Đây là phần code giúp cho GPS có thể định vị được và gửi tọa độ cũng như gửi thông báo SOS về Blynk.
Trước tiên, mình sẽ lập trình để màn hình Serial có thể hiển thị Tọa độ của GPS. Bước 1: Tiến hành nạp Code:
#include <TinyGPS++.h> #include <SoftwareSerial.h> #define BLYNK_PRINT Serial #include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
static const int RXPin = 4, TXPin = 5; // GPIO 4=D2(conneect Tx of GPS) and GPIO 5=D1(Connect Rx of GPS
static const uint32_t GPSBaud = 9600; //if Baud rate 9600 didn't work in your case then use 4800
TinyGPSPlus gps; // The TinyGPS++ object
WidgetMap myMap(V0); // V0 for virtual pin of Map Widget
SoftwareSerial ss(RXPin, TXPin); // The serial connection to the GPS device BlynkTimer timer;
float spd; //Variable to store the speed
float sats; //Variable to store no. of satellites response
String bearing; //Variable to store orientation or direction of GPS
char auth[] = "c98768c4c60c45b5bb1f0a1e2f358a26"; //Your Project authentication key
char ssid[] = "YourSSIDName"; // Name of your network (HotSpot or Router name)
char pass[] = "YourPassword"; // Corresponding Password
//unsigned int move_index; // moving index, to be used later unsigned int move_index = 1; // fixed location for now
void setup() { Serial.begin(115200); Serial.println(); ss.begin(GPSBaud);
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
timer.setInterval(5000L, checkGPS); // every 5s check if GPS is connected, only really needs to be done once
}
void checkGPS(){
if (gps.charsProcessed() < 10) {
Serial.println(F("No GPS detected: check wiring."));
Blynk.virtualWrite(V4, "GPS ERROR"); // Value Display widget on V4 if GPS not detected } } void loop() { while (ss.available() > 0)
{
// sketch displays information every time a new sentence is correctly encoded. if (gps.encode(ss.read())) displayInfo(); } Blynk.run(); timer.run(); } void displayInfo() { if (gps.location.isValid() ) {
float latitude = (gps.location.lat()); //Storing the Lat. and Lon. float longitude = (gps.location.lng());
Serial.print("LAT: ");
Serial.println(latitude, 6); // float to x decimal places Serial.print("LONG: ");
Serial.println(longitude, 6);
Blynk.virtualWrite(V1, String(latitude, 6)); Blynk.virtualWrite(V2, String(longitude, 6));
myMap.location(move_index, latitude, longitude, "GPS_Location"); sats = gps.satellites.value(); //get number of satellites
Blynk.virtualWrite(V4, sats);
bearing = TinyGPSPlus::cardinal(gps.course.value()); // get the direction
}
Serial.println(); }
Dữ liệu hiển thị trên màn hình
Bước 2: Sau khi nhập chương trình và cho chạy biên dịch, GPS trả tín hiệu về cho màn hình Vĩ độ (LAT: Latitude) và Kinh độ (LONG: Longitude). Từ số liệu này, chúng ta tra qua Google Map, có thể thấy được vị trí hiện tại.
2.2.4 Thiết lập trên App Blynk
Bước 1:
Bước 3:
Bước 5:
Bước 7:
Bước 9:
Bước 11:
Khi nhấn nút button, sẽ có 1 tín hiệu được gửi về điện thoại.
2.2.5 Nguồn cấp cho mạch từ pin năng lượng mặt trời và Sò nóng lạnh
2.2.5.1 Sơ đồ khối phần nguồn
Hình 16. Tấm pin năng lượng mặt trời và sò nóng lạnh là những thiết bị tái tại năng lượng tuyệt vời
Hình 17. Sơ đồ khối bộ nguồn năng lượng tái tạo
Phần nguồn cấp được mắc nối tiếp thay vì mắc song song vì điện áp từ tấm pin và từ Sò nóng lạnh chênh lệch lớn, nên cần mắc nối tiếp để trở kháng thấp, an toàn khi sử dụng.
Mạch sạc dự phòng cho pin cần mức điện áp đầu vào 5V không đổi, trong khi đó điện áp từ pin NLMT và sò nóng lạnh có sự biến thiên và không ổn định nên phải cho 2 thiết bị đi qua mạch ổn áp LM2596 để có thể có mức điện áp mong muốn để cấp vào mạch sạc là 5V.
Sau đó kết nối pin 18650 với 2 đầu B+ và B- của mạch sạc và ta đã hoàn thiện phần nguồn của hệ thống. Thêm vào đó, các du khách có thể sạc các thiết bị của mình từ 2 cổng USB 5V-1A và 5V-2A. Đây chính ta yếu tố chính giúp cho hệ thống có thể hoạt động liên tục trong khoảng thời gian dài với nguồn năng lượng tái tạo vô cùng thuận tiện.
2.2.5.2 Sơ đồ kết nối các linh kiện
2.3 Lưu đồ thuận toán của hệ thống:
CHƯƠNG III: THỬ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1 Mô tả môi trường thử nghiệm
Trong phạm vi nghiên cứu, nhóm chúng tôi tiến hành đặt thiết bị ở khu vực có điều kiện về tự nhiên cũng như hạ tầng viễn thông tương đương các khu rừng sinh thái. Thiết bị cần đến chỉ cần một chiết Smartphone có kết nối Internet và có sẵn phần mềm Blynk.
3.2 Các tiêu đánh giá thử nghiệm
Thời gian nhận được tín hiệu SOS về điện thoại kể từ khi nhấn nút
Khoảng cách từ smartphone cho tới thiết bị
Vị trí hiển thị trên google so với thực tế sai số bao nhiêu
Lượng điện năng tạo ra được từ tấm pin năng lượng mặt trời
Lượng điện năng tạo ra được từ sò nóng lạnh
3.3 Đưa ra thử nghiệm3.3.1 Sai số về định vị GPS 3.3.1 Sai số về định vị GPS
Nội dung: Sau mỗi lần di chuyển hộp đi đến một vị trí khác, sẽ tiến hành đo đạc xem vị trí trên Map và trên thực tế chênh lệch bao nhiêu.
Mục tiêu: Đánh giá độ chính xác của hệ thống.
3.3.2 Hiệu suất tái tạo năng lượng từ pin năng lượng mặt trời
Nội dung: Đo đạt các thông số về I, U dưới ánh sáng ban ngày. Mục tiêu: Đo được hiệu suất của pin năng lượng mặt trời.
3.3.3 Hiệu suất tái tạo năng lượng từ Sò nóng lạnh
Nội dung: Đo đạt các thông số về I,U dưới những mức chênh lệch nhiệt độ khác nhau.
Mục tiêu: Đo được hiệu suất của sò nóng lạnh.
3.4 Kết quả thử nghiệm3.4.1 Sai số về định vị GPS 3.4.1 Sai số về định vị GPS
Bảng 3.1
Lần thử Khoảng chênh lệch Hướng lệch
1 ~5m Tây Nam
3 ~5m Đông Nam 4 ~10m Đông Nam 5 ~7m Đông Bắc 6 ~5m Tây Bắc 7 ~0m 8 ~5m Đông Bắc 9 ~5m Bắc 10 ~3m Nam
=> Vẫn còn sự chênh lệnh về hiển thị GPS trên Map so với thực tế, tuy nhiên là không đáng kể và ảnh hưởng đối với ứng dụng của hệ thống cứu hộ SOS.
3.4.2 Hiệu suất tái tạo năng lượng từ Pin năng lượng mặt trời
Mức giá trị khảo sát của pin năng lượng mặt trời tùy thuộc vào cường độ sáng mà tấm pin hứng được, việc khảo sát là vô cùng khó khăn. Trong vòng 30p quan sát: Bảng 3.2
Umax = 10.05 V Imax = 0.33A
Umin = 3.95 V Imin = 0.12A
3.4.3 Hiệu suất tái tạo năng lượng từ Sò nóng lạnh
Tường minh ký hiệu
Thot : Nhiệt độ mặt nóng của sò nóng lạnh (K)
ΔT: Nhiệt độ chênh lệch giữa hai mặt (K)
I : Dòng điện đầu ra (μA)
U : Điện áp đầu ra (V)
Bảng 3.3
=> Mức chênh lệch nhiệt độ càng cao, áp ra và dòng ra càng lớn. Tăng nhiệt độ mặt nóng
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN
Qua thời gian nghiên cứu và tìm tòi, nhóm chúng tôi đã tạo ra sản phẩm đó là Hệ thống phát tín hiệu SOS bằng năng lượng tái tạo dựa trên platform Blynk, ứng dụng của quang điện năng và nhiệt điện năng. Thiết bị này giúp cho việc thu thập và truyền tín hiệu trở nên dễ dàng hơn, sử dụng ít điện năng hơn và tái tạo được lương năng lượng ngoài tự nhiên để phục vụ cho các nhu cầu của khách du lịch cũng như hỗ trợ quản lý, cứu hộ, đảm bảo an toàn cho du khách ở các khu du lịch có phạm vi to lớn. Việc sử dụng năng lượng tái tạo từ ánh sáng và nhiệt đốt , bên cạnh đó là sự tối ưu trong thiết kế phần cứng và phần mềm sẽ giúp cho hệ thống có thể vận hành liên tục và vô cùng ổn định.
Thông qua đề tài này, nhóm chúng tôi đã học hỏi và nâng cao được rất hiều kiến thức, kỹ năng chuyên môn. Trong quá trình nghiên cứu tìm tòi đã nắm rõ được các giao thức truyền tín hiệu, các kiến thức về tái tạo năng lượng như hiệu ứng Seebeck, hiệu ứng chuyển photon ánh sáng thành điện năng.
HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Để có thể hoạt động hiệu quả thì hệ thống phải được nghiên cứu và cải tiến, hoàn thiện tốt hơn nữa như:
- Giải quyết được vấn đề sai số về định vị GPS trên Map so với thực tế.
- Liên kết được với các trạm cứu hộ quốc gia, các khu vực quản lý của quân sự quân đội để nâng cao tính ứng dụng của sản phẩm.
- Hoàn thiện hơn về tính thẩm mỹ của sản phẩm.
- Phát triển hơn để có thể ứng dụng sản phẩm không chỉ trong rừng mà còn trên biển.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]: T. Seetawan , U. Seetawan, A. Ratchasin, S. Srichai, K. Singsoog, W. Namhongsa, C. Ruttanapun, S. Sỉidejachai – Analysis for Thermoelectric Generator by Finite Element Method - Procedia Engineering [1]
[2]: Rucinski & Artur Rusowicz – Thermoelectric generation of current – theoretical and experimental analysis – Adan Devision of Refrigeration and Energy in Buildings,
Institute of Heat Engineering, Falcuty of Power and Aeronautical Engineering, Nowowiejska 21/25, 00-665 Warsaw, Poland [2]
[3]: Marco Nesarajah, and Georg Frey – Thermoelectric Power Generation: Peltier Element versus Thermoelectric Generator (TEC & TEG) – Saarland University, Dept. of
Mechatronics Engineering, Chair of Automation and Energy Systems, D-66123 Saarbrucken, Germany [3]
[4]: Lý Ngọc Thắng – Nghiên cứu, thiết kế hệ thống tự động thích ứng với vị trí mặt trời
nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng các thiết bị dùng năng lượng mặt trời – Viện Năng
lượng, Bộ Công Thương[4]
[5]: [https://hocarm.org/dieu-khien-va-giam-sat-qua-dien-thoai-voi-esp8266-va-blynk/] [5] [6]:[https://www.arduino.cc/][6] [7]: [https://hshop.vn/products/so-nong-lanh-peltier-tec-12715-40x40mm][7] [8]: [https://www.sunrom.com/p/dc-dc-step-down-switching-regulator-based-on-lm2596] [8] [9]: http://machtudong.vn/sanpham/gps-neo-6m-v2-module-dinh-vi.html[9] [10]: https://thermoelectricsolutions.com/how-thermoelectric-generators-work/[10] [11]: https://vogiasolar.com/so-do-cau-tao-va-nguyen-ly-hoat-dong-cua-he-thong-dien- nang-luong-mat-troi-ap-mai/[11]
[12]: https://tapit.vn/dong-bo-giua-dieu-khien-bang-tay-va-tu-xa-su-dung-ung-dung- blynk/[12]