8. Giám sát năng lượng mặt trời

1. Mục tiêu

Trong bài này, chúng ta sẽ học cách sử dụng Yolo UNO để giám sát hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời. Dự án giúp theo dõi điện áp, ước tính công suất và hiểu rõ hơn về năng lượng tái tạo trong thành phố thông minh.

2. Giới thiệu về năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là gì?

Năng lượng mặt trời là năng lượng được chuyển đổi từ ánh sáng mặt trời sang điện năng thông qua tấm pin quang điện (Solar Panel):

• ♻️ Tái tạo: Không bao giờ cạn kiệt
• 🌿 Sạch: Không phát thải CO2 khi hoạt động
• 🔇 Im lặng: Không gây tiếng ồn
• 💰 Tiết kiệm: Giảm chi phí điện lâu dài

Ứng dụng trong thành phố thông minh

• Đèn đường năng lượng mặt trời: Tiết kiệm điện chiếu sáng công cộng.
• Trạm sạc điện thoại: Cung cấp điện miễn phí tại công viên, bến xe.
• Giám sát môi trường: Cấp điện cho các trạm cảm biến IoT ở xa lưới điện.
• Tòa nhà xanh: Lắp pin mặt trời trên mái nhà giảm phát thải carbon.

3. Thành phần cần chuẩn bị

Mạch chia áp (Voltage Divider)

Dùng 2 điện trở 10kΩ tạo bộ chia áp:

Pin mặt trời (+) ── R1 (10kΩ) ──┬── R2 (10kΩ) ── GND
                                  │
                                  └── Chân A2 (Yolo UNO)

V_out = V_in × R2 / (R1 + R2) = V_in / 2

Nếu pin xuất 5V → chân A2 nhận 2.5V (an toàn cho ESP32).

4. Kết nối

⚠️ KHÔNG nối trực tiếp điện áp > 3.3V vào chân Analog. PHẢI dùng bộ chia áp.

5. Công thức tính toán

Tính điện áp pin mặt trời

V_A2 = ADC × 3.3 / 4095

V_pin = V_A2 × 2 (qua bộ chia áp 1:2)

Ước tính hiệu suất

Hiệu suất (%) = (V_pin / 5.0) × 100

6. Viết chương trình

Chương trình cơ bản: Hiển thị điện áp pin mặt trời

1. Khai báo biến: dienApPin, hieuSuat

2. Đọc và tính toán (mỗi 3 giây):

   • dienApPin = analogRead(A2) * 3.3 / 4095 * 2
   • hieuSuat = dienApPin / 5.0 * 100

3. Hiển thị LCD:

   • Hàng 1: “Solar: X.XX V”
   • Hàng 2: “Hieu suat: XX%“

Bảng hiệu suất và điều kiện ánh sáng

Chương trình nâng cao: Dashboard năng lượng

Thêm đèn LED chỉ thị:

1. Hiệu suất > 70% → LED xanh + “NANG LUONG: TOT”
2. Hiệu suất 40-70% → LED vàng + “NANG LUONG: TB”
3. Hiệu suất < 40% → LED đỏ + “NANG LUONG: YEU”

7. Kiến thức mở rộng

Yếu tố ảnh hưởng hiệu suất

So sánh nguồn năng lượng

Thử thách: Đo điện áp pin mặt trời mỗi giờ từ 7h-17h. Vẽ biểu đồ và xác định giờ nào cho hiệu suất cao nhất!