偶然在網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計，感覺挺有意思，于是自己動手實操，加上自己的設計理念，親自做了一塊板子。

一、設計原理圖

二、設計PCB

三、打樣、焊接

四、成品調試

五、經驗總結

一、設計原理圖

設計思路參考網上，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.設計有供電接口，可以接太陽能板。

4.設計有直流電機接口，接入直流電機，給模塊調整方位。

總體設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和使用光敏電阻調節，當兩個光敏電阻受到的太陽光強度不一樣時，會調節運放的輸出，驅動直流電機，轉動角度，因此這是一個很簡單的閉環系統，不需要單片機即可實現自動跟隨。

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

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

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。

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

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，兼容設計，在調試階段，我還增加了開關，還有一個太陽能板，給系統供電。

二、設計PCB

設計要點：

1.結構設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.可以提前設計好過孔，方便后期固定。

三、打樣、焊接

圖紙設計都是在JLC EDA工具上設計的，國產良心，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、經驗總結

1.事實上上面的雙運放設計太粗糙，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，不可能有靜止狀態，這種狀態很耗電，因此需要優化電路：門比較器，如下圖：

在下面的兩個運放中，就將窗口電壓設定在了2V，3V，當輸入電壓如上是2.2V時，可以看到兩個運放的輸出都是負的，意味著不會有輸出，則直流電機不會工作，不會耗電。這個門的大小當然可以隨便設置，根據調試過程確定即可。

2.從我的經驗來看，用減速電機更好，原因有二：1.減速電機有更強的扭力，可以適應更多的場景，更重的負載。2.直流電機轉速太快，很容易出現“失鎖”，當太陽光變化時，運放偵測到，驅動電機，電機轉太快很容易轉過頭。

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。