太陽能作為一種清潔能源，倍受人們重視，因此提高太陽能的利用率已成為研究熱點(diǎn)。理論分析表明：精確跟蹤與非跟蹤太陽，其能量的接收效率相差37．7％。因此精確跟蹤太陽，對其利用率的提高是很顯著的。

跟蹤太陽的方式主要有光電跟蹤和視日運(yùn)動軌跡跟蹤。前者是閉環(huán)的隨機(jī)系統(tǒng)，跟蹤靈敏度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為方便，易于實(shí)現(xiàn)，但受天氣影響大，如果長時間烏云遮住太陽，太陽光線往往不能照到感光元件，導(dǎo)致跟蹤裝置無法對準(zhǔn)太陽，甚至?xí)霈F(xiàn)誤動作；后者是開環(huán)的程控系統(tǒng)。在任何天氣下都可正常工作，但在跟蹤過程中不能消除累積誤差。該太陽跟蹤器設(shè)計(jì)采用一種互補(bǔ)跟蹤控制方式，在晴天時，選擇跟蹤靈敏度高的光電跟蹤方式，而在天氣狀況不太好時。則切換到視日運(yùn)動軌跡跟蹤。

1 太陽跟蹤器硬件設(shè)計(jì)

圖1為整個跟蹤控制器的具體原理框圖。單片機(jī)循環(huán)檢測，通過光電檢測模塊所采集的信號判斷工作模式。陰天時選擇視日運(yùn)動軌跡跟蹤，通過讀取時鐘模塊的日歷時間信息計(jì)算此時本地太陽的高度角與方位角，進(jìn)而通過單片機(jī)發(fā)出指令驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動跟蹤；晴天時選擇光電跟蹤模式，通過光電檢測模塊檢測到的信號驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)跟蹤。

1．1 ATmega8單片機(jī)

這里選擇性價比較高的ATmega8單片機(jī)為控制核心，ATmega8是一款具有RISC結(jié)構(gòu)的高性能、低功耗的8位AVR微處理器。它具有130條指令(大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期)，3個定時器，3通道PWM，10位A／D轉(zhuǎn)換器，2個可編程的串行USART，SPI串行接口，I2C接口等功能模塊。該太陽跟蹤器可采用單片機(jī)內(nèi)部的A／D采樣、PWM通道、I2C接口等功能模塊，從而簡化程序編程。

1．2 光電檢測模塊

利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理，將4只完全相同的光敏電阻分別放置于太陽光接收器的東南西北方向，負(fù)責(zé)偵測這4個方向的光源強(qiáng)度。如果太陽光垂直照射太陽能電池板，東西(南北)2只光敏電阻接收到的光照強(qiáng)度相同。其阻值完全相等，此時電動機(jī)不轉(zhuǎn)動。當(dāng)太陽光方向與電池板的法線有夾角時，接收光強(qiáng)多的光敏電阻阻值減小，信號采集電路采集到光敏電阻的信號差值，控制電路將其差值轉(zhuǎn)換成控制信號，驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動，直至2只光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同。

圖2是光電檢測模塊的俯視簡圖，共由5只光敏電阻組成。正中央1只，旁邊4只圍成一圈。左右2只光敏電阻(A、B)檢測太陽方位角的變化，上下2只(C、D)檢測太陽高度角的變化。中間1只用于檢測環(huán)境亮度判斷白天還是晚上，晴天還是陰天。圖3是5路光敏電阻與ATmega8的連接電路，電源電壓經(jīng)光敏電阻和定值電阻的分壓后送入ADCx引腳。