Lập trình ESP32 đo năng lượng mặt trời và gửi MQTT

Phần 4: Lập trình ESP32 để đo và gửi dữ liệu MQTT

Firmware của ESP32 có bốn nhiệm vụ chính: kết nối Wi-Fi, đọc INA219, đọc điện áp pin qua ADC và gửi dữ liệu lên MQTT. Ngoài ra ESP32 cũng nhận lệnh điều khiển tải từ MQTT.

Thư viện cần cài

Thư viện	Mục đích
WiFi	Kết nối ESP32 vào mạng Wi-Fi ở chế độ STA.
PubSubClient	Kết nối MQTT broker, publish telemetry và subscribe lệnh điều khiển.
Wire	Giao tiếp I2C.
Adafruit INA219	Đọc điện áp, dòng điện và công suất từ INA219.

Topic MQTT

Topic	Chiều dữ liệu	Ý nghĩa
iotlabs/solar01/telemetry	ESP32 gửi lên	Dữ liệu điện áp, dòng, công suất, điện áp pin, trạng thái tải.
iotlabs/solar01/status	ESP32 gửi lên	Trạng thái ONLINE hoặc OFFLINE.
iotlabs/solar01/cmd/load	Dashboard gửi xuống	Lệnh ON, OFF hoặc AUTO.
iotlabs/solar01/alert	ESP32 gửi lên	Cảnh báo pin yếu hoặc không cho bật tải.

Payload telemetry mẫu

{
  "pv_voltage": 12.60,
  "pv_current_ma": 320.0,
  "pv_power_mw": 4032.0,
  "battery_voltage": 12.10,
  "load": true,
  "mode": "AUTO"
}

Logic bảo vệ pin

Khi ở chế độ AUTO, ESP32 sẽ tắt tải nếu điện áp pin thấp hơn ngưỡng LOAD_OFF_VOLTAGE. Tải chỉ được bật lại khi điện áp pin cao hơn LOAD_ON_VOLTAGE. Cách dùng hai ngưỡng khác nhau gọi là hysteresis, giúp tránh relay bật tắt liên tục khi điện áp dao động.

Tham số	Vai trò
LOAD_OFF_VOLTAGE	Ngưỡng tắt tải khi pin yếu.
LOAD_ON_VOLTAGE	Ngưỡng cho phép bật lại tải khi pin phục hồi.
BATTERY_CALIBRATION	Hệ số hiệu chỉnh điện áp pin sau khi so sánh với đồng hồ đo.

⚠️ Ngưỡng pin trong code chỉ là ví dụ cho mô hình 12V. Với pin lithium, LiFePO4 hoặc ắc quy chì, cần đặt ngưỡng theo datasheet pin, BMS và bộ sạc đang dùng.

Code firmware

Code mẫu nằm trong phần Code mẫu của project. Trước khi nạp, cần thay Wi-Fi, MQTT host, username, password và kiểm tra mức active của relay.

✅ Sau khi nạp code, mở Serial Monitor ở 115200 baud để kiểm tra ESP32 kết nối Wi-Fi, MQTT và đọc dữ liệu cảm biến.

Hệ thống giám sát và điều khiển năng lượng mặt trời với ESP32

Phần 4: Lập trình ESP32 đo năng lượng và gửi dữ liệu MQTT