהם גם כאשר האינטרנט יורד או Wi-Fi אינו זמין.זה קריטי עבור בתי נופש או אזורים עם קישוריות קוונטית.
  • חיבורי Bluetooth מוצפנים ודורשים קרבה פיזית לזוגות.האקרה מרחוק היא הרבה יותר קשה מאשר עם מכשירים ברשת Wi-Fi מקומית.
  • (FLT:0)Low Power Conture:FLT:1 BLE radios לצרוך מיקרו-אמפים בשינה וכמה מ"מ במהלך תקשורת פעילה, המאפשר חיי סוללה ארוכים או ירידה באנרגיה עבור מכשירים מחונפים.
  • (FLT:0)Ease of Userea: FLT:1 Pairing הוא פשוט כמו פתיחת אפליקציה ניידת ו-Taking כפתור.אין צורך להתחבר לרשת ביתית או לזכור סיסמאות מורכבות.
  • (FLT:0)פרטיות: 1.10.1 לא נשלחים נתונים לענן אלא אם המשתמש מאפשר במפורש את התנהגות המשתמש ונתונים טמפרטורה יישארו מקומיים.
  • (FLT:0) בקרת סמארטפונים ישירה: כל טלפון חכם מודרני יש Bluetooth; משתמשים לא צריכים לקנות רכזות או גשרים נוספים.

אתגרים ופתרונות

למרות היתרונות האלה, תרמוסטטים מבוססי Bluetooth מתמודדים עם מספר אתגרים הנדסיים ופרודוקטיביים שיש לטפל בהם כדי לספק מוצר יקרי ייצור.

טווח וחיבור

טווח Bluetooth הוא בדרך כלל 30-50 מטר באוויר הפתוח, אך ניתן להפחית באופן חמור על ידי קירות, דוקטריני מתכת וחומרים אחרים מבניין. בבית טיפוסי, תרמוסטט מותקן במסדרון מרכזי עשוי להיות קושי להגיע לחדר השינה למעלה. .FLT:0 (Solution: FLT:1 להשתמש במודול Bluetooth עם חשמל גבוה יותר (הראשון עד +20 dm) ולהוסיף לי הודעות Bluetooth קטנות.

ההבדל

הלהקה 2.4 GHz עמוסה ב-Wi-Fi, Zigbee, טלפונים ללא חוט, תנורי מיקרוגל.זה יכול לגרום לאובדן החבילה ו-Retransmissions.FLT:0Solution:BuildFLT:1 השתמש בתדירות ההסתגלות של Bluetooth (AFH) אשר באופן אוטומטי נמנעים מערוצים מחוסנים.

איומים ביטחוניים

Bluetooth, בהתקפות חד-משמעיות, וצירוף בלתי מורשה הם איומים אמיתיים.FLT:0Solution: ראשי תיבות של Man-in-the-middle Attacks, ו-Un מורשים הם איומים אמיתיים.FLT:0;0.10.1 ;3 ; רק זוגות באמצעות חיבורים מאובטחים (גרסה אפשרית 4.2+) עם אלפטי קרב דיפי דיפי-היילמן (DH) מוצפן) מוצפן ועדכונים על ידי קוד זדוניים ו-מעודכן) חייבים להטמיעומים.

ניהול רב-הדק

בתים עם מספר רב של תרמוסטטים (הזנה) דורשים חיבורים בו-זמנית.טלפון חכם יחיד יכול רק לשמור על מספר מוגבל של חיבורים BLE פעיל (בדרך כלל 7-10.FLT:0Solution:03FLT:1 להשתמש רק מספר מוגבל של אדריכלות רכז-and-spoke שבו גשר מרכזי (למשל, שער Wi-Fi-enabled) מחבר לכל התרמוסטאטים באמצעות sts ו-SBLE, כדי ליצור שינוי מהיר, כדי ליצור קשר עם אפליקציה חלופית, כדי ליצור קשר עם ממשק, כדי לאפשר את ה-Sock/Sock-Sock-Setitual, כדי ליצור קשר עם , כדי ליצור קשר עם , כדי ליצור קשר עם , כדי ליצור קשר מהיר, כדי ליצור קשר עם .

דרישות יישום עבור מפתחים

כדי לבנות מוצר אמין, מפתחים חייבים לטפל במספר פרטים טכניים במהלך שלב העיצוב וההסמכה.

Antenna Tuning and Testing

אנטנה BLE היא לעתים קרובות הקישור החלש ביותר.אפילו מודול מעוצב היטב יכול להופיע בצורה גרועה אם האנטנה ממוקמת ליד מתכת או מטוסים קרקעיים.FLT:0;0;0;Recommendation:03FLT:1 השתמש אנטנה 50-ohm עם רשת מתאימה. Simulate את הביצועים האנטנה עם HFSS או CST, ולאחר מכן למדוד את ההשתקפות (S עם ניתוח רשת עבור ייצור רדיור.

עדכון אווירי (FOTA)

FOTA חיוני לתיקון באגים והוספת תכונות. כי BLE יש רוחב פס מוגבל (מקסימום 1 Mbps תיאורטי, -500 kbps יעיל), תמונת הקושחה צריכה להיות מחולקת לחבילות קטנות (20 על ידי כל אחד עם ATT) יישום פרוטוקול תחבורה אמין עם בדיקות CRC ו-Retransmission.התרמוסט חייב להיות מספיק זיכרון פלאש כדי לאחסן את הקושחה החדש לצד הישן, או להשתמש במנעול משני שיכול לכתוב מברשות כדי לכתוב מברשות משנית.

Bluetooth SIG הסמכה

כל מוצר שמפרסם תאימות Bluetooth חייב לעבור את תוכנית Bluetooth Qualification.עבור thermostats, זה אומר בדיקות ביצועי RF, תאימות פרוטוקול, והתאמה עם מכשירים הפניה. השתמש מודול Bluetooth מוסמך (אשר כבר כולל הסמכה) כדי להפחית את העלות ואת הזמן לשוק.עם זאת, אם אתה מעצב מודול מותאם אישית עם עיצוב אנטנה חדש, עליך לבצע בדיקות נוספות.

אנרגיה ייצוב

בעיצובים מופעלים סוללות, כל מיקרו-אמפ נחשב. השתמש הרגולטור נמוך (LDO) עבור BLE SoC במצב שינה, לעבור למגירה DC-DC גבוה כאשר פעיל.הקושחה צריך למזער את מספר דגימות החיישן (למשל, שינויים טמפרטורה גורמים מדגם, לא זמן תקופתי) ניתן להגדיל כאשר אין צורך באינטראקציה (למשל, ניתוח של צריכת זמן הנוכחית).

כיוונים עתידיים

טכנולוגיית Bluetooth ממשיכה להתפתח, פתח אפשרויות חדשות עבור תרמוסטטים חכמים.ההתפתחויות המבטיחות ביותר כוללות:

  • (FLT:0) Bluetooth Mesh:FLT:1 ib מאפשר עשרות תרמוסטטים, חיישני טמפרטורה ומתגים לתקשר ללא מרכז מרכזי.זה מאפשר אוטומציה ביתית מלאה ללא נקודת כשלון אחת.
  • (FLT:0BLE Audio and Direction Find: FLT:1 בעוד שלא חלים ישירות היום, תכונות אלה יכולות לאפשר שליטה קולית באמצעות מיקרופון מובנה של thermostat או מעקב מדויק של מיקום (למשל, עבור זיהוי דיקור בחדר).
  • (FLT:0)Hybrid Wi-Fi / BLE Designs:FLT 1:1 Thermostats כי שימוש BLE עבור חיישן כוח נמוך ו-Wi-Fi עבור נתונים עתירי גבוה (למשל, עדכוני מזג אוויר, מכסי אנרגיה) או גישה מרחוק.
  • (FLT:0)Machine Learning on the Edge:FLT:1 BLE SoCs יש מספיק כוח עיבוד כדי להפעיל רשתות עצביות קלות משקל. A thermostat יכול ללמוד דפוסי משתמשים באופן מקומי ואופטימיזציה של לוח הזמנים חימום / קירור ללא תלות בענן.
  • (FLT:0) שילוב עם מערכות חכמות בבית: ⁇ FLT 1:1 שימוש ב-Apple HomeKit (באמצעות HAP) או Google Fast Pair מקצר את תהליך ההתקנה.

מסקנה

(המפתחת Bluetooth-enabled Energy thermostats מציגה הזדמנות משכנעת ליצור מערכות בקרת אקלים יעילות באנרגיה המעדינות את הפרטיות של המשתמש, אמינות לא מקוונת ועלות נמוכה.על ידי ניהול בקפידה של חומרה, אופטימיזציה כוח קושחה, אבטחה חזקה יותר, מהנדסים יכולים לספק מוצרים אשר מספקים מפרטי Wi-Fi מסורתיים ו-SLT5 מאובטחים בתרחישים רבים.