傳統的燃料能源正在一天天減少，能源問題已經成為不容忽視的全球性問題，而且隨著社會經濟的發展，能源的需求日益增加，以化石能源為基礎的能源結構越來越不適合可持續發展的需要，人類正在面臨著能源嚴重短缺和燃燒化石能源造成的環境污染問題，因此，尋找新能源，已經成為當務之急。很快人們把目光聚焦在了身邊的可再生能源，水能、風能、太陽能、地熱能、海洋能、生物質發電等等，這些新能源都成為替代傳統一次性能源的新目標。而每天豐富的太陽輻射能[1]是取之不盡、用之不竭的，并且又有著無污染、廉價的優點，從而越來越受到人們的青睞，在人們的生活、工作中都有著廣泛的應用。
     實驗表明，在相同情況下，自動跟蹤太陽集熱裝置[2]可以提高集熱溫度和集熱效率，太陽能光電自動跟蹤發電設備的發電量要比固定發電設備的發電量高30%。因此，高精度太陽自動跟蹤技術也成為了當今的熱點研究技術。
    傳統的太陽能設備都采用固定式或者單軸跟蹤技術。固定式的太陽能設備不隨太陽位置的變化而移動，嚴重影響轉換效率。而現有的單軸跟蹤系統[6]不能滿足高精度的需求，并降低了機械裝置的安全性和穩定性，阻礙了其大規模的普及應用。針對這一現狀，本文在對當前各種跟蹤技術[3]方案論證的基礎上，開發了一種成本低、跟蹤精度高、實用性強的雙軸太陽跟蹤控制系統。
1 光電式太陽跟蹤系統的結構
    本文設計的光電式太陽跟蹤[4]系統是由光電探測器、控制電路和機械傳動機構三部分組成，系統結構如圖1所示。

1.1 光電探測器
    將太陽在天空位置的改變歸結為兩個相互垂直的方向，即沿東西方向的變化(從日出到日落的變化)和沿南北方向的變化，分別用方位角和高度角來描述[5]。用一對光電探測器檢測方位角的變化；用另一對光電探測器檢測高度角的變化。當一對光電探測器受到的光照度一樣時，說明太陽光與太陽能電池板法線的夾角為零，太陽光是垂直入射到太陽能電池板上的；當一對光電探測器受到的光照度不一樣時，說明太陽光與太陽能電池板法線間的夾角不為零，太陽光偏離了垂直入射方向，則需要調整太陽能電池板的方位。考慮到成本，本文使用4個光敏電阻來作為光電探測器，分為兩組，經實驗后，效果理想。
1.2 控制電路
    本設計的控制電路由信號采集、信號比較兩部分構成。控制電路如圖2所示。

    本電路的特點是每組由兩只光敏電阻組成，一組檢測東西方向的光照，另外一組檢測南北方向的光照。光敏電阻隨光照的變化產生電阻變化，然后轉換為相應的電信號送至比較器LM324的輸入端，LM324輸出相應的控制信號，控制驅動電機工作，及時調整電池板的角度，實現電池板的實時跟蹤，從而提高太陽能的轉換效率。所以，本文設計的控制電路能夠根據太陽所處的具體位置對太陽進行實時跟蹤， 而且調試簡單， 成本低，使用方便。
1.3 機械執行機構
    本設計結構簡單，剛性較好，成本低廉，可在各種環境下使用，克服了其他陽光跟蹤系統中機械傳動部分結構復雜笨重的問題。因此在機械執行機構中，在驅動裝置上使用了功率較小的直流減速電機，降低了驅動部分的能源損耗。
    此外，為了實現全方位控制的目的，本文設計了兩塊控制電路來驅動兩個直流減速電機，這樣能夠實現方位角和高度角的雙跟蹤。

3 硬件調試
    重點介紹圖2中R5和R6這兩個電阻。剛開始設計的電路是沒有這兩個電阻的，但在做跟蹤太陽的試驗時，會出現抖動的現象，無法鎖定太陽。通過分析電路，決定在對準時制造一個窗口區間用來鎖定裝置，由于LM324的阻抗很大，小電阻產生不了壓降，慢慢加大這兩個電阻的阻值，經反復試驗后發現，這兩個電阻的阻值為5.1 MΩ時效果最好。最后反復推敲得出結論：電機轉動速度過快，在對準太陽時，因為存在慣性無法立即停止，會繼續往前一點，這時電機又會往回糾正，如此反復，這就是出現顫抖的原因，增加這兩個5.1 MΩ的電阻后，會產生0.2 V的壓降，相當于制造了一個窗口，在這個窗口內，裝置不再檢測并執行電機的轉動，只有偏離這個窗口才會執行檢測，這樣就消除了抖動的現象。
    本文設計的一種由光電探測器、控制電路、機械執行機構三部分組成的光電式太陽跟蹤器，該跟蹤器以LM324為核心，外圍電路簡單，性能穩定可靠，跟蹤精度高，功耗低。由于該太陽跟蹤器結構簡單，價格低廉，所以具有發展潛力。可實際應用于太陽能路燈等光電系統，現場試驗證明該系統具有可推廣性。
參考文獻
[1] 郭廷瑋，劉鑒民.太陽能的利用[M].北京:科學技術出版社，1987.
[2] 李建英，呂文華，賀曉雷，等.一種智能型全自動太陽能跟蹤裝置的機械設計[J].太陽能學報，2003，24(3)：330-334.
[3] 王尚文，高 偉，黃樹紅.混合雙軸太陽自動跟蹤裝置的研究[J].可再生能源，2007，25(6):10-13.
[4] 張 鵬，王興君，王松林.光線自動跟蹤在太陽能光伏系統中的應用[J].現代電子技術，2007(14):189-194.
[5] 關繼文，孔令成，張志華.高精度太陽能跟蹤控制器設計與實現[J].自動化與儀器儀表，2010(3)：23-25.
[6] KALOGIROUSA. Design and construction of a one-axis sun-tracking system[J]. Solar Energy，1996，57(6)：465-469.