306.1、实际演示效果

一、实际演示效果

本节是“基于 Arduino 的太阳能追光路灯”项目开篇，只展示成品效果，不讲接线和程序。视频总长约 40 秒：前 11 秒由讲师介绍项目，后半段播放竖屏成品演示。

本节没有展示程序源码，因此不应把后续课程的完整代码提前放到标题下。下面对画面、字幕和后续配套接线资料进行交叉核对，重点区分“视频直接展示的现象”和“项目希望实现的功能”。

1.1 白天自动追光

视频并非在室外阳光下测试，而是在室内用手持光源模拟太阳位置。画面展示了以下过程：

1. 系统处在较亮环境时，白色照明灯保持熄灭。
2. 操作者移动手持光源，安装在 FPV 二维舵机云台上的太阳能板随之改变方向。
3. 云台能够做左右旋转和上下俯仰，因此太阳能板可以在两个方向上逐步朝向光源。

这里的“追光”是改变太阳能板朝向，不是把太阳能板沿直线“移向光源”。“FPV 二维舵机云台”原本常用来承载小型摄像头；本项目借用它的两自由度结构承载太阳能板，并不涉及 FPV 图像传输。

太阳能板朝向光源的目标，是减小光线与板面法线之间的夹角，让板面获得更有利的入射条件。美国能源部的光伏系统资料也说明，跟踪机构通过让面板随太阳移动，可以比固定朝向获得更多能量。不过，本视频没有测量面板电压、电流或输出功率，所以“最大化接收光线”应理解为设计目标，不能当作已经完成定量验证的结论。

画面中光敏模块附近持续可见的绿色 LED 是模块上的指示灯，不是用于照明的路灯；真正的路灯是立柱附近后来点亮的白色 LED 灯。

1.2 夜间自动照明

演示后段通过降低或遮挡光照模拟夜晚。光照变暗后，白色路灯自动点亮，字幕将这一状态称为“放电模式”。因此，本节能够直接确认的是：

• 较亮时，白色路灯熄灭；
• 模拟变暗后，白色路灯点亮；
• 明暗切换过程中没有看到操作者另外按下路灯开关。

原笔记把这一现象直接写成“太阳能板为内置 18650 锂电池充电，夜间再放电”。项目的确以此为功能目标，但画面只展示了灯的亮灭，没有仪表读数，也没有显示电池荷电状态。室内灯或手机光源的照度还可能远低于室外阳光，所以仅凭本节不能证明太阳能板已经产生足够的净充电功率。

更准确的表述是：**强光条件下，太阳能控制板应关闭照明输出并管理太阳能板到 18650 电芯的充电；光照不足时，控制板应让电芯向照明灯供电。**具体充放电效果需要在第 317 节结合太阳能控制板继续验证。

1.3 本节画面的时间顺序

二、两条功能链路不能混为一谈

成品看起来是一个系统，但内部至少包含“方向控制”和“能量管理”两条功能链路。初学时把它们分开理解，接线和排错会清楚很多。

2.1 追光控制链路

结合项目接线图和后续课程，追光过程可以概括为：

四个方向的光敏电阻模块
        ↓ 输出四路模拟电压
Arduino Uno 读取并比较上下、左右的光照差异
        ↓ 输出两个舵机控制信号
左右舵机 + 上下舵机
        ↓ 改变太阳能板朝向
四个光敏模块重新感受到新的光照分布

这是一个反复执行的反馈过程：只要两侧光照差异仍然明显，程序就继续小步调整相应舵机；差异变小后保持当前位置。使用差值门限而不是要求四个读数完全相同，可以减少传感器误差和微小光照波动造成的舵机反复抖动。

项目配套接线图把四个光敏模块接到 Arduino Uno 的四个模拟输入，把左右、上下两个舵机的信号线分别接到数字引脚 9 和 10。Arduino 官方资料说明，analogRead() 用于读取模拟引脚数值，Servo 库则可以把舵机对象关联到控制引脚并设置目标位置。

配套接线图与最终 6.ino 的传感器方位一致，都是“下 A0、右 A1、左 A2、上 A3”。后续复现时仍应以实际传感器位置、实际插线和串口采样结果逐一确认，防止方向标签贴错或杜邦线交叉，不能只按导线颜色盲接。

2.2 充电与照明链路

能量路径可简化为：

明亮时：光源 → 太阳能板 → 太阳能充电/照明控制板 → 18650 电芯

变暗时：18650 电芯 → 太阳能充电/照明控制板 → 白色路灯

太阳能板不能因为“输出的是直流电”就直接接到裸 18650 电芯。锂离子电芯需要与其规格匹配的充电管理、限流、限压和必要的保护措施；控制板还要负责判断太阳能输入是否足够，并控制照明输出。Panasonic 的锂离子电池资料说明，锂离子电池采用恒流/恒压充电，并要求设备具有防短路、反装和异常充电等保护设计。

追光用 Arduino 和光敏模块判断“哪个方向更亮”；路灯控制板则通常根据太阳能输入状态决定“照明灯应开还是关”。二者目标有关，但不是同一条控制信号，也不能把光敏模块误当成负责给电池充电的器件。

三、如何正确理解这段演示

3.1 视频已经证明的内容

• 样机具有两个方向的机械运动能力。
• 手持光源位置改变后，太阳能板朝向也发生改变。
• 明亮状态下白色照明灯关闭，模拟变暗后照明灯点亮。
• 项目已经把感光、舵机运动、太阳能板、电池和照明灯组合到同一台样机上。

3.2 视频尚未证明的内容

• 没有测量太阳能板在不同角度下的电压、电流和功率，不能量化追光带来的发电增益。
• 没有测量 18650 电芯的充电电流、终止电压或荷电状态，不能确认室内光源正在有效充电。
• 画面中仍能看到外接线缆和外部设备，不能据此认定整套系统已经完全依靠太阳能和 18650 电芯独立运行。
• 没有展示阴影、云层、多个光源或传感器误差下的行为，也没有给出昼夜切换阈值和回差。
• 样机是室内裸露原型，没有展示防水、防晒、防风和长期户外可靠性，不能直接当作可安装在道路上的成品路灯。

因此，演示视频适合用来确认项目方向和观察最终动作，不适合代替电气测试。若要验证充电效果，应按控制板和电芯规格，在真实负载下测量太阳能板输出、充电电流、电芯电压以及照明持续时间。

四、初学者复现时的注意事项

1. **先确认电芯极性。**18650 电芯装反、短路或使用破损电芯都可能造成发热和危险。
2. **不要绕过充电管理。**太阳能板、电芯和照明灯应接到功能及规格匹配的控制板，不能凭线色直接相连。
3. **先校准传感器方位。**分别遮挡或照射四个光敏模块，通过串口确认每一路数值对应的实际方向，再测试舵机转向。
4. **限制机械范围。**先让两个舵机回到安全的中间位置，再安装太阳能板；调试时使用较小角度，防止支架撞到灯杆或拉断导线。
5. **给活动线束留余量。**线缆既不能绷紧，也不能长到卷入云台；水平和俯仰到达两端时都要再次检查。
6. **不要直视太阳。**户外校准时不要盯着太阳寻找方向，也要防止太阳能板或光亮表面反射强光进入眼睛。

核对依据

• 本地 videos/306.1、实际演示效.mp4：逐段核对讲师片头、手持光源、二维云台动作、明亮时关灯和模拟变暗后亮灯的画面；视频时长约 40 秒。
• 本地 transcripts/306.1、实际演示效.txt 与 .srt：核对讲师只介绍项目并引出演示，转录在约 11 秒处结束，后续信息主要来自画面字幕。
• 配套 接线图.jpg、最终 6.ino 以及第 307、313、315～317 节：只用于核对四路光敏采样、两路舵机和太阳能控制板的功能衔接；本节画面没有展示源码，因此没有提前收录代码。
• Arduino Language Reference：核对 analogRead() 等 Arduino 接口的用途。
• Arduino Servo Motor Basics：核对模拟量读取与舵机位置控制的基本关系。
• 美国能源部：Solar Photovoltaic System Design Basics：核对光伏跟踪机构和储能电池在系统中的作用。
• Panasonic Lithium Ion Batteries Handbook：核对锂离子电池恒流/恒压充电及设备保护原则。