センサ搭載BLEビーコンの作り方（ハードウェア編）【第3回】

こんにちは。ムセンコネクト三浦です。

「【連載企画】センサ搭載BLEビーコンと受信アプリの作り方」の第3回目をお届けします。

センサ搭載BLEビーコンのハードウェア構成

センサ搭載BLEビーコンは「BLEモジュール＋センサ＋電源」で構成し、取得したセンサ値をアドバタイズパケットに載せて一定間隔で発信します。本記事ではnRF52-DKにカラーセンサを接続して、実際に自作します。

本企画の最終目標は「各種センサの値をBLEビーコンのアドバタイズとして発信し、Windowsアプリでセンサ値を取得すること」です。そこで今回はセンサ搭載BLEビーコンのハードウェア構成について紹介します。

Nordic製BLE nRF52832開発ボード「nRF52-DK」

Bluetooth通信部にはNordic製BLEモジュール「nRF52832」の開発ボード「nRF52-DK」を使用しました。

使用上の注意

本開発ボードは日本の電波法（技適）を取得していないため、日本国内で本開発ボードの無線機能を使用する場合は、基板単体で技適を取得するか、技適の特例制度を利用する必要があります。

今回は技適の特例制度を利用しました。特例の内容や申請方法については下記の記事で解説しています。

ROHM製カラーセンサ「BH1745NUC」

センサー部はROHM製のカラーセンサ「BH1745NUC」を使用します。

カラーセンサが実装されている基板です。I/FはI2Cで、外部機器と接続するためのピンヘッダーが最初から半田付けされています。

基板上にプルアップ抵抗を実装可能なパッドが設けられていますが（I2C信号ライン用）、初期状態は未実装なので、今回は10kΩのプルアップ抵抗を実装して使用します。

接続

nRF52-DKボードにカラーセンサを、ジャンパーワイヤで接続します。赤いジャンパーワイヤは電源（3.3V）、黒いジャンパーワイヤはGND、白いジャンパーワイヤはI2Cの信号線を接続するのに使用します。カラーセンサのピンヘッダーに、信号に応じた色のジャンパワイヤーメス側を接続します。

ジャンパーワイヤのオス側をnRF52-DKボードに接続します。

接続先は下記の通りです。

電源

nRF52-DK開発ボード「ピンソケットP1の1pin」

GND

nRF52-DK開発ボード「ピンソケットP1の7pin」

I2C_SCL

nRF52-DK開発ボード「ピンソケットP3の1pin」

I2C_SDA

nRF52-DK開発ボード「ピンソケットP3の2pin」

デモボードの完成写真とブロック図

BLEビーコンのハードウェア解説は以上です。

よくある質問（FAQ）

BLEビーコンは自作できますか？

BLEビーコン（発信側）は、BLEモジュールにセンサとファームウェアを組み合わせれば自作できます。ただしアドバタイズ設計・省電力設計に加え、国内利用では電波法（技適）やBluetooth認証が必要で、量産では認証がハードルになります。認証済みモジュールを使うと開発と量産が楽になります。

ビーコンの位置情報システムを自作するには？

発信側（ビーコン端末）と受信側（ゲートウェイ／PC／スマホ）の両方が必要です。受信側はビーコンの電波強度（RSSI）から距離やエリアを推定します。受信部分は、USB受信アダプタ（例：ムセンコネクトの『ビーコンドングル』）を使えば自作せずに構築でき、開発期間を短縮できます。

ビーコンの受信機は自作と既製品どちらがよいですか？

検証や小規模ならUSB受信アダプタなどの既製品が近道です。ムセンコネクトの『ビーコンドングル』はパソコンやRaspberry PiのUSBに挿すだけで、受信したビーコンのBDアドレス・UUID・RSSIを1行ずつ出力します。大規模・特殊要件なら受信側の作り込みや受託開発を検討します。

ビーコン用のBLEモジュールは何を基準に選べばよいですか？

消費電力、アドバタイズ設定の自由度、そして技適・Bluetooth認証の有無で選びます。特に量産では、認証済みモジュールを使うと自社での認証取得（費用と期間）を回避できます。本記事ではNordic製nRF52832を開発ボードで使用しています。

ビーコン（センサ・BLE）の開発を相談できる会社は？

ムセンコネクトはBLE無線化・ビーコン開発を得意にしています。発信・受信の設計、モジュール選定、Bluetooth／電波法認証の取得代行までを支援します。受信は認証取得済みの『ビーコンドングル』で、すぐに着手可能です。

次回は「センサ値をBLEビーコンのアドバタイズパケットとして発信する方法（ソフトウェア編）」をお届けします。