IOT项目——双轴追光系统

双轴太阳能追光系统 - ESP32实现

系统概述

这个系统使用：

ESP32开发板
2个舵机（水平方向和垂直方向）
4个光敏电阻（用于检测光照方向）
适当的电阻（用于光敏电阻分压）

接线示意图

复制代码

+-------------------+       +-----------------+
|      ESP32        |       |    光敏电阻     |
|                   |       |    L1   L2      |
|               GND |-------| GND    GND      |
|              3.3V |-------| VCC    VCC      |
|              GPIO32|------| L1信号          |
|              GPIO33|------| L2信号          |
|              GPIO34|------| L3信号          |
|              GPIO35|------| L4信号          |
|                   |       |                 |
|              GPIO25|------| 水平舵机信号    |
|              GPIO26|------| 垂直舵机信号    |
|                   |       |                 |
|               GND |-------| 舵机GND         |
|              5V   |-------| 舵机VCC        |
+-------------------+       +-----------------+

光敏电阻布置：

L1: 左侧
L2: 右侧
L3: 上侧
L4: 下侧

所需组件清单

ESP32开发板
SG90舵机 x2
光敏电阻 x4
10kΩ电阻 x4
面包板和跳线若干
太阳能板（可选，用于实际应用）

VSCode代码实现

首先确保您已安装PlatformIO插件，然后创建一个新的ESP32项目。

完整的环境配置步骤

安装必要的工具
安装VSCode

在VSCode扩展商店中搜索安装PlatformIO IDE

创建新项目
按Ctrl+Shift+P → 输入PlatformIO: New Project

选择板子型号：ESP32 Dev Module

选择框架：Arduino

完成创建

修改配置文件
打开platformio.ini文件，修改为以下内容：

c 复制代码

[env:esp32dev]
platform = espressif32
board = esp32dev
framework = arduino
monitor_speed = 115200
lib_deps = 
    madhephaestus/ESP32Servo@^0.12.0

代码 (main.cpp)

cpp 复制代码

#include <Arduino.h>
#include <ESP32Servo.h>

// 定义光敏电阻引脚
#define L1_PIN 32  // 左侧
#define L2_PIN 33  // 右侧
#define L3_PIN 34  // 上侧
#define L4_PIN 35  // 下侧

// 定义舵机引脚
#define SERVO_HORIZ_PIN 25  // 水平舵机
#define SERVO_VERT_PIN 26   // 垂直舵机

// 创建舵机对象
Servo servoHoriz;  // 水平方向舵机
Servo servoVert;   // 垂直方向舵机

// 舵机初始位置
int horizPos = 90;  // 水平初始位置 (0-180)
int vertPos = 90;   // 垂直初始位置 (0-180)

// 光敏电阻读数
int l1, l2, l3, l4;

// 舵机移动步长
const int STEP = 2;

// 光敏电阻阈值差
const int THRESHOLD = 50;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  
  // 初始化舵机
  servoHoriz.attach(SERVO_HORIZ_PIN);
  servoVert.attach(SERVO_VERT_PIN);
  
  // 设置初始位置
  servoHoriz.write(horizPos);
  servoVert.write(vertPos);
  
  // 光敏电阻不需要设置模式，因为它们是模拟输入
}

void loop() {
  // 读取所有光敏电阻值
  l1 = analogRead(L1_PIN);  // 左
  l2 = analogRead(L2_PIN);  // 右
  l3 = analogRead(L3_PIN);  // 上
  l4 = analogRead(L4_PIN);  // 下
  
  // 打印传感器值用于调试
  Serial.printf("L1: %d, L2: %d, L3: %d, L4: %d\n", l1, l2, l3, l4);
  
  // 水平方向控制
  int horizDiff = l1 - l2;
  if (abs(horizDiff) > THRESHOLD) {
    if (horizDiff > 0 && horizPos < 180) {
      horizPos += STEP;  // 向左转
    } else if (horizDiff < 0 && horizPos > 0) {
      horizPos -= STEP;  // 向右转
    }
    servoHoriz.write(horizPos);
  }
  
  // 垂直方向控制
  int vertDiff = l3 - l4;
  if (abs(vertDiff) > THRESHOLD) {
    if (vertDiff > 0 && vertPos < 180) {
      vertPos += STEP;  // 向上转
    } else if (vertDiff < 0 && vertPos > 0) {
      vertPos -= STEP;  // 向下转
    }
    servoVert.write(vertPos);
  }
  
  // 打印当前位置
  Serial.printf("Horizontal Position: %d, Vertical Position: %d\n", horizPos, vertPos);
  
  // 延迟以避免过快响应
  delay(100);
}

platformio.ini 配置

ini 复制代码

[env:esp32dev]
platform = espressif32
board = esp32dev
framework = arduino
monitor_speed = 115200
lib_deps = 
    ESP32Servo

系统工作原理

光敏电阻检测：四个光敏电阻分别检测四个方向的光照强度。
方向判断：通过比较左右光敏电阻的值差判断水平方向，比较上下光敏电阻的值差判断垂直方向。
舵机控制：根据光照差异调整舵机位置，使太阳能板始终朝向光照最强的方向。
阈值控制：只有当光照差异超过阈值时才调整位置，避免微小变化导致的频繁调整。

模型

尽管这个模型在网络上流传甚广，但是我没有找到视频中的程序和模型，使用我自己构建了一个

优化建议

可以添加PID控制算法使运动更加平滑
可以增加夜间复位功能，当所有光敏电阻值都很低时回到初始位置
可以添加WiFi功能，通过手机APP监控和调整系统
考虑添加太阳能电池电压检测功能

注意事项

确保舵机电源足够（可能需要外部电源）
光敏电阻需要合理布置，避免相互干扰
根据实际光照情况调整THRESHOLD和STEP值
注意舵机的机械限位，避免损坏

这个系统可以有效地跟踪太阳位置，提高太阳能板的发电效率。您可以根据实际需求进一步调整和优化代码。