Xây dựng hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời liên quan đến việc thiết kế một cơ chế điều chỉnh vị trí của các tấm pin mặt trời để theo dõi chuyển động của mặt trời, tối đa hóa việc thu năng lượng. Dưới đây là hướng dẫn từng bước để xây dựng một **bộ theo dõi năng lượng mặt trời hai trục** (theo dõi cả phương vị và độ cao):

Các thành phần cần thiết
1. Tấm pin mặt trời – Mô-đun quang điện sẽ được theo dõi.
2. Vi điều khiển (Arduino, Raspberry Pi, ESP32, v.v.) – Để xử lý dữ liệu cảm biến và điều khiển động cơ.
3. Điện trở phụ thuộc ánh sáng (LDR) hoặc điốt quang (4x) – Để phát hiện hướng ánh sáng mặt trời.
4. Ổ đĩa quay với động cơ bánh răng 24V (2x) hoặc động cơ bước + trình điều khiển – Để điều chỉnh vị trí bảng điều khiển (một cho chuyển động ngang, một cho chuyển động dọc hoặc một cho cả chuyển động dọc và ngang).
5. Cấu trúc lắp – Khung chắc chắn với các khớp xoay.
6. Bộ điều chỉnh điện áp (nếu cần) – Để cấp nguồn cho vi điều khiển và cảm biến.
7. Điện trở (cho mạch chia điện áp LDR).
8. Pin (tùy chọn) – Để cấp nguồn cho hệ thống khi không có điện lưới.
9. Dây nhảy & Bảng mạch/PCB – Để kết nối mạch.

Bước 1: Lắp ráp cơ khí
1. Xây dựng khung
- Xây dựng một đế cho phép xoay ngang 360° (theo dõi phương vị).
- Gắn một cơ chế nghiêng để điều chỉnh theo chiều dọc (theo dõi độ cao).
- Đảm bảo cấu trúc chắc chắn và chịu được thời tiết (sử dụng nhôm hoặc thép không gỉ).

2. Gắn tấm pin mặt trời
- Cố định bảng điều khiển vào khung bằng giá đỡ.
- Đảm bảo bảng điều khiển có thể xoay trơn tru mà không bị cản trở.

Bước 2: Thiết lập cảm biến (Phát hiện mặt trời)
1. Đặt 4 LDR theo hình chữ thập (Bắc, Nam, Đông, Tây) trên các cạnh của bảng điều khiển.
- Che chúng bằng các ống nhỏ để cải thiện độ nhạy theo hướng.
2. Nối dây LDR trong mạch chia điện áp:
- Mỗi LDR kết nối với một điện trở (ví dụ: 10kΩ) để tạo thành một bộ chia.
- Đầu ra đi đến các chân analog của vi điều khiển.

Bước 3: Điều khiển động cơ
1. Động cơ ngang (Phương vị) – Động cơ servo hoặc động cơ bước xoay đế trái/phải.
2. Động cơ dọc (Độ cao) – Một servo khác điều chỉnh góc nghiêng của bảng điều khiển.
3. Kết nối động cơ với vi điều khiển
- Servo: Sử dụng chân PWM (ví dụ: Arduino `D9`, `D10`).
- Động cơ bước: Sử dụng trình điều khiển động cơ (ví dụ: A4988, ULN2003).

Bước 4: Lập trình vi điều khiển
1. Đọc giá trị LDR
- So sánh các giá trị đọc để xác định vị trí của mặt trời.

2. Điều chỉnh vị trí bảng điều khiển
- Di chuyển động cơ để cân bằng các giá trị đọc LDR (ánh sáng bằng nhau trên tất cả các cảm biến).

3. Thêm theo dõi dựa trên thời gian (Tùy chọn)
- Sử dụng mô-đun RTC (Đồng hồ thời gian thực) để tính toán trước các vị trí của mặt trời.

Bước 5: Nguồn điện
- Sử dụng một pin nhỏ (12V) hoặc pin sạc năng lượng mặt trời để cấp nguồn cho hệ thống.
- Nếu sử dụng chính tấm pin mặt trời được theo dõi, hãy đảm bảo điều chỉnh điện áp để tránh làm hỏng vi điều khiển.

Bước 6: Kiểm tra & Hiệu chuẩn
1. Kiểm tra dưới ánh sáng mặt trời và điều chỉnh tốc độ động cơ/ngưỡng LDR.
2. Đảm bảo chuyển động trơn tru mà không bị rung.
3. Chống chịu thời tiết cho thiết bị điện tử (sử dụng vỏ bọc).

Tùy chọn thay thế: Bộ theo dõi một trục (Đơn giản hơn)
- Chỉ theo dõi chuyển động đông-tây (ngang).
- Yêu cầu 1 động cơ và 2 LDR.

Tùy chọn nâng cao
- GPS + Thuật toán thiên văn – Để xác định vị trí mặt trời chính xác mà không cần LDR.
- Học máy – Dự đoán chuyển động của đám mây để theo dõi tối ưu.