Trong bối cảnh năng lượng tái tạo ngày càng đóng vai trò quan trọng, một nhóm sinh viên FPT Jetking đã biến kiến thức học được thành sản phẩm hữu ích: Bộ Điều Hướng Năng Lượng Mặt Trời. Đây là đồ án cuối kỳ của nhóm 2 – lớp C1.2503.E1, thực hiện trong học kỳ 1 của khóa Thiết kế vi mạch bán dẫn tại FPT Jetking. Dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy Trương Huy Hoàng, các bạn đã tạo nên một hệ thống điều khiển thông minh có khả năng tối ưu hiệu suất của tấm pin mặt trời và giám sát từ xa thông qua IoT.
Mục tiêu chọn đề tài và định hướng phát triển
Nhóm đã lựa chọn đề tài này vì muốn áp dụng những kiến thức về thiết kế mạch, lập trình nhúng và IoT vào một mô hình có giá trị thực tiễn cao. Bộ điều hướng năng lượng mặt trời có thể phục vụ nhiều lĩnh vực như nông nghiệp thông minh, logistics hay nghiên cứu khoa học. Đặc biệt, hệ thống hướng đến mục tiêu tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và khai thác tối đa nguồn năng lượng sạch từ ánh sáng mặt trời.
Ngay từ khi bắt đầu, nhóm đặt mục tiêu tạo ra một sản phẩm có khả năng điều khiển tấm pin theo hướng ánh sáng một cách tự động và chính xác. Sản phẩm phải hoạt động ổn định, xử lý dữ liệu cảm biến nhanh và có khả năng giám sát qua nền tảng IoT. Đồng thời, dự án cũng là cơ hội để mỗi thành viên nâng cao kỹ năng thiết kế phần cứng, lập trình vi điều khiển, làm việc nhóm và quản lý thời gian.
Quy trình triển khai đồ án
Dự án được bắt đầu bằng việc xây dựng ý tưởng và thiết kế sơ đồ khối. Hệ thống sử dụng cảm biến quang trở để nhận biết cường độ ánh sáng, kết hợp bộ chuyển đổi ADC0809 và động cơ servo SG90 để điều chỉnh vị trí tấm pin. Vi điều khiển 8051 đảm nhiệm xử lý dữ liệu cảm biến, trong khi ESP32 truyền dữ liệu lên nền tảng Cloud ThingsBoard, giúp người dùng theo dõi tình trạng hệ thống từ xa. Sau khi hoàn thiện phần mạch nguyên lý, nhóm tiến hành thiết kế và in PCB, lắp ráp linh kiện, lập trình điều khiển, kiểm thử và tối ưu hiệu suất trong môi trường thực tế.
Quá trình thực hiện không tránh khỏi những khó khăn, đặc biệt là lỗi thiết kế mạch và sự cố khi lắp ráp phần cứng. Việc tự thiết kế PCB từ đầu khiến nhóm phải sửa nhiều lỗi kỹ thuật. Bên cạnh đó, áp lực về thời gian khi vừa học lý thuyết vừa làm đồ án khiến tiến độ ban đầu bị chậm. Nhờ vào tinh thần hợp tác và nỗ lực tìm kiếm giải pháp, nhóm đã kiểm tra từng phần của hệ thống, phân tích nguyên nhân lỗi và khắc phục kịp thời. Các buổi họp nhóm thường xuyên giúp mọi người bám sát tiến độ và hỗ trợ lẫn nhau.
Có những đêm cả nhóm làm việc đến tận 1–2 giờ sáng để tìm nguyên nhân mạch không hoạt động. Khoảnh khắc tấm pin đầu tiên tự xoay theo ánh sáng đã mang lại niềm vui vỡ òa. Mỗi chi tiết nhỏ, từ con ốc đến đoạn dây cáp, đều được các thành viên cùng nhau lắp đặt trong bầu không khí đoàn kết và hào hứng.
Điểm nổi bật của sản phẩm
Sản phẩm không chỉ có khả năng ứng dụng thực tế cao, đặc biệt ở các khu vực chưa có điện lưới, mà còn thể hiện sự chủ động khi toàn bộ PCB được nhóm tự thiết kế. Hệ thống điều khiển thông minh theo thời gian thực, tích hợp IoT để người dùng giám sát từ xa, là minh chứng cho năng lực của sinh viên ngay từ học kỳ đầu tiên.
Sau khi hoàn thiện, nhóm đã rút ra nhiều kinh nghiệm quý báu về thiết kế mạch điện tử, lập trình điều khiển, xử lý giao tiếp giữa 8051 và ESP32, cũng như tích hợp hệ thống IoT. Ngoài ra, dự án giúp các thành viên rèn luyện khả năng quản lý thời gian, phối hợp nhóm và xử lý áp lực hiệu quả.
Nguyễn Vũ – Trưởng nhóm cho biết: “Dù phải thức khuya nhiều đêm, nhưng khi nhìn mô hình chạy mượt, mọi mệt mỏi đều tan biến.” Bạn Nguyễn Kim Ngân chia sẻ: “Lần đầu tự thiết kế PCB, ban đầu hơi run, nhưng khi cầm trên tay bản mạch do chính mình làm ra thì rất tự hào.”
Giảng viên đánh giá cao tinh thần chủ động của nhóm khi tự thiết kế phần cứng, không phụ thuộc vào kit sẵn có. Sản phẩm có tính ứng dụng thực tế cao, khả năng mở rộng tốt và được triển khai nghiêm túc. Tuy nhiên, nhóm cần tối ưu tốc độ phản hồi của hệ thống khi ánh sáng thay đổi đột ngột và cải thiện giao diện giám sát trên Cloud.
Đồ án “Bộ Điều Hướng Năng Lượng Mặt Trời” không chỉ là một đồ án học tập mà còn là minh chứng cho sự sáng tạo và năng lực ứng dụng công nghệ của sinh viên FPT Jetking. Dự án mở ra tiềm năng phát triển các giải pháp năng lượng tái tạo thông minh, góp phần vào xu hướng xanh hóa và bền vững trong tương lai.
Giảng viên Trương Huy Hoàng