原文地址：https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/arduino-solar-panel-tracker
参考：

  1. 太阳能板追光装置
  2. 智能采光实时追日的电能管理系统，此文章在设计上有科学的依据。
  3. DIY创意家庭：实现LED台灯的智能化，提供软硬件解决方案的设计细节

使用Arduino的太阳追踪太阳能电池板

ARDUINO的

经过**穆罕默德·阿奇布（Muhammad Aqib）** 2017年1月12日25

使用LDR和伺服电机的基于Arduino的Sun Tracking Solar Panel项目使用LDR和伺服电机的基于Arduino的Sun Tracking Solar Panel项目

在本文中，我们将使用Arduino制作一个太阳追踪太阳能电池板，其中我们将使用两个LDR（取决于光的电阻器）感应光，并使用一个伺服电机自动将太阳能电池板朝着太阳光的方向旋转。该项目的优势在于，太阳能电池板将始终跟随太阳光，始终始终面对太阳以保持充电状态，并可以为电源提供最大的功率。该原型非常易于构建。在下面，您将找到有关其工作原理和原型制造方式的完整说明。

Arduino Solar Tracker的必需组件：

以下是使用Arduino构建太阳能跟踪系统所需的组件，大多数组件应在您当地的商店中可用。

  • 伺服马达（SG90）
  • 太阳能板
  • Arduino Uno
  • LDR的X 2（光敏电阻）
  • 10K电阻器X 2
  • 电池（6至12V）

单轴太阳能跟踪器如何工作？

在此项目中，LDR用作光检测器。在详细介绍之前，我们将必须了解LDR的工作方式。**LDR（光敏电阻）**也称为光敏电阻，是一种光敏设备。当光落在其上时，其电阻会降低，这就是为什么它经常在黑暗或光探测器电路中使用的原因。在此处检查基于LDR的各种电路。

两个LDR放置在太阳能电池板的两侧，而伺服电机用于旋转太阳能电池板。伺服器会将太阳能电池板移向电阻较低的LDR，即朝着光线下降的LDR移动，这样它将一直跟随光线。如果两个LDR上都照射有少量光，则伺服器将不会旋转。伺服器将尝试将太阳能电池板移动到两个LDR都具有相同电阻的位置，这意味着两个电阻上的光量会相同，如果其中一个LDR的电阻发生变化，则它将朝较低电阻旋转LDR。查看本文末尾的演示视频。

光敏电阻的检测

A、用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用。

B、将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减些此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开路损坏，也不能再继续使用。

C、将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。

如何使用Arduino构建旋转的太阳能电池板：

要制作原型，您将必须执行以下步骤：

步骤1：

首先，取一小块硬纸板，并在其一端打一个孔。稍后，我们将螺丝插入其中以使用伺服器将其固定。
在这里插入图片描述
第2步：

现在，借助胶水或热风枪将两小块纸板彼此固定为V形，然后将太阳能电池板放置在其上。
在这里插入图片描述

第三步：

然后将V形的底面连接到小纸板的另一端，在第一步中在小纸板上打了一个孔。
在这里插入图片描述

第四步：

现在，将螺丝插入您在卡板上制作的孔中，并将其穿过该孔插入伺服器中。购买时，伺服电机随附螺钉。
在这里插入图片描述
步骤5：

现在，将伺服器放在另一块纸板上。硬纸板的尺寸应足够大，以便您可以在其上放置Arduino Uno，面包板和电池。
在这里插入图片描述
步骤6：

借助胶水将LDR固定在太阳能电池板的两侧。确保您已将电线与LDR的支脚焊接在一起。稍后，您将必须将它们与电阻器连接。
在这里插入图片描述

步骤7：

现在，将Arduino，电池和面包板放在纸板上，并按照下面的“电路图”和“说明”部分所述进行连接。最终的原型如下所示。
在这里插入图片描述

电路图和说明：

下面显示了太阳能跟踪arduino项目的完整电路图。如您所见，该电路非常简单，并且可以借助小型面包板轻松构建。
在这里插入图片描述
在此Arduino Solar Panel Tracker中，Arduino由9V电池供电，而所有其他部件均由Arduino供电。Arduino建议的输入电压为7到12伏，但是您可以在6到20伏的范围内为它供电（这是极限）。尝试在建议的输入电压范围内为其供电。因此，将电池的正极线连接到Arduino的Vin，将电池的负极线连接到Arduino的地。

接下来， 将舵机连接到Arduino。将伺服的正极线连接到Arduino的5V，并将接地线连接到Arduino的地线，然后将Servo的信号线连接到Arduino的数字引脚9。伺服器将帮助移动太阳能电池板。

现在将LDR连接到Arduino。将LDR的一端连接到10k电阻器的一端，然后将该端连接到Arduino的A0，然后将该电阻器的另一端接地，并将LDR的另一端连接到5V。同样，将第二个LDR的一端连接到另一个10k电阻器的一端，并将该端连接到Arduino的A1并将该电阻器的另一端接地，并将LDR的另一端连接到5V Arduino的。

使用Arduino代码的单轴太阳能跟踪器：

此基于Arduino的Solar Panel Tracker的代码很简单，并通过注释进行了很好的解释。首先，我们将包括伺服电机库。然后，我们将初始化伺服电机初始位置的变量。之后，我们将初始化变量以从LDR传感器和伺服读取。

#include <Servo.h>      //including the library of servo motor 
Servo sg90;                   //initializing a variable for servo named sg90
int initial_position = 90;    //Declaring the initial position at 90
int LDR1 = A0;                //Pin at which LDR is connected
int LDR2 = A1;                //Pin at which LDR is connected
int error = 5;                //initializing variable for error
int servopin=9;

*sg90.atach（servopin）*命令将从Arduino的引脚9读取Servo。接下来，我们将LDR引脚设置为输入引脚，以便我们可以从传感器读取值并据此移动太阳能电池板。然后，将伺服电机设置为90度，这是伺服的初始位置。

void setup() 
{ 
  sg90.attach(servopin);  // attaches the servo on pin 9
  pinMode(LDR1, INPUT);   //Making the LDR pin as input
  pinMode(LDR2, INPUT);
  sg90.write(initial_position);   //Move servo at 90 degree
  delay(2000);                   // giving a delay of 2 seconds
}

然后，我们将从LDR中读取值，并将其保存在R1和R2中。然后，我们将使两个LDR之间存在差异，以相应地移动伺服器。如果它们之间的差为零，则意味着两个LDR上的光量相同，因此太阳能电池板将不会移动。我们使用了一个名为error的变量，其值为5，该变量的用途是，如果两个LDR之间的差异小于5，则伺服机构将不会移动。如果我们不这样做，那么伺服将继续旋转。如果差值大于误差值（5），则伺服器将使太阳能电池板朝LDR方向移动，在LDR方向上光线会朝着该方向移动。查看下面的完整代码和演示视频。

  int R1 = analogRead(LDR1); // reading value from LDR 1
  int R2 = analogRead(LDR2); // reading value from LDR 2
  int diff1= abs(R1 - R2);   // Calculating the difference between the LDR's
  int diff2= abs(R2 - R1);
  
  if((diff1 <= error) || (diff2 <= error)) {
    //if the difference is under the error then do nothing
  } else {    
    if(R1 > R2)
    {
      initial_position = --initial_position;  //Move the servo towards 0 degree
    }
    if(R1 < R2) 
    {
      initial_position = ++initial_position; //Move the servo towards 180 degree
    }
  }

这样便可以构建一个简单的Solar Panel Tracker，它将自动朝着像向日葵一样的光线移动。在这里，我们使用了低功率太阳能电池板来减轻重量，如果您打算使用高功率或重型太阳能电池板，则需要相应地选择伺服电机。

代码

/*

Arduino solar tracker code

www.circuitdigest.com

*/

#include <Servo.h>      //including the library of servo motor 
Servo sg90;             //initializing a variable for servo named sg90
int initial_position = 90;   //Declaring the initial position at 90
int LDR1 = A0;          //Pin at which LDR is connected
int LDR2 = A1;          //Pin at which LDR is connected
int error = 5;          //initializing variable for error
int servopin=9;
void setup() 
{ 

  sg90.attach(servopin);  // attaches the servo on pin 9
  pinMode(LDR1, INPUT);   //Making the LDR pin as input
  pinMode(LDR2, INPUT);
  sg90.write(initial_position);   //Move servo at 90 degree
  delay(2000);            // giving a delay of 2 seconds
}  
 
void loop() 
{ 
  int R1 = analogRead(LDR1); // reading value from LDR 1
  int R2 = analogRead(LDR2); // reading value from LDR 2
  int diff1= abs(R1 - R2);   // Calculating the difference between the LDR's
  int diff2= abs(R2 - R1);
  
  if((diff1 <= error) || (diff2 <= error)) {
    //if the difference is under the error then do nothing
  } else {    
    if(R1 > R2)
    {
      initial_position = --initial_position;  //Move the servo towards 0 degree
    }
    if(R1 < R2) 
    {
      initial_position = ++initial_position; //Move the servo towards 180 degree
    }
  }
  sg90.write(initial_position); // write the position to servo
  delay(100);
}

基于Arduino的太阳能板追光装置设计（二）

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_43999167/article/details/103191387

本装置使用光敏电阻，暗电阻几乎达到1MΩ，强光条件下只有几百Ω，因此我们串联1K可调电阻进行限流分压，否则光敏电阻电阻过低近似导通会烧坏东西吧
为了适应环境的变化，我采用了可调电阻。而且光敏电阻可能因为你放的不够平，会使接收到的数据不一样，你感觉没对着太阳，你就可以调分压电阻调节。
AD采集数据把Arduino把5V对应0-1023的整数值，约等于每个单位0.049V。通过测试，在正常阳光条件下，可调电阻为500Ω，采集数据在800-900之间，根据各个光敏电阻的电压不同，可以判断四周分布光源强弱。
本来我想着直接使用光敏电阻判断即可，用手电筒测试还好，但是在阳光下由于阳光大小相同，并不能正常工作，于是我加了挡光板，只有光线垂直才会同时接收到光线，当光线不垂直时会产生阴影，造成部分光敏电阻接收不到光线。下面是纸板模型。

1

当光线不垂直时，产生阴影。
在这里插入图片描述

用的板子是Arduino nano和配套的扩展板，因为要用到舵机，用扩展板方便。

这些是全部程序：

#include <Servo.h>
Servo lr_servo;//定义左右旋转舵机名称
Servo ud_servo;//定义上下旋转舵机名称

int lr_angle = 90;//设置初始角度为90度
int ud_angle = 0;//设置初始角度为0度,让太阳能板水平朝上，检测太阳光最强点
int l_state = A0;//定义光敏电阻模拟电压输入
int r_state = A1;
int u_state = A2;
int d_state = A3;

int lr_servopin = 3;//定义舵机控制信号引脚
int ud_servopin = 5;

void setup() {
  Serial.begin(9600); //定义串口波特率
  lr_servo.attach(lr_servopin);  // 设置舵机控制针脚
  ud_servo.attach(ud_servopin);  // 设置舵机控制针脚
  pinMode(l_state, INPUT); //设置引脚类型
  pinMode(r_state, INPUT);
  pinMode(u_state, INPUT);
  pinMode(d_state, INPUT);

  lr_servo.write(lr_angle);//恢复初始角度
  delay(1000);
  ud_servo.write(ud_angle);
  delay(1000);

}

void loop() {
  int L = analogRead(l_state);//读取传感器模拟电压值,0-1200
  int R = analogRead(r_state);
  int U = analogRead(u_state);
  int D = analogRead(d_state);
  int error = 9;//定义误差范围,防止抖动
  int m_speed = 20;//设置舵机速度
  /**********************左右调节程序**********************/
  // abs()是求绝对值函数
  if (abs(L - R) > error && L > R) { //判断误差是否在允许范围内，否者调整舵机
    lr_angle--;//调小角度
    if (lr_angle < 0) { //限制舵机转动角度
      lr_angle = 0;
    }
    lr_servo.write(lr_angle);  //输出舵机角度
    delay(m_speed);

  }
  else if (abs(L - R) > error && L < R) { //判断误差是否在允许范围内，否者调整舵机
    lr_angle++;//调大角度
    if (lr_angle > 180) { //限制舵机转动角度
      lr_angle = 180;
    }
    lr_servo.write(lr_angle);  //输出舵机角度
    delay(m_speed);

  }
  else if (abs(L - R) <= error) { //判断误差是否在允许范围内,在范围内,舵机静止,角度不做调整
    lr_servo.write(lr_angle); //输出舵机角度
  }
  /**********************上下调节程序**********************/
  if (abs(U - D) > error && U >= D) { //判断误差是否在允许范围内，否者调整舵机
    ud_angle--;//调小角度
    if (ud_angle < 0) { //限制舵机转动角度
      ud_angle = 0;
    }
    ud_servo.write(ud_angle);  //输出舵机角度
    delay(m_speed);

  }
  else if (abs(U - D) > error && U < D) { //判断误差是否在允许范围内，否者调整舵机
    ud_angle++;//调大角度
    if (ud_angle > 95) { //限制舵机转动角度
      ud_angle = 95;
    }
    ud_servo.write(ud_angle);  //输出舵机角度
    delay(m_speed);

  }
  else if (abs(U - D) <= error) { //判断误差是否在允许范围内,在范围内,舵机静止,角度不做调整
    lr_servo.write(lr_angle);  //输出舵机角度
  }



  //串口显示光敏电阻阻值和舵机角度
  Serial.print(" L ");
  Serial.print(L);
  Serial.print(" R ");
  Serial.print(R);
  Serial.print(" U ");
  Serial.print(U);
  Serial.print(" D ");
  Serial.print(D);
  Serial.print(" ud_angle ");
  Serial.print(ud_angle);
  Serial.print(" lr_angle ");
  Serial.println(lr_angle);
  delay(1000);//在测试时,串口数据接收过快,可以适当加延时调整
}

舵机使用SG90，用3D打印的openmv云台支架
在这里插入图片描述

后面我加了锂电池充电模块，电池储能，和5V升压板给板子供电。
成品图
在这里插入图片描述

测试视频，当时对着的是南边的窗户，有太阳光照。

制作 基于Arduino的太阳能板追光太阳跟随装置设计

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