Phần 2: Chuẩn bị linh kiện và thông số an toàn
Chọn ESP32, tấm pin, bộ sạc, pin lưu trữ, INA219, buck converter, relay hoặc MOSFET và mạch chia áp đúng phạm vi DC điện áp thấp.
Phần 2: Chuẩn bị linh kiện đúng thông số
Trước khi lắp mạch, cần chọn linh kiện đúng phạm vi điện áp, dòng điện và kiểu pin. Đây là bước quan trọng vì hệ năng lượng mặt trời có pin lưu trữ, nếu chọn sai bộ sạc hoặc đấu sai cực tính có thể làm nóng dây, hỏng module hoặc gây nguy hiểm.
Danh sách linh kiện khuyến nghị
| Linh kiện | Yêu cầu kỹ thuật | Ghi chú an toàn |
|---|---|---|
| ESP32 DevKit | Có Wi-Fi, hoạt động logic 3.3V | Không cấp điện áp pin trực tiếp vào 3V3 hoặc GPIO. |
| Tấm pin mặt trời | 6V, 9V hoặc 12V cho mô hình học tập | Không dùng chuỗi PV điện áp cao trong bài này. |
| Bộ sạc năng lượng mặt trời | Đúng với loại pin và điện áp pin | Không sạc pin lithium trực tiếp từ tấm pin nếu không có mạch sạc phù hợp. |
| Pin lưu trữ | Có BMS hoặc mạch bảo vệ | Không dùng pin trần không bảo vệ cho học viên mới. |
| INA219 | Đo qua I2C, bus voltage trong giới hạn module | Kiểm tra dòng tối đa theo shunt trên module thực tế. |
| Buck converter 5V | Dòng đầu ra đủ cho ESP32 | Đo 5V trước khi cắm ESP32. |
| Relay hoặc MOSFET module | Dòng định mức cao hơn dòng tải | Không điều khiển tải trực tiếp từ GPIO. |
| Điện trở 100kΩ và 22kΩ | Dùng làm mạch chia áp đo pin | Điện áp tại GPIO34 phải dưới 3.3V. |
Cách chọn tải DC
Tải DC nên là đèn LED DC nhỏ, quạt DC nhỏ hoặc module thử nghiệm có dòng tiêu thụ thấp. Với tải là động cơ, bơm hoặc quạt, cần kiểm tra dòng khởi động vì dòng lúc khởi động có thể cao hơn dòng chạy ổn định.
⚠️ Relay hoặc MOSFET module phải có dòng định mức lớn hơn dòng tải thực tế. Nên thêm cầu chì DC ở đường cấp tải để giảm rủi ro khi chập mạch.
Tại sao cần buck converter
ESP32 cần nguồn ổn định. Nếu pin lưu trữ là 6V, 9V hoặc 12V, cần hạ xuống 5V bằng buck converter rồi cấp vào chân 5V hoặc cổng USB của board ESP32. Không cấp 12V trực tiếp vào chân 5V, 3V3 hoặc GPIO.
Tại sao cần mạch chia áp
ADC của ESP32 chỉ đọc mức điện áp thấp. Vì vậy, điện áp pin phải được chia xuống trước khi đưa vào GPIO34. Với R1 bằng 100kΩ và R2 bằng 22kΩ, hệ số chia áp xấp xỉ 5.545.
Battery Voltage = ADC Voltage × (R1 + R2) / R2
Battery Voltage ≈ ADC Voltage × 5.545