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BLEServoの紹介
 




BLE(Bluetooth Low Enargy)無線サーボコントローラ






<概要>

■Bluetooth Low Enargy (Bluetooth4.0 Smart)

 スマートフォンなどに搭載されているBluetooth Low Energy(Bluetooth4.0、以下BLE)の無線モジュール
。2バイトの位置データを送るだけでラジコンサーボをスマホなどから簡単に操作することができます。

■ID切り替え16種類
 本装置は基板上のジャンパ設定でSSIDを物理的に16種類に変更することができ、狭い範囲で複数の測定を行うことができます。BLEの個別識別はたとえばMACアドレス(BLE装置は個別に6バイトの値が割り振られている)で判断するなどもありますが、たとえばiOSの場合はMACアドレスをアプリに渡さないなどありますので、SSIDでの個体識別が確実な方法となります。

■ラジコンサーボをコントロール
 数値で位置を指定するだけでラジコンサーボをコントロール。
で500〜2500μSのパルス幅を設定できるので、市販のほとんどのサーボに対応できます。

■iPhoneとの通信
従来は、Bluetooth2.xや3.x、有線通信で外部機器とiPhoneをつなぐ場合は、Apple社とMFi契約を結ぶ必要がありましたが、BLEからはこの契約は不要になりました。iPhoneでBLEに対応しているのはiPhone4S以上になります。よって、このモジュールはiPhone4S以上のiPhone端末であれば、自由に外部機器を作ることが可能となります。

■Androidとの通信
 2013年8月からAndroidOSでもBLEの正式サポートが決まり、BLEを使える端末が出てきました。AndroidOSでも今後BLEが普及すると思われます。

■日本国内の電波法に準拠
無線装置を使用する場合はその国の法律に基づいて使う必要があり、日本国内の場合は技術基準適合証明及び認証を受けていない無線機を使うことはできません。本モジュールは日本国内の技術基準適合証明及び認証(通称TELEC)を受けており、安心して使うことができます。

■カスタム対応
数量がまとまれば、
カスタム対応も可能です。センサーの交換、パワー設定、送信周期変更、基板形状変更、その他情報の追加などが可能です。メールにてお問い合わせ下さい。

※ご注意
 BLEはよく「ボタン電池で一年間駆動」などのうたい文句がありますが、それは無線以外のすべての電子部品も低消費電力に設計した場合です。本製品は”汎用”入出力の為、低消費電力設計にはなっておりません。(そのかわり、使い方が比較的簡単になっています。)


<仕様>

電源電圧

 +4.5〜15.0V (ラジコンサーボの電源に合わせてください。)

消費電流

 使用する状況に依存 (無線部のみは 待機時3mA、送信時10mA

ラジコンPWM
 パルス幅500μS〜2500μSで設定可能
BT仕様
 Ver4.0 Single Mode (Bluetooth SMART)
無線周波数
 2.402-2.480 GHz
GAPロール
 ペリフェラル
GATTロール
 サーバ
適合
 TELEC, FCC, CE,
寸法/重量
 寸法32x84x9(H)mm 重量:約10g



<価格>

基板のみ価格 4,320円 (本体価格4,000円)

ケース付、ACアダプタ付き8,640 価格 (本体価格8,000円)

ケース寸法図 BLEServo_case_dimension.pdf


<寸法図>

   



 ※本装置は電波で通信するモジュールですので、アルミケースなどの電波を遮断するものに入れての使用はできません。ケースに入れる場合は、ケースの素材を電波を通すもの(プラスチック、木など)にしてください。

 


<端子の説明>

■ID設定:ジャンパ設定によりSSIDを設定します。

電源:ACアダプタを使わない場合はここにサーボ用電源を接続します。VCCをプラス、GNDをマイナスにつなぎます。

ACアダプタ:ACアダプタ付きの場合は、付属のACアダプタ(5V2A)をここにさします。ACアダプタをご自分で用意する場合は、2.1φセンタープラスのACアダプタを用意してください。電圧はサーボに合わせます。最大15Vになりますのでご注意願います。

DI1〜DI5:Digital Input(デジタル入力)端子で5本あります。各端子の状態が変化(HiからLow又は、LowからHi)した時に、BLEセントラルに通知が送られます。

サーボポート:ラジコンサーボを接続します。”SIG”と書いてある方が信号線(白、黄色、オレンジ、青など)になります。一般的なラジコンサーボの線の色は 白:赤:黒 もしくは 橙:赤:茶 になりますので白かオレンジをSIG側に接続します。尚、ラジコンサーボの場合は逆差ししても壊れないようになっているものが多いです。

 


<IDの変更>

 本装置はSSID(BLEセントラルから見た場合の名前)が16種類に変えられます。基本は「BLEIo_n」のように表示されます。nは1〜Fまでの16進値になります。ID変更は基板上のジャンパJ1〜J4の設定で行います。

 出荷時は、すべてのジャンパにジャンパピンがさしてあります。さしている状態を「ON」、抜いている状態を「OFF」とします。下の図のように左右をジャンパピンでつなぐとONになります。

  

SSIDとON/OFFの関係は次のようになります。

J1 J2 J3 J4 SSID
ON ON ON ON BLEServo_0
OFF ON ON ON BLEServo_1
ON OFF ON ON BLEServo_2
OFF OFF ON ON BLEServo_3
ON ON OFF ON BLEServo_4
OFF ON OFF ON BLEServo_5
ON OFF OFF ON BLEServo_6
OFF OFF OFF ON BLEServo_7
ON ON ON OFF BLEServo_8
OFF ON ON OFF BLEServo_9
ON OFF ON OFF BLEServo_A
OFF OFF ON OFF BLEServo_B
ON ON OFF OFF BLEServo_C
OFF ON OFF OFF BLEServo_D
ON OFF OFF OFF BLEServo_E
OFF OFF OFF OFF BLEServo_F

 


<電源の投入>

 3V端子に電源+を、GND端子に電源GNDをつないでください。電源は乾電池3本又は2.7〜3.3Vの安定化電源をつないでください。3Vのボタン電池でも本装置だけは動作しますが、本装置以外の電子部品をつなぐ場合は電流不足が考えられますのであまりおすすめできません。

 電源を投入すると、Jumperピンで設定されたSSIDが、LCDに表示されます。

 


<動作確認について>

 本装置は、BLE自作装置を開発する方向けとなっており、基本的にはBLEセントラル側でプログラムを組んで接続してください。とはいえ、購入時の確認及び、自作装置のデバック時に、本装置が動いているかどうか確認できると便利です。スマートフォンアプリで無料のBLE確認アプリがありますのでそのようなものをあらかじめダウンロードしておくことをお勧めします。以降はフリーのBLE確認アプリ「LightBlue」を使った画面をご紹介します。尚、これは動作を保証するものではなくあくまでもデバック表示例となります。お手持ちのスマートフォンでLightBlueが上手く動かない(OSアップデートなどで起きる場合もある)場合は、数種類のBLE確認アプリをインストールして試してください。アプリによっては操作方法や動作が異なる場合があります。たとえばキャラクタリスティックの名前が出ない(ある操作をすると出るなど)、値が更新されない(ある操作をすると更新する)などがあります。最終的にはBLEの規格に沿って、ご自分でアプリを作り、確認してください。

 


<アドバタイズ>

 電源を入れるとアドバタイズが始まり、BLEセントラル側から存在が見えるようになります。アドバタイズ中は基板上のLEDが3秒に一度点滅します。

 下はLightBlueで周囲のBLEを検索したところです。アドバタイズ中はこのようにSSIDと電波強度が送信されています。尚、本装置はペアリングしないようになっております。ペアリングは行わないでください。(BLEはベーシックBluetoothとは異なり、ペアリングしないでも接続通信ができます。)

  


<接続>

 Connectすると接続され、キャラクタリスティックなどの情報が送信され、各機能が使えるようになります。接続後はアドバタイズが止まり、他のBLEセントラルからは見えなくなります。Connectしている最中はLEDが点灯します。Connectを解除するとLEDが点滅にかわりアドバタイズが再開されます。(Connectの仕方は各BLEセントラルに依存)

 1つのサービスの下に、6個のキャラクタリスティックがあります。サービスUUIDは次になります。

□サービス:BLEIo  UUID:FEED0001-C497-4476-A7ED-727DE7648AB1

 BLEServoのキャラクタリスティックは次のような構成になっています。

■POS (Write) UUID:FEEDAA02-C497-4476-A7ED-727DE7648AB1

 

 


<POS>

 Write

 UUID:FEEDAA02-C497-4476-A7ED-727DE7648AB1

 データサイズ:2バイト

 POSは2バイトのWriteキャラクタリスティックになります。MSBファーストで500〜2500の値を指定することにより、ラジコンサーボポートのSIGから500〜2500μS幅のパルスが送出され、サーボはその幅によって位置を変えます。一般的なサーボは1500μSで中心位置となります。

数値例)

1000μS: 0x03 0xE8

1500μS: 0x05 0xDC

2000μS: 0x07 0xD0

一般的なラジコンサーボの挙動(サーボにより回転角は異なりますのでご注意願います。)


<取扱について>

 弊社で販売している過去のBLEモジュールでも、使用時に破損するケースを多く見受けました。本装置を使ってなんらかの装置を作っている途中で基板に触ったり、ショートさせたり、間違った配線をするなどしないように注意してください。また、本装置は基板がむき出しですので基板の端子や電極に素手で触ると静電破壊がおきます。静電対策をした環境で作業してください。 ご自分の装置が完成した後は、プラスチック製のケースに入れるなど、基板を露出させつづけないようにしてください。

 


<電源と電池寿命について>

 本装置は乾電池2本で動作します。乾電池はできるだけアルカリ乾電池を使用してください。乾電池の場合、自己放電がありますので、使わなくても段々と残量が減ることから、一年を超えるような長期の使用は難しく、長期間使用するような場合はACアダプタなど、外部電源で動作させてください。

 サーボによってはニッケル水素やリチウムイオンなどの二次電池でしか動かせないものがあります。サーボの電源はそれぞれのサーボに合ったものを使用してください。

 


<携帯端末のBLE搭載状況>

iPhoneの場合

  iPhoneとつなぐ場合、4S以上(現在4S、5、5C、5S)であればBLEが内臓されているので接続可能です。

 Androidの場合

 Androidの場合、BLEが使えるかどうかはスマートフォンメーカーの実装に依存します。GoogleではAndroid4.3以降はBLEに対応していることになっていますが、Android4.3でもBLEをサポートしていない機種も若干ありますのでご注意願います。


<BLE対応しているかの確認方法(Android端末の場合)>


 
ADB接続時にコンソールから adb shell pm list features を実行してください。

 

 featureの中に、android.hardware.bluetooth_le があれば動作します。最後に「_le]が付いたbluetoothが無いと動きません。


<サンプルプログラム>

※BLEServo専用のサンプルアプリは用意してございません。下記は他のBLECASTシリーズのサンプルプログラムですが、こちらとほぼ同じ方法で通信できますのでこちらを参照願います。



iPhone

■ArduinoとiPhoneをBLEでつないでみる

Android

■ArduinoとAndroidをBLEでつないでみる






<運用上の注意>


1)本製品は日本国内の電波法規定による技術適合を受けております。アンテナをつけるなどの改造は絶対に行わないで下さい。

2)基板上にはアンテナが付いております
。基板周囲に無線に影響を与える金属などを配置すると無線性能が低下します。アルミなどの無線を遮断するケースに入れると無線が使えなくなります。

3)電池を逆に挿入すると破損します。方向に気を付けてください。




<使用上の注意>


・バッテリ使用時には電源ラインをショートさせると、バッテリが破裂・発火する可能性があります。作業中にはショートさせないよう十分注意して下さい。また、取り付け後も、あいている電源ラインに導電物質が触らないように注意して下さい。

 




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