便携式太阳能跟踪手机充电器：Arduino + 舵机自动追光

零部件清单

所需工具

• 电烙铁

软件

• Arduino IDE

项目背景

作者从事可再生能源行业，首次将 Arduino 与太阳能结合。注意：本原型机面板输出 ~3.4V，尚不足以同时驱动 Arduino (5V) 和给手机充电，但概念可扩展——若用 8 块串联产生 12V，即可自供电并充电。项目灵感来源：The DIY Life 与 Brown Dog Gadgets。

制作步骤

1. 太阳能板组装

• 两块板环氧树脂粘合，正负极串联焊接
• 东西两侧各粘一只 LDR，引脚焊接跳线
• 每只 LDR 配 10 kΩ 电阻组成分压电路，中点接 Arduino A0/A1

2. 云台机械结构

用轻质木条/发泡板搭建 A 字架，弹簧钢片作旋转轴，舵机固定在一侧支架，推杆连接面板底部。面板安装略向朝赤道倾斜 (南半球朝北)，全天候追踪时始终保持最佳入射角。舵机臂与推杆用弹簧钢丝连接，**必须能在孔内自由转动**，不可胶死。

3. 舵机行程校准

上传测试草图，修改 pos 观察舵机臂指向直上/直下时的 PWM 值。作者实测 15°~140°，记录为 servoSet 初值与限位。

4. 主程序逻辑

#include <Servo.h>
Servo servo;
int eLDRPin = A0, wLDRPin = A1;
int eastLDR, westLDR, difference, error = 10;
int servoSet = 130;  // 校准得出的初始值

void setup() {
    servo.attach(9);
    Serial.begin(9600);
}

void loop() {
    eastLDR = analogRead(eLDRPin);
    westLDR = analogRead(wLDRPin);

    // 光线极弱时复位向东 (待机迎日出)
    if (eastLDR < 400 && westLDR < 400) {
        while (servoSet <= 140 && servoSet >= 15) {
            servoSet++; servo.write(servoSet); delay(100);
        }
    }

    difference = eastLDR - westLDR;
    if (difference > 10) {          // 东侧更亮 → 向东转
        if (servoSet <= 140) { servoSet++; servo.write(servoSet); }
    } else if (difference < -10) {  // 西侧更亮 → 向西转
        if (servoSet >= 15) { servoSet--; servo.write(servoSet); }
    }

    // 串口打印调试
    Serial.print(eastLDR); Serial.print(" - ");
    Serial.print(westLDR); Serial.print(" - ");
    Serial.print(difference); Serial.print(" - ");
    Serial.println(servoSet);
    delay(100);
}

5. LDR 误差校准

打开串口监视器，用手电筒均匀照射两侧，观察 difference。若绝对值 >25，需在代码中对读数加减 error 修正。

手机充电扩展

升压模块直接并联在太阳能板输出端，**与 Arduino 电路完全隔离**。标准手机充电需 5V/1A+，小面板电流不足时可增并联面板。升压模块效率约 80%+，建议加大面板功率。

原理图

见原文 Fritzing 图：LDR 分压电路、舵机信号线、太阳能板→升压模块→USB 母座。