November 2014

Bluetooth 4.0 Low Energy Modul

Mini-Modul für smartes Bluetooth

Die neue Bluetooth-Smart-Spezifikation gibt für Sensoren und mobile Geräte einen deutlich geringeren Stromverbrauch vor. Das neue miniaturisierte TDK SESUB-PAN-T2541 Bluetooth 4.0 Low Energy Modul erlaubt, diese hohen Anforderungen zu erfüllen.

Speziell für die jüngste Bluetooth-Spezifikation, die auf dem Markt auch unter den Bezeichnungen Bluetooth Smart, ­Bluetooth 4.0 LE oder Bluetooth Low Energy bekannt ist, wurde das neue TDK SESUB­PAN-T2541 Modul entwickelt. Mit seiner äußerst kleinen Grundfläche von nur 4,6 × 5,6 mm2 und der niedrigen Bauhöhe von 1,0 mm setzt das Bauelement neue Maßstäbe für Bluetooth-Smart-Module.

Dank seiner kompakten Abmessungen bietet sich das SESUB-PAN-T2541 für Wearable Devices an, denen ein hohes Marktpotenzial prognostiziert wird.

Möglich ist dies durch die von TDK entwickelte SESUB-Technologie (Semiconductor Embed­ded in Substrate) – damit konnte der Bluetooth-IC-Die in das Substrat integriert werden. Zusätzliche diskrete Bauelemente wie ein Quarz-Resonator, ein Bandpassfilter und Kondensatoren sind auf der Oberseite des Moduls angebracht. Den prinzipiellen Aufbau des neuen Moduls zeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Blockschaltbild des TDK SESUB-PAN-T2541 Bluetooth 4.0 Low Energy Moduls

Der Chipsatz von Texas Instruments ist in das TDK SESUB-Modul integriert. Zusätzliche diskrete Bauelemente wie der Quarz sind auf der Oberseite des Moduls montiert.

Dank der technisch führenden SESUB-Technologie benötigt das neue Bluetooth Low Energy Modul nahezu 65 Prozent weniger Platz als Module, bei denen der Chipsatz nicht integriert ist. Die I/Os sind optimiert aus dem Substrat zu den BGA-Anschlüssen auf der Unterseite des Moduls geführt. Damit ist eine einfache Anbindung des Moduls an die Stromversorgung wie auch an die Antenne gegeben, wodurch der Designprozess beschleunigt wird.

Ziel der Bluetooth 4.0 LE Spezifikation, die von der Bluetooth Special Interest Group aufgesetzt wurde, ist es, den Stromverbrauch von batteriebetriebenen Geräten deutlich zu senken. Gemäß der Spezifikation kommunizieren Bluetooth-Smart-Geräte, bei denen es sich typischerweise um batteriebetriebene Sensoren handelt, mit anderen Bluetooth-Smart-Geräten oder mit Bluetooth Smart Ready Devices, wie Smartphones, Tablets oder Notebooks, die sowohl den konventionellen Bluetooth-Standard als auch Bluetooth LE unterstützen.

Tabelle: Technische Daten des TDK SESUB-PAN-T2541 Bluetooth 4.0 Low Energy Modul

KommunikationsstandardBluetooth 4.0 Low Energy (2,4 GHz)
Abmessungen [mm]4,6 × 5,6 × 1,0
Versorgungsspannung [V DC]2,0 bis 3,6
Typische Ausgangsleistung [dBm]0
Reichweite (max.) [m]10 *
SchnittstellenUART, SPI, I2C, GPIO, ADC

* Das Modul benötigt eine externe Antenne. Die angegebene Reichweite gilt bei Sichtverbindung und ist von der Antennencharakteristik abhängig.

Verglichen mit konventionellen Bluetooth-Bauelementen liegt die Leistungsaufnahme des neuen SESUB-PAN-T2541 Bluetooth 4.0 LE Moduls bei nur noch 25 Prozent. Damit eignet sich das neue Modul hervorragend für eine breite Palette von Anwendungen in batteriebetriebenen mobilen Geräten, bei denen kompakte Abmessungen, kleines Gewicht und geringer Stromverbrauch entscheidend sind. Hauptanwendungsgebiete sind:

  • Messung und Monitoring medizinischer Daten wie Körpertemperatur, Blutdruck, Blutsauerstoffgehalt, Blutzucker und Puls
  • Wearable Devices wie intelligente Armbänder, Armbanduhren, Ringe, Brillen und Kleidungsstücke
  • Geräte der Unterhaltungselektronik wie Fernbedienungen, drahtlose Sensoren, Spielzeug oder Beleuchtungstechnik
  • Computerperipherie wie Mäuse, Tastaturen, Bildschirmeingabestifte und Pointer für Präsentationen

Um die Entwicklung von Bluetooth Smart Devices zu vereinfachen und zu beschleunigen, bietet TDK das SP13801 Evaluation Board an, das speziell für das SESUB-PAN-T2541 Modul entwickelt wurde (Abbildung 2). Neben dem Bluetooth-Modul enthält das Evaluation Board ein Program Writing Terminal, eine Chip-Antenne und ein Land Pattern für eine Quarzeinheit zum Generieren eines Schlaftaktes. In Verbindung mit den IC Evaluation Kits von IC-Herstellern erlaubt dieses Board eine mühelose Überprüfung der Funktionen des SESUB-PAN-T2541.

Abbildung 2: Evaluation Board für das TDK SESUB-PAN-T2541 Bluetooth 4.0 Low Energy Modul

Das TDK Evaluation Board SP13801 ermöglicht die schnelle Produktentwicklung von neuen Geräten, die dem stromsparenden Bluetooth 4.0 Low Energy Standard entsprechen.

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