Phần 1: Tổng quan hệ thống giám sát năng lượng mặt trời
Giới thiệu kiến trúc mô hình DC điện áp thấp, vai trò của ESP32, INA219, bộ sạc, pin lưu trữ, tải DC và MQTT.
Phần 1: Tổng quan hệ thống
Hệ thống giám sát và điều khiển năng lượng mặt trời với ESP32 là một mô hình học tập kỹ thuật dùng để đo lường nguồn DC từ tấm pin mặt trời, theo dõi pin lưu trữ và điều khiển tải DC nhỏ. Trọng tâm của dự án là hiểu đúng luồng năng lượng, cách đo điện áp, cách đo dòng điện và cách gửi dữ liệu lên MQTT để giám sát từ xa.
Mô hình gồm tấm pin mặt trời, bộ sạc năng lượng mặt trời, pin lưu trữ có bảo vệ, ESP32, cảm biến INA219, mạch chia áp, buck converter 5V và module điều khiển tải DC.
⚠️ Phạm vi bài học chỉ dành cho hệ DC điện áp thấp dưới 24V. Không đấu điện 220V AC, không đấu inverter, không đấu hệ hòa lưới và không đấu chuỗi pin mặt trời điện áp cao.
Luồng hoạt động chính
| Khối | Chức năng |
|---|---|
| Tấm pin mặt trời | Tạo điện áp DC khi có ánh sáng. |
| INA219 | Đo điện áp bus, dòng điện và công suất trên đường cần giám sát. |
| Bộ sạc năng lượng mặt trời | Quản lý quá trình sạc pin theo loại pin phù hợp. |
| Pin lưu trữ | Cấp năng lượng cho ESP32 và tải DC khi cần. |
| ESP32 | Đọc cảm biến, xử lý ngưỡng an toàn, gửi dữ liệu và nhận lệnh MQTT. |
| Relay hoặc MOSFET module | Bật tắt tải DC nhỏ theo lệnh ESP32. |
Mục tiêu sau khi hoàn thành
| Mục tiêu | Kết quả cần đạt |
|---|---|
| Đo năng lượng | Đọc được điện áp, dòng điện và công suất từ INA219. |
| Đo pin | Tính được điện áp pin từ mạch chia áp. |
| Điều khiển tải | Bật tắt tải DC bằng chế độ AUTO hoặc MANUAL. |
| Kết nối IoT | Gửi telemetry và nhận lệnh điều khiển qua MQTT. |
| An toàn cơ bản | Tự ngắt tải khi điện áp pin thấp và cảnh báo qua MQTT. |
Giới hạn kỹ thuật cần nhớ
INA219 phù hợp cho đo dòng và công suất trong dải điện áp bus thấp. ESP32 không được đọc trực tiếp điện áp pin 6V, 9V hoặc 12V tại chân ADC. Muốn đo pin bằng ADC cần dùng mạch chia áp và kiểm tra điện áp tại chân ADC bằng đồng hồ đo trước khi kết nối.