太阳到哪,板子转到哪:打算给儿子做个太阳能追光系统,结果又翻车了!

电子开发学习 2026-11-03 11:06

前两天朋友给我说他们做了一套FOC电机驱动器,可以寄一套给我玩玩。

我说那不行,必须给我寄两套。

因为我最近正想做一个太阳能追光系统给儿子玩,原本是想着用两个舵机简简单单应付一下的。结果我这朋友在我瞌睡的时候要给我送枕头,那就让他送两套吧,毕竟有羊毛那就要使劲薅。

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上周五他寄给我的东西到了,其中一个电机和板子已经装配在一起了,线也引出来了,看来是调试好的。

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另外一个是贴好片的板子,还没有焊接排针和供电线。

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我仔细看了一下,这个板子上用的芯片是武汉芯源半导体推出的CW32L012C8U6,看到这个还挺震撼的。因为朋友给我说他们这套FOC驱动算法,是内置了速度环、电流环、位置环的。这样对芯片的资源要求不低,而CW32L012C8U6可以把这套复杂的东西跑起来可见这个芯片的性能还是不错的。

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栅极驱动这边用了一颗屹晶微的EG3033,这是一个三相栅极驱动器,16个引脚2个用来驱动三相MOS的栅极,2个电源输入,1个地,还有最后一个引脚是5V输出。没错,这个驱动器内置了5V50mA的电源输出LDO。

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MOS这里采用了三个DOZ4616B,这个DFN-8D(3x3)封装里放了两个30V23A的NMOS,刚好每个桥臂用一颗就够了。别看封装小,这个驱动能力针对配套的2804电机可以说是绰绰有余了。

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这是板子背面,放了三颗采样电阻,每个相线都有自己独立的采样电阻。但是似乎没有发现外置的电流采样电路,难道是这个MCU内置了运放?于是我又去翻了一下CW32L012C8U6的数据手册。

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果然我猜的没错,这个MCU内置了4个模拟电压比较器,这省出来的电流采样运放都可以做这么两块PCB了。

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板子背面的最中间,是一颗来自纳芯微的MT6701CT-ACD-R,这是一个磁性旋转位置编码器,配合2804无刷电机的磁环,实现转子位置检测定位。

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好了开始干活,其实朋友上周三给我说要寄FOC电机套件的时候,我就想着用它来做太阳能光追系统,于是我赶紧上网买了光敏检测板、太阳能板。至于这套系统的主控,刚好我前几天调试屏幕用到了朋友送我的一个ESP32S3的开发板,刚好把它用起来,这样这套系统连显示屏都有了。顺便我3D打印了地盘、电机安装座、杆、太阳能板安装支架等等。所以大概上周六我就把这一套东西搭建起来了,这里不得不赞叹一句,自从有了AI加持,我就变成了天才程序员!

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3D打印的底座上写了太阳能追光系统。

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底部有一个电机带着一根竖直的杆旋转。太阳东升西落,这根杆随着太阳转动。

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杆的顶端又装了一个2804电机,它负责太阳能板的俯仰控制。夏天太阳高、冬天太阳斜射,有了这个俯仰控制,就能保证春夏秋冬太阳能板和太阳的夹角始终保持在90度左右。

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伟大的硬件工程师从来不自己造轮子。这种光敏检测的小板子直接在网上买就行了。

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把它接入esp32,显示效果就是这样的。光照比较弱的时候,四路光照的ADC值也比较小,为了方便观看,我弄了一个百分比显示。另外背景黄色的深浅也和这个光强相关。

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使用强光照射光敏板的时候,可以看到屏幕UI上光强百分比都在90%以上,色块的黄色也变深了。

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为了方便调试电机,我还让AI花了20分钟做了个串口调试上位机,能够给接收电机的工作状态,能给方位控制电机和俯仰控制电机发送位置指令、发送回零、急停、演示等指令。

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这是这个系统的脸面,也就是太阳能板。它能输出12V2W的功率,但是你别问我为啥没把它安装上去。

好吧,我招了,因为我电机还没有调好,朋友寄给我的出厂代码不太符合我的要求,我想要的状态是,上电后方位电机先不转、俯仰抬起来一个角度,然后开始进行90度俯仰角的自测和回零,然后才进入光敏控制两个电机的状态。而且由于扯了一大堆线,所以方位电机只能在180度里转、俯仰电机只能在90度以内转,这个功能要加上去,放在姿态环。另外,我用esp32的串口和这个电机控制板的串口来通信的。基于上面两点需求,我对朋友发给我的keil工程做了大量修改,结果越改越复杂,周日搞了一天还是没驯服这个电机。

目前的问题是这个电机空载状态下,我用手拧了之后它有较大的回弹力。而我的这个项目中恰恰是不需要这种回弹力的,应该要从PID参数上做调整。

刚好过几天朋友会针对这个电机控制套件搞一个训练营,我打算等开营了学习一下再继续调这个太阳能追光系统。

FOC电机驱动一直是嵌入式圈子里越来越火的一个话题。要把电能转为机械能,让新能源车跑起来、让机器人动起来、让流水线转起来,这都需要FOC无刷电机的参与。这个领域现在还是一个蓝海领域,所以学FOC电机控制的性价比还是相当高的。再加上我今天写的这个板子上跑的FOC算法其实不简单,也算是师出名门了。我在2015年自己制作穿越机的无刷电机驱动器的时候,买过一本书李家庆老师写的电机驱动的书《无刷直流电机控制应用一基于STM8S系列单片机》,这本书写得是相当好,里面有完整的原理图、原理图讲解、详细代码。而且更厉害的一点是,那时候李老师就已经在用STM8S这种成本更低的8bit单片机做电机控制了。

所以我现在停下来,打算等着训练营开营之后跟着好好啃一啃这套FOC代码。这次训练营为期一个月,完全免费、开源,手把手教写FOC代码。拿人手短、吃人嘴软,拿了朋友的两套电机,我就要给他的免费训练营做一个推广。下面是训练营的详细信息:

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训练营需要自备硬件,也就是这个驱动板加上一个2804电机,一套的费用控制在80元以内,远低于市售同类开发板的价格。我建议大家购买的时候可以买两套,这样做个追光、云台、机械臂都是有希望的,一个电机的可玩性差点意思。购买链接也给大家放在下面了:


1、CW32L012主控关节电机控制Demo开发板
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训练营限时价:29.9元(30天预售期,最大单人限量购买10套)

购买渠道:淘宝搜索 「优易特UET」 店铺

2、2804盘式电机

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淘宝店铺:「M创动工坊」,搜索“全新现货2804直流无刷电机钕磁BLDC中空轴无限

外转子云台马达FOC”。原价45元,店铺券后44元。

训练营专属福利: 42元 包邮;如需发票请下单前备注,补1元税点即可(43元含税价)。

购买方式:拍下后别付款! 找店铺客服,报「CW32生态社区+是否开票」,客服会改价。

 3、烧录器 & 焊接工具(需自备)

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烧录调试器:需自行准备,推荐小马哥做的e-Link32,配套硅胶杜邦线非常好用,原价39元,报「CW32生态社区+是否开票」优惠价29元。

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焊接工具 & 螺丝刀:需自备电烙铁、焊锡丝等焊接工具,以及一把小十字螺丝刀。训练营中需要自行焊线、焊排针、焊电容、接电机线等(PCB板已贴好主要元器件,接插件和线材需自己动手)。烙铁这里也推荐一下小马哥的PD供电烙铁,3S化锡,原价149元,报「CW32生态社区+是否开票」优惠价129元。


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那么又有人问,

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