图2。1 探测电路光敏电阻摆放设计图

2。2。3时空控制方法论文网

其实，太阳的运动轨迹还可以根据天文学的知识来进行确定。太阳的运行轨迹是与时间、季节、当地经纬度等诸多复杂因素有关的。因此，可以将上述相关的数据预先全部输入到微处理器中通过编写好的程序进行查表和太阳方位角与高度角的计算，实现时间和空间上的同步，最终得出实际角度以实现精确的控制。该方法精度高，具有较好的适应性，但程序复杂，不易于实现[6]。

2。3双轴伺服太阳能跟踪系统的原理

双轴伺服太阳能跟踪系统的设计采用的是光强控制法和时空控制法的结合：太阳光辐射到器件各个光敏电阻的辐射强度相等时，各光敏电阻输出的电压信号相等。而当阳光发生偏移时，由阴影带来的光照强度的变化将引起4个光敏电阻的输出电压信号的变化，由此可测出太阳的方位并实现跟踪。跟踪方式采用光强控制和时空控制相结合的方式，可加强系统的稳定性。步骤如下：首先，开机后检测是否在工作时间内，当检测为工作时间以外时系统停止运行，若检测为工作时间内时，系统进行太阳光照强度探测，再根据太阳光强度的检测结果进行判定是启动光强控制法或者时空控制法。该跟踪系统晴天时按光强跟踪方式跟踪；阴天时系统自动转入时空控制跟踪方式继续跟踪；当阴天过后出现晴天时，系统又自动切换至光强跟踪模式跟踪。这两种跟踪方式互补，提高了太阳跟踪器的追踪精度。

3  太阳能跟踪系统的硬件设计

太阳能跟踪系统主要由光电探测模块、核心CPU处理模块、伺服执行模块以及显示模块组成，如图3。1所示。其中，光电探测模块由4个光敏电阻以及垂直隔离板组成，通过收集到的光照对电阻阻值的改变来对太阳位置进行定位；核心CPU处理模块主要通过STC12C5A60S2单片机对采集到的光强信息进行处理分析，实时对太阳位置进行定位，并对执行模块发送相应的控制信号；执行模块主要由两个SG90舵机构成，执行来自CPU的控制指令，对太阳能板方位和高度进行调整以对准太阳；显示模块主要由1602LCD显示屏构成，通过处理模块将每个光敏电阻上收集到的光强实时显示出来。

图3。1  太阳能跟踪系统的结构框架

3。1探测模块

3。1。1太阳光跟踪传感器

太阳光跟踪传感器的工作原理：光电探测模块（即跟踪传感器）是检测探测模块是否对准太阳的基准。当太阳光垂直照射到跟踪传感器上时，跟踪传感器四个方位的电压输出信号相等，表示跟踪传感器已对准太阳。当太阳光偏离垂直照射跟踪传感器时，太阳光跟踪传感器能检测出当前太阳偏离传感器的方位，同时在传感器相应方位的输出端，会出现不相等的电压信号输出[7]。

通过光敏电阻对太阳光强进行检测，使得系统可以根据不同的气候状况和季节交替的情况下，采取不同的控制方式进行自动跟踪，提高利用太阳能的效率。当系统采集的实时环境光强小于系统所设置的最小发电光强时，太阳能电池板恢复到原始位置，切换至时空控制法，等待系统反馈出的太阳位置信息以转动；当实时环境光强达到设置值时，切换至光强探测即由光敏电阻组成的太阳光跟踪传感器来自动跟踪。文献综述

3。1。2四路方位检测电路

在探测模块的构建过程中，考虑到设计初衷的成本低廉，将传统设计中的四象限探测器改为了由四个性能相近的光敏电阻通过两两相对，并在中间用隔板隔开的形式。这个设计不但大大的降低了成本（四象限探测器价格在800元以上，而新构建的电路总成本在5元之内），依旧保持了较高的精度。当太阳光以光斑的形式照射到探测板上，4个光敏电阻受光照均匀，输出的电压信号相等；当阳光偏离正中心，由于挡板的隔离，必然会出现两对光敏电阻受光照强度不等，然后电路输出的电压信号不等，通过A/D输入进单片机以发出相应的指示。