314.9、太阳能追光路灯组装

一、太阳能追光路灯组装

本节把前面准备好的路灯支架、太阳能充电/照明控制板、二维舵机云台、太阳能板和四只光敏电阻模块装成一个桌面演示样机。视频没有打开 Arduino IDE，也没有展示或编写源码，因此本节不在标题下强行收录后续追光程序。

组装前应先理解整机中彼此相关、但功能不同的两条电气链路：

太阳能供电/照明链路
太阳能板 ──> 太阳能充电/照明控制板 <──> 18650 电池
                                  └────> LED 灯

自动追光链路
上、下、左、右四只光敏模块 ──> Arduino Uno ──> 两只舵机
                                              └──> 改变太阳能板朝向

第一条链路负责收集、储存和使用太阳能；第二条链路负责判断哪个方向更亮并移动太阳能板。视频末尾所说的“白天采光、晚上放电亮灯”属于太阳能控制板功能，四只光敏模块则服务于方向追踪，两者不能混为同一套明暗判断。

本节采用热熔胶快速制作原型。热熔胶适合固定轻型零件，但不等于螺钉、舵盘和轴承等机械连接可以省略，也不能据此认定成品具备户外防雨、耐晒或长期抗振能力。项目没有给出胶棒等级和结构强度数据，所以视频方法应理解为室内教学样机的快速定位方式。

1.1 路灯支架安装

视频先组装黑色路灯支架。该支架包含底座、立杆、可调关节、灯臂和顶部托座，后续所有零件的重量最终都由它承受。

实际步骤如下：

1. 把立杆和底座连接到位，使底座能够平放在桌面上。
2. 调整灯臂、关节和顶部托座的方向，使灯头位于中间区域，顶部托座留给二维舵机云台。
3. 用匹配的十字螺丝刀拧紧关节螺钉，直到支架在轻推时不会自行下垂。
4. 从正面和背面检查：灯臂没有明显歪斜，螺钉没有漏装，线材未来能够从背面通过且不会夹进关节。

教师口述的“拧死”应理解为可靠紧固，不是无限加力。塑料件、黄铜螺纹或小螺钉都可能因过度拧紧而滑牙、开裂；发现关节仍松动时，应先确认垫片、螺母和装配方向，而不是继续蛮力旋紧。

在涂胶前应做一次空载活动检查：顶部托座周围要给云台留下左右旋转空间，灯臂不能进入太阳能板未来的俯仰轨迹。支架自身关节和云台舵机是不同的活动机构，不能把热熔胶灌入支架关节来代替正确紧固。

1.2 路灯组装

视频展示的照明部分包括白色发光面的小灯头、灯臂、太阳能板、电池盒和绿色太阳能控制板。教师把灯称为“发光的 USB 小灯”，但当前画面中灯是通过预焊导线连接控制板，并没有展示用 USB 插头给它供电；因此笔记只按实物称为 LED 小灯/灯板，不从名称推断其接口或额定电压。

“发货前已经把这些东西焊好”是指相关导线和焊点已经预先处理，并不是所有部件都预先安装在支架上。本节仍需要完成控制板、云台、太阳能板和传感器的机械固定。

组装前先清点并辨认：

部件	本节中的机械位置	主要作用
LED 小灯	灯臂端部	作为路灯照明负载
太阳能充电/照明控制板	灯臂下方、立杆中上部	连接太阳能板、电池盒和灯，管理充电及明暗切换
18650 电池盒	立杆下部或底座附近	固定单节电芯并引出正、负极
二维舵机云台	支架顶部托座	提供左右和上下两个运动轴
太阳能板	云台最上方的俯仰平台	把入射光转换为电能，并随云台改变朝向
光敏电阻模块	太阳能板的左、右、下、上四条边	比较四个方向的相对光照

视频中的太阳能控制板、太阳能板和灯已通过导线互联，但本节没有进行通电功能测试，也没有展示把 Uno 与四只传感器、两只舵机完整接好。机械组装完成不等于整机电气功能已经验收。

1.3 太阳能充电/照明控制板安装

原始笔记中的“太阳能主控芯片”并不准确：手中绿色的完整组件是太阳能充电/照明控制板（PCB），芯片只是板上的元件之一。视频约 00:26 后把该控制板固定在灯臂下方、立杆中上部，位置既靠近灯，又不会挡住顶部云台。

1.3.1 视频中的固定过程

1. 先把控制板放到预定位置进行干装，确认板子和导线不会碰到支架关节。
2. 在非活动的支架表面点少量热熔胶，把控制板背面压到胶上。
3. 扶住板子，等待热熔胶由透明流动态冷却为较硬状态。
4. 初步固定后，在板子侧边少量补胶，避免板子晃动。

热熔胶是冷却变硬，不是像溶剂胶一样“晾干”。视频只说可以“吹一下”加快冷却，没有展示吹风机；原始笔记把它扩写成“用吹风机吹芯片”没有画面依据。若使用气流辅助，应保持胶枪喷嘴、熔胶和身体有安全距离，不能用手触摸来判断是否冷却。

1.3.2 控制板固定边界

• 不要让热熔胶覆盖端子、插座、调节件、元件散热面和需要测量的焊点。
• 控制板与支架之间不能存在裸露导体直接短路的风险；本视频支架表面为非金属结构，换用金属支架时还需要绝缘垫片或绝缘外壳。
• 导线从板边引出时应留出轻微弯曲余量，不能在焊点根部形成持续拉力。
• 以后可能需要检修或核对极性，因此不应把整块 PCB 完全包进胶中。

配套资料表明，该控制板分别连接太阳能板、电池盒和灯板三组正负极。视频没有给出控制板型号、太阳能输入范围、充电电流或保护参数，不能仅凭外观认定任意 18650 电芯都能安全使用，也不能把太阳能板直接绕过控制板接到电芯。

1.3.3 电池盒处理

视频约 01:32 说明电池盒可以按需要粘在支架上，也可以暂不固定。这里可打胶的是空电池盒外壳，不是 18650 电芯本体：

• 电池盒开口和弹簧端必须保留可操作空间，便于辨认正负极和更换电芯。
• 不要把胶涂到电芯、弹簧触点或金属端子上，也不要让胶枪喷嘴靠近已装入的锂离子电芯。
• 本节视频直到结束仍只展示空电池盒，没有插入 18650 电芯；真正装电池和测试明暗切换属于后续课程。
• 电芯外皮若破损、鼓胀、变形、漏液或异常发热，不得继续使用。电芯装反、端子短路或用不匹配的充电电路都可能造成严重危险。

1.4 舵机云台安装

本节使用的是前几节已经装好的 FPV 二维舵机云台，不是转录中的“多机云台”“LPV 回收机”或“维度机”。下层舵机负责左右旋转，上层舵机负责太阳能板上下俯仰。

1.4.1 安装前复核角度与紧固件

视频在粘接前用手示意两个轴的行程，并回顾前一节确定的项目坐标：

运动轴	前节最终约定	本节的意义
左右轴	左侧约 0°、中间约 90°、右侧约 180°	安装时把左右轴放在接近中间的位置，给两侧留出相近余量
俯仰轴	0°朝上、90°水平、180°朝下	安装太阳能板前确认平台不会立即撞到支架

原始笔记中的“左转 100 对应 0 度”是识别错误。视频本节只是手动回顾姿态，没有连接 Uno、调用 Servo.write() 或重新上传程序，所以这些角度来自前节校准，不代表本节又完成了一次通电标定。

云台粘上支架前还应检查：

• 两只舵机已经用匹配螺钉固定在支架内；
• 舵盘与输出轴正确啮合，中心短螺钉存在且已适度拧紧；
• 俯仰支架两侧的转轴/支点均已安装到位；
• 手动轻晃时没有明显空转、脱轴或结构松动。

视频提到在侧面补胶后再把螺钉拧上，以减少运动时“嘎吱”声。可靠的受力连接仍应由正确的舵盘、支点和螺钉承担；热熔胶只能作为样机中的辅助定位。胶绝不能进入舵机输出轴、花键、齿轮、侧面转轴或俯仰支架间隙，否则可能增大阻力、卡住机构并使舵机堵转。出现异响应先检查偏心、摩擦、螺钉过紧和零件干涉，不能一味继续补胶。

1.4.2 把云台固定到路灯顶部

视频中的实际顺序是：

1. 整理两根舵机三芯线，让它们从云台后侧向下走线。
2. 在路灯支架顶部托座中央点热熔胶。
3. 把云台底座放到胶上，尽量使左右旋转轴位于托座中心。
4. 扶稳云台，等待胶冷却后再松手。

固定前必须先规划线缆运动余量。左右轴旋转时，上方俯仰舵机、太阳能板和四只传感器的线都会随平台移动；线太短会拉扯插头或焊点，线太长又可能卷入舵盘和关节。合适做法是让线形成自然服务环，并在固定端做应力释放，同时保留两轴完整行程所需长度。

1.5 太阳能板安装

太阳能板并不是直接粘在路灯立杆上，而是粘到二维云台最上方的俯仰活动平台。这样下层舵机转动时，整块面板左右改变方位；上层舵机转动时，面板改变仰角。

视频约 02:34 后的操作为：

1. 先把太阳能板放到俯仰平台前方试摆，不涂胶时检查位置和方向。
2. 给板边和后续四只光敏模块预留空间，确认太阳能板不会挡住舵机线。
3. 在平台与太阳能板背面的接触区域两侧点少量热熔胶。
4. 将太阳能板压到平台上，并在胶仍可调整时校正左右对齐。
5. 扶稳到胶冷却，再轻轻检查是否松动。

教师看到太阳能板略斜后说“掰正”，应理解为在热熔胶尚未完全冷却时微调安装位置，不能弯折太阳能电池板本体。按压时应作用在边框或背面支撑区域，不要用尖锐工具压刮正面的电池片。

安装位置还应同时满足：

• 面板重心尽量靠近俯仰轴，减小舵机长期保持姿态所需转矩；
• 正面的有效电池区域不能被云台、胶块、导线或传感器电路板遮挡；
• 两轴转到项目允许的端点时，面板不碰灯臂、支架、桌面或导线；
• 太阳能板引线有应力释放，不会因反复俯仰而直接弯折焊点。

小面积遮住光伏电池也可能造成与遮挡面积不成比例的功率损失，因此四只光敏模块应固定在板框外缘，不能为了粘得牢而压到有效受光区域上。

1.6 光敏电阻安装

1.6.1 延长传感器导线

每只光敏模块后续需要使用 VCC、GND 和 AO 三根线。视频把多根杜邦线首尾插接来增加长度，使太阳能板转动时不会把线扯掉；转录中的“度光线拼接”应为“杜邦线拼接”。

延长线时应注意：

• 三根线必须逐一对应，不能在中间接头处交换 VCC、GND 和 AO。
• 杜邦插头的摩擦力有限，接好后可用热缩管、绝缘胶带或扎带做轻量应力释放，但不能让粘接材料进入金属接触面。
• 线束要同时满足左右和上下两个运动轴的最大行程，并避开舵盘、输出轴和支架夹缝。
• 视频此处只完成机械延长和固定，没有展示把四路最终插到 Uno；不要依据线色猜测模拟引脚。

1.6.2 四个方向的安装顺序

视频依次安装第一侧、对侧、下侧和上侧模块，最终形成太阳能板边缘的左、右、下、上四个采样位置：

                         上模块
                           ▲
                ┌────────────────────┐
      左模块 ◀──│     太阳能板正面     │──▶ 右模块
                └────────────────────┘
                           ▼
                         下模块

安装第一只模块时，视频明确称其为左侧；第二只与其在水平方向对齐，随后安装下侧和上侧。每只模块的 PCB 主体靠在板框外缘，圆形光敏电阻朝向正面并只伸出少量。这里“只露出一点”是说整块 PCB 不必伸到面板前方很多，并不是把感光面藏住；圆形感光图案必须完整暴露在环境光中。

四只模块应尽量满足以下几何条件：

• 左、右传感器相对面板中心对称，高度尽量一致；
• 上、下传感器相对面板中心对称，左右偏移尽量一致；
• 四个感光头朝向一致，不能有一只朝前、一只朝侧面；
• 胶块、板框和线束不能只遮住某一只传感器，否则程序会把安装误差误判为光源方向。

1.6.3 光敏模块打胶位置

视频明确提醒不要把胶打到光敏电阻“头”上。更完整的边界是：

• 胶只能少量放在模块 PCB 的非功能边缘或背面与板框的接触处。
• 不得覆盖圆形光敏电阻的蛇形感光面。
• 不得灌入蓝色电位器、四针排针、LED 或元件焊点周围。
• 固定后等待胶完全冷却，再松手安装下一只，以免前一只在板面上滑动。
• 热熔胶枪喷嘴和刚挤出的胶温度很高，应让喷嘴始终背离手指和身体；不要用手直接抹胶或触摸未冷却的胶判断硬度。

1.6.4 方向标签与实际引脚映射

模块粘好后应立即给四组线贴上“上、下、左、右”标签。课程配套接线图与最终 6.ino 的方向定义一致：

物理方向	配套接线图标注	最终 6.ino 定义
下	A0	A0（数字别名 14）
右	A1	A1（数字别名 15）
左	A2	A2（数字别名 16）
上	A3	A3（数字别名 17）

后续接线时仍应逐只遮挡或照射，在串口中确认哪一路 ADC 数值发生变化，再检查实际位置与代码变量是否一致。这样可以发现方向标签贴错、延长线交叉或插错模拟口等装配问题，不能只相信导线颜色。

1.7 完成后的结构与验收

视频末尾展示的样机结构是：中部为灯头和太阳能控制板，底部附近保留空的 18650 电池盒，顶部为二维舵机云台和太阳能板，四只光敏模块围绕面板的上、下、左、右边缘。转录中的“6860 电池”应为 18650 电池，“LPV”应为 FPV 二维舵机云台。

正式通电前应完成以下检查：

检查项	合格表现	异常处理
支架	底座平稳，关节和螺钉无明显松动	重新装配紧固，不能只靠补胶
云台固定	底座位于顶部托座中央，两个轴无胶块干涉	清除活动部位多余胶，重新定位
太阳能板	与俯仰平台连接可靠，重心不过分偏离转轴	断电后重新定位，避免舵机长期过载
四只传感器	上下左右位置清楚，感光面无遮挡且方向一致	重新对齐并贴方向标签
运动线束	两轴活动时不绷紧、不卷轴、不夹线	调整服务环和固定点
控制板	端子、焊点和调节件可见，无导体短路风险	断电清理胶和线头后再接电
电池盒	空盒极性标识清楚，触点无胶、无短路	未排除问题前不要装入电芯
面板受光面	没有胶块、线束或模块 PCB 覆盖有效电池区域	移除遮挡并重新固定

热熔胶冷却后还要做一次轻推和小范围运动检查。第一次上电不应直接命令两个舵机冲向 0°或 180°端点；应从已校准的安全姿态开始，观察是否存在碰撞、持续嗡鸣、线缆拉紧、支架倾倒或控制板异常发热。发现异常应立即断电检查，而不是继续运行让舵机硬顶。

核对依据

• 本地 videos/314.9、太阳能追光路灯组装.mp4：逐帧核对路灯支架、控制板、电池盒、二维云台、太阳能板和四只光敏模块的实际安装顺序，确认本节没有源码画面，18650 电芯也没有在本节装入。
• 本地 transcripts/314.9、太阳能追光路灯组装.txt 与 .srt：核对教师口述的热熔胶固定、舵机角度回顾、杜邦线延长、四方向安装以及白天/夜晚功能描述；结合画面纠正“度光线”“LPV 回收机”“6860”等识别错误。
• 本地配套 接线图.jpg 与最终 6.ino：交叉核对四只光敏模块后续使用 AO，并确认两份资料均采用“下 A0、右 A1、左 A2、上 A3”的方向映射；本节没有把后续代码提前收录。
• Adafruit《Mini Pan-Tilt Kit Assembly》：用于交叉核对相近微型二维云台需要匹配舵机、舵盘、安装螺钉和十字螺丝刀；课程支架未标明品牌，本文不把两者认定为同一型号。
• 3M Hot Melt Applicator PG II 官方手册：核对高温胶和胶枪喷嘴可能造成烫伤、喷嘴应远离身体以及维修前断电并完全冷却等基本安全原则。
• 美国消费品安全委员会关于松散 18650 电芯的安全警告：核对裸露端子短路、错误充电和缺少保护可能引发过热、热失控与火灾的风险；课程没有给出电芯和保护板完整规格，因此不能凭外皮或尺寸推断安全参数。
• NREL 光伏组件局部遮挡研究：用于核对小面积遮挡可能显著影响光伏组件输出，支持把传感器、胶块和线束留在有效电池区域之外的安装要求。