偶然在網(wǎng)上看到別人用簡單的幾個元器件做的自動跟蹤太陽光的設(shè)計，感覺挺有意思，于是自己動手實操，加上自己的設(shè)計理念，親自做了一塊板子。

一、設(shè)計原理圖

二、設(shè)計PCB

三、打樣、焊接

四、成品調(diào)試

五、經(jīng)驗總結(jié)

一、設(shè)計原理圖

設(shè)計思路參考網(wǎng)上，我這里加了一些自己的東西：

1.使用光敏電阻，兩個，通過光的強弱來判斷方向（具體看下面的PCB 3D 顯示）。

2.使用運放來比較電壓，為了保證運放的輸出功率，直接使用音頻功放。

3.設(shè)計有供電接口，可以接太陽能板。

4.設(shè)計有直流電機接口，接入直流電機，給模塊調(diào)整方位。

總體設(shè)計思路是使用兩個運放，輸出端直接接直流電機，輸入端分別固定電壓在2.5V和使用光敏電阻調(diào)節(jié)，當(dāng)兩個光敏電阻受到的太陽光強度不一樣時，會調(diào)節(jié)運放的輸出，驅(qū)動直流電機，轉(zhuǎn)動角度，因此這是一個很簡單的閉環(huán)系統(tǒng)，不需要單片機即可實現(xiàn)自動跟隨。

如下圖所示，我用了一個滑動電阻代替兩個光敏電阻（光敏電阻，會根據(jù)光的大小而變化阻值，因而影響此電路的分壓）。

場景一：陽光角度使光敏電阻一阻值小于光敏電阻二

此時根據(jù)運放的特性，如果輸入正端電壓大于負(fù)端電壓，則輸出為正（下圖的上面運放）；如果輸入的負(fù)端電壓大于正端電壓，則輸出為負(fù)（下圖的下面運放），此時我們假設(shè)電機是順時針旋轉(zhuǎn)。

場景二：陽光角度使光敏電阻一阻值大于光敏電阻二

此時根據(jù)分壓，接入到直流電機的電壓跟之前的相反了，電機會逆時針旋轉(zhuǎn)。

也就是說，只要我把光敏電阻的位置放好，電機的方向匹配，就能實現(xiàn)自動跟蹤，下面設(shè)計原理圖：

我這里多加了一個超級電容，類似于電池的功能，另外還有一個18650電池，兼容設(shè)計，在調(diào)試階段，我還增加了開關(guān)，還有一個太陽能板，給系統(tǒng)供電。

二、設(shè)計PCB

設(shè)計要點：

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計上需要將兩個光敏電阻放在板子的兩邊，保持對稱。

2.光敏電阻下面是一塊太陽能板，為了給超級電容或者18650鋰電池充電，設(shè)計前期需要確定好購買的太陽能板的尺寸，然后再繪圖。

3.為了減少板卡走線、溫度等對分壓造成影響，建議兩個0402的10K電阻也并排在光敏電阻兩端，保持對稱。

4.可以提前設(shè)計好過孔，方便后期固定。

三、打樣、焊接

圖紙設(shè)計都是在JLC EDA工具上設(shè)計的，國產(chǎn)良心，可以直接下單打樣，像這種小板讓工廠SMT非常不劃算，還不如買元器件回來自己焊接。

四、成品調(diào)試

下圖是實物：

視頻我就不放了，實際上確實可以自動跟蹤哈哈哈哈。

五、經(jīng)驗總結(jié)

1.事實上上面的雙運放設(shè)計太粗糙，會存在這樣一個問題：運放輸入端是點對點比較，事實上很難保證板子完全對正太陽，很難保證光敏電阻的分壓剛好是2.5V，哪怕是兩個10K電阻也有誤差，換句話說，這個世界上誤差是一定存在的，所以可以理解為直流電機一直都是工作狀態(tài)，不可能有靜止?fàn)顟B(tài)，這種狀態(tài)很耗電，因此需要優(yōu)化電路：門比較器，如下圖：

在下面的兩個運放中，就將窗口電壓設(shè)定在了2V，3V，當(dāng)輸入電壓如上是2.2V時，可以看到兩個運放的輸出都是負(fù)的，意味著不會有輸出，則直流電機不會工作，不會耗電。這個門的大小當(dāng)然可以隨便設(shè)置，根據(jù)調(diào)試過程確定即可。

2.從我的經(jīng)驗來看，用減速電機更好，原因有二：1.減速電機有更強的扭力，可以適應(yīng)更多的場景，更重的負(fù)載。2.直流電機轉(zhuǎn)速太快，很容易出現(xiàn)“失鎖”，當(dāng)太陽光變化時，運放偵測到，驅(qū)動電機，電機轉(zhuǎn)太快很容易轉(zhuǎn)過頭。

3.給超級電容充電，理論上不需要電源管理芯片，但是需要考慮電壓問題，如果太陽較弱，超級電容或者電池的電壓比太陽能輸出的電壓還高，就比較尷尬，所以此時建議用DCDC升壓電路，以一個確定的高一些電壓的給電容或者電池充電會好很多。