毕业设计太阳能电池板自动跟踪系统设计.docx
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毕业设计太阳能电池板自动跟踪系统设计
毕业设计太阳能电池板自动跟踪系统设计
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第1章绪论
1.1太阳能利用的前景
当今，煤，石油，天然气等常规矿产能源，储量越来越少，世界各大经济体都面临能源危机。
按照目前的开采和使用速度，己探明的矿产能源仅够人类再利用几十年，可以说，己经是处在日益枯竭的形势之下。
为了能够获得更多的资源，在石油储量丰富的地区，一直以来冲突不断，而且有外部势力的干预。
为了得到能源，保证经济这架大车的正常运转，不惜以战争为手段，以人民的生命为代价。
中国，作为世界上最大的发展中国家，对石油的依赖程度很高。
以2010年为例：
海关总署公布的数据显示，2010年全年我国进口原油2.39亿吨，去年全年原油产量2亿吨，对外依存度逼近55%。
我国已经进入能源预警阶段。
根据国家能源局的报告，到2010年中国已成为世界第一大能源消费国。
其中,电力消费从2005年的2.5亿千瓦时增加到2010年的4.2亿千瓦时，年均增长11.1%；煤炭消费量从2005年的23.18亿吨增加到2010年的32亿吨,年均增长6.8%；石油消费从3.25亿吨增加到4.28亿吨，年均增长5.7%；天然气消费从468亿立方米增加到1090亿立方米，年均增长18.5%；非石化能源消费从1.6亿吨标准煤增加到2.6亿吨标准煤，年均增长10.1%。
“十二五”期间我困能源消费总量将增加8亿至1亿吨标准煤，年均增长4.8%至5.5%，到2015年能源消费总量达41亿至42.5亿吨标准煤。
从以上的数据，很容易看出，完全依靠煤炭!
石油等常规能源，是无法满足未来社会经济发展对于能源需求的[1]。
另外一个方面，矿产能源在使用中产生的二氧化碳会造成温室效应；其它的废渣废气对环境造成了无法挽回的损失。
即使是这些能源本身泄漏都会对环境造成危害，如石油管道损坏造成的石油泄漏。
基于以上两个方而的原因，人类正在寻找更适合的能源。
希望能够逐步取代常规的矿产能源。
在填补现有能源不足的同时，也为保护环境做积极的改善。
目前所开发和利用的新能源主要有核能、风能、太阳能、潮汐能等。
其中，风能、太阳能、潮汐能都是利用自然界原本的能力，主要是一个转换利用的过程。
而核能的利用则是一把双刃剑，在高效的同时，人类也为它的使用付出了沉重的代价，切尔诺贝利核电站爆炸，日本福岛电站泄漏，这些情景都依然清晰。
太阳能是分布最广，也是最容易获取的“清洁”能源。
人类很早就开始利用太阳能。
随着温室气体排放以及能源枯竭等问题越来越严重，世界上越来越多的国家和地区开始重视太阳能的开发利用。
相比其他新能源而言，太阳能具有安全、使用方便、范围广等特点[2]。
其储量巨大，可以广泛地利用。
每年到达地球的太阳能可达1.73
Kw，其中到达地球表面的约为8.1
Kw。
人类可以转化和利用的部分约为1.7
Kw。
按照目前人类消耗能量的速度，每年的获取量都可以供人类使用几千年。
对于人类而言，太阳就是一个取之不尽，用之不竭的能源基地，只要太阳东升西落不变，人类就可以一直获得充足的能源。
即或是只利用照射到陆地部分的太阳能，也足够人类的使用了。
随着技术的发展，突破技术瓶颈后，太阳能转换效率上提高，能够将大部分能量转换，再增大开发利用的规模，就可以更加广泛的利用太阳能了。
太阳能的利用方式有很多种，目前太阳能的利用形式主要有光热利用，光伏发电转换利用和光能化学转换利用三种形式。
太阳能光伏发电作为太阳能利用的主要方式,发展应用前景非常广阔。
太阳能的总能量非常大，但是平均密度不高，需要很大的面积才能获得较大的能量。
太阳能利用的核心问题就在于两个方面：
一是光伏电池的转换效率问题，即在接收太阳能时能将太阳能转换为电能的比例；二是太阳能板如何对准太阳，因为太阳与地球平面是相对运动的，且是在两个方向上运动，如何高效的跟踪上太阳就成为了一个问题。
目前，在太阳能开发利用领域中，如何提高太阳能辐射的接收效率，依然是国内外相关领域的研究热点。
而提高接收效率的重要途径之一就是进行太阳的自动跟踪。
当然，此方法是在光伏电池转换效率一定的基础上做的改善工作。
太阳能自动跟踪系统就是利用太阳与地球相对运动的规律来进行定位跟踪的系统。
太阳的视位置，在天空中的运动是可以测算的，每天东升西落，具体时刻对应的太阳的位置，是可以提前计算得到的。
系统根据这种已知的位置，即可以通过调整系统自身的位置，使太阳能接收板始终对准太阳。
太阳入射光线垂直地照射到太阳能电池接收板上时，太阳能的接收效率最高，所获得的能量也就最高。
再将辐射能通过光伏设备转化为电能，集中起来方便人们的使用。
1.2太阳能跟踪控制器的发展状况
当前，各种类型的太阳能跟踪控制系统，可以分为两类：
机械跟踪系统和电控跟踪系统。
机械跟踪系统一般为压差式。
电控跟踪系统可分为光电传感式跟踪控制系统和视
日运动轨迹跟踪系统[3]。
下面分别对这些系统作简要的介绍[4]：
（1）压差式跟踪
系统的基本工作原理是:
跟踪系统没有对准太阳,即太阳能光线没有垂直照射到系统时，系统内部密闭容器两侧受光而积不同，介质会因光照的不同发生相应的物理变化，产生不同的压力，从而在两侧形成压力差。
在这种压力差的作用下，使跟踪控制系统做相应方向的运动，重新调整，直到两侧的压力相同。
此时，容器两侧受光相同，系统对准到太阳。
根据密闭容器里存储的介质，可以将压差式太阳能跟踪系统分为液压差式、气压差式、重力差式等。
这类跟踪控制系统机构结构简单，造价较低，不用电子控制部分和外部电源，为纯机械控制系统。
但该系统有局限性，一般只能用于单轴跟踪系统，跟踪精度很低。
因此，此系统仅适用于一般用户的低需求时采用。
（2）光电传感式太阳能跟踪控制
光电传感式太阳跟踪控制系统采用光敏硅光电管、硅光电池等元件。
目前国内较常用的光电跟踪系统有电动式、重力式、电磁式。
这些光电跟踪控制系统都采用光敏元件作为传感器。
在这类跟踪控制系统中，传感器一般安装在采光板上或固定的位置，通过电机的转动来调整采光板的位置使采光板正对太阳。
当太阳向西移动时，采光板的跟着偏移，光电传感器因受到阳光照射会输出一定值的电压或电流，作为输入信号，经放大电路放大，由电机转动调整太阳能采光板的角度使跟踪系统对准太阳。
光电传感器式跟踪具有灵敏度高，反应快等优点，机械结构设计相对简单，但容易受天气的影响，若出现阴天或云遮住太阳的情况，太阳光线经过散射，就会导致跟踪控制系统无法对准太阳实际的位置，甚至引起执行机构的误动作，使跟踪失败。
（3）视日运动轨迹跟踪控制
视日运动轨迹跟踪控制系统按系统的轴数，分为单轴跟踪和双轴跟踪两种：
单轴跟踪方式一般分为三种方式：
倾斜布置东西跟踪；焦线南北水平布置，东西跟踪；焦线东西水平布置，南北跟踪。
以上三种跟踪方式都是单轴转动的南北向跟踪或东西向跟踪，工作原理相同。
跟踪系统的转轴（或焦线）东西向布置，由预先计算好的太阳赤纬角的变化，即跟踪角度，使太阳能采集板绕转轴作俯仰转动。
采用此种跟踪方式，一天之中只有正午时刻太阳光与柱形抛物面的母线相垂直，此时热流最大；而在早上或下午太阳光线都是斜射。
单轴跟踪的优点是结构比较简单，由于入射光线不能始终与太阳能接收板垂直，太阳能的利用率相对较低。
综上，在以上各种跟踪控制系统中，纯机械式的跟踪控制器精度较低，但是跟踪太阳的目的在于提高太阳能的利用率，如果精度低，跟踪利用率就比较低，要提高利用率就要在添加其它设备，额外提高了成本。
光电传感式太阳跟踪控制系统的精度较高，但如上所述还存在不少问题。
如果要提高太阳能的利用效率，需要进一步的研究和探讨，开发出真正高精、实用、廉价的太阳能自动跟踪器，本文将对此做进一步研究。
1.3研究的目的和意义
综上可知，太阳能作为一种新型的绿色能源，有着广泛的发展前景。
但是由于太阳能本身的缺点，现在对太阳能的利用率普遍较低，并且现有跟踪控制器也有着各种缺点。
为了尽可能的提高太阳光能的利用效率，改进现有太阳能跟踪控制的缺点，本文设计的一种高精度太阳能跟控制系统。
这种跟踪控制系统采用软件控制和传感器控制相结合的方法，设计合理的机械结构，通过硬件控制系统，来实现高精度的太阳跟踪。
第2章太阳跟踪装置的设计及方案
为了提高太阳能的利用率，本文提出了一种基于单片机的固定轨迹粗略跟踪与光电传感器精确跟踪的双模式太阳能跟踪控制器。
其中，固定轨迹跟踪方式是使跟踪装置的控制器根据相关的公式和参数计算出白天太阳的位置（视日运动），再转化成相应的脉冲发送给驱动器，驱动电机实时跟踪太阳。
光电传感器精确跟踪控制是由5个普通的光敏二极管来实现，精确地跟踪太阳光信号的最强点，使太阳光垂直照射电池板，提高太阳光能的利用率。
2.1太阳跟踪器工作原理
太阳的光照强度是随着天气变化而实时变化的，当光照强度较好时，光电传感器对光线比较敏感，此时选用自动追踪模式（即光电跟踪）；当天气不好、光照强度比较弱时，漫反射的加重对光电传感器产生很大的干扰，这种情况下选用固定跟踪模式。
图2.1所示为系统硬件结构，本系统采用双轴跟踪，利用高度角—方位角式跟踪，采集来的信号通过特定的电路进行处理后，输入单片机内，经过单片机内部程序的处理得到太阳位置偏差角度，进而驱动电机实现对太阳的精确跟踪。
图2.1太阳能跟踪系统基本框图
2.2太阳能跟踪器各模块设计
2.2.1固定轨迹跟踪模块
虽然太阳位置是实时变化的，但是它的运行规律还是可循的。
软件算法主要根据太阳的运行规律计算其实时方位角和高度角，以及太阳能跟踪控制器的水平角和仰角。
利用时钟芯片和单片机控制单元按照太阳运行遵循的公式计算得到太阳的实时位置，通过指令使电机驱动太阳跟踪装置，实现太阳实时跟踪[5]。
（1）Cooper方程
太阳光线与地球赤道面的交角就是太阳的赤纬角，以占表示。
在一年中，太阳赤纬每天都在变化，但不超过士23°27´的范围。
夏天最大变化到夏至日的+23°27´；冬季最小变化到冬至日的-23°27´。
太阳赤纬随季节变化，按照Cooper方程，
（2-1）
式中，n为一年中的天数，如:
在春分，n=81，则
=0，自春分日起的第d天的太阳赤纬为:
（2-2）
（2）太阳角的计算
如图2.2所示，指向太阳的向量
与天顶Z的夹角定义为天顶角，用
表示；向量
与地平面的夹角定义为太阳高度角，用h表示；
图2.2太阳角的定义
在地面上的投影线与南北方向线之间的夹角为太阳方位角，用
表示。
太阳的时角用
表示，它定义为:
在正午时
=0，每隔一个小时增加15°，上午为正，下午为负。
1）太阳高度角
计算太阳高度角的表达式为
（2-3）
式中，
为地理纬度；
为太阳赤纬；
为太阳时角。
正午时，
，
，（2-3）式可以简化为：
因为，
，所以
（2-4）
正午时，若太阳在天顶以南，即
，取
从而有
（2-5）
在南北回归线内，有时正午时太阳正对天顶，则有
，从而h=90°。
2）太阳方位角
太阳方位角按下式计算，
（2-6）
也可用下式计算，
（2-7）
根据地里纬度，太阳赤纬以及观测时间，利用式（2-6）或者式（2-7）中的任意一个可以求出任何地区，任何季节某一时刻的太阳方位角。
3）日照时间
太阳在地平线的出没瞬间，其太阳高度角h=0。
若不考虑地表曲率及大气折射的影响，可得出日出日没时角表达式
（2-8）
式中
-日出或日没时角，以度表示，正为日没时角;负为日出时角。
对于北半球，当
，解式（2-8），有
（2-9）
求出时角
后，日出日没时间用
求出。
一天中可能的日照时间由下式给出
（2-10）
利用太阳高度角和方位角的数学模型，就可以在固定纬度，固定时段计算出太阳在此条件下的方位。
从而可以通过控制使光伏系统朝向太阳位置对其进行有效跟踪，提高系统的发电效率。
2.2.2光电传感器跟踪模块
光电自动跟踪模式是使用光电传感器作为探测元件，实时探测太阳位置并将信号送达核心处理芯片进行处理以完成对太阳位置的探测和跟踪。
本文以5个光敏二极管为基础，设计光电传感器，来检测阴晴天。
当太阳能电池板上的光电传感器即时感应太阳光入射方向，将光信号变成电信号，在经过运放放大后传送给单片机，单片机控制电机运转来改变太阳能板的朝向，以达到更充分接收太阳光的目的[6]。
因为光电追踪模型种类较多，尤其是在光敏半导体的数量和尺寸上存在差异。
当然光敏半导体数量越多，效果越好，但是成本也越高，相应的模型体积也就越大。
本次设计综合考虑多种因素后，设计如下模型，如图2.3，2.4，2.5所示。
图2.3光敏二极管分布模型图2.4空心开孔圆柱罩模型
图2.5光电传感器组合模型
如上图形，是由5个光敏二极管是按一定分布安装在一个圆盘上面，并在圆盘外套上如图2.4所示的中空的圆柱罩，用来筛选接收阳光，以更好的接收太阳光的照射以及避免无谓的干扰。
圆柱套顶上有一个透光孔，所以必须正确的选择圆柱罩的高度，太高了会导致阳光射在内壁上，系统会认为是阴天甚至晚上，影响接收效率，或导致系统切换太过频繁而混乱，甚至死机；圆柱罩太低，几个光敏二极管又会随时接收到阳光，系统无从选择，也容易造成混乱。
这5个光敏二极管以D0为中心呈十字分布，每个光敏二极管和它周围的二极管都保持一定间隙。
间隙太大不但占用空间，而且使得接收范围变得相对狭窄或者接收不到；太近了又容易出现接受混乱（即都接收或都接收不到，而且光反射折射都会有较大的影响）。
下面对光电传感器的空间尺寸进行简单的设计，如图2.6所示。
图2.6入射光线示意图
首先确定圆柱罩上的开孔直径:
设定的是当正中央的D0被太阳垂直照射时,电机不转动。
因此空心圆柱罩的开孔不能过大，过大会同时照射到其它二极管，造成系统混乱：
当然也不能过小，过小会导致入射光线不够,而出现产生的电流不足以被单片机接收到的信号。
为了检测方便，把开孔的直径R设定为光敏二极管的直径，一般选为5mm，并和D0处于一个垂直面上，这样在阳光垂直入射时，就会刚好全面照射到D0，确保了充足的感应面积。
计算各个光敏二极管之间的直线距离：
因为开孔为5mm，所以D0与D1～D4两个二级管之间的距离不得小于5mm，否则在阳光斜射时很可能会同时照射到两个二极管上，造成电位冲突，引起系统混乱；但如果两个二极管距离过大，则有可能在一定的时间内阳光照射不到任意一个二极管时,没有感应光电流产生,也会造成系统混乱。
因此，最好的情形就是在阳光刚好完全离开一个二极管时，又照射到另一个二极管，这样任何时候都会检测到高低电位。
然而由于夏天太阳的照射太过强烈,有可能会导致太阳光即时刚好处于2个二极管之间的空隙时,因反射和折射等问题,导致相邻的两个二极管都产生感应电流,从而导致了系统的混乱,所以需要把二极管之间的距离增加到比二极管的直径稍微再大上一点，取为6mm。
如果D1～D4刚好处于东南西北四个正方向,但是依然会可能出现阳光偏移时,从东北、西北、东南、西南四个斜向经过，那么很可能照射不到任何二极管，这一点因为引入了太阳角度追踪模块而得到了纠正，在介绍太阳角度追踪模块时，可以得知，通过单片机的计算，控制电机使太阳能板上的东西方向基本上每天都是和太阳运行轨迹在同一平面内，比较彻底的解决了这个问题。
计算圆柱的高度H：
假设太阳入射角度不垂直,而是一个倾斜角
，则可以根据
来计算出圆柱罩合适的高度。
因为系统设定的是假如检测到D0是高电位，证明此事入射光与太阳板垂直，那么会待机15分钟以后再次检测。
因为15分钟之内的太阳移动角度不大，但是如果圆柱罩过矮，就会造成15分钟后，光线依然照在D0上，甚至由于角度不够，阳光根本照射不到四周的光敏二极管上，但实际光线已经不与太阳能板垂直了，这样造成接收效率降低；相反，如果圆柱罩过高，入射光线角度只要稍微偏离一点，就可能造成射到圆柱罩的内壁，系统也会产生误判而紊乱，此两种情形如下图所示.因此,最好的情况是在15分钟内,阳光在圆柱罩内圆盘上移动的距离X不小于0.5个光敏二极管的直径2.5mm，但是也不超过1.5倍光敏二极管直径加6mm的间隙13.5mm。
可以得出以下公式：
（2.5≤x≤13.5）（2-1）
因此：
（2-2）
又因为15分钟太阳移动的角度
几乎为一个定值，即：
太阳白天12小时移动
，即1小时移动
，所以15分钟接近移动
，因为
≈0.07，因此可计算出：
36mm≤H≤193mm。
综合考虑到圆柱罩不宜过高，且尽量避免在每15分钟时恰好出现光线移动到两个二极管质之间的间隙中，因此取柱高为H=40mm。
2.3机械部分的设计
2.3.1机械传动机构的设计
本追光系统采用双轴跟踪方法，即太阳能电池板通过绕数值轴和水平轴独立动作而改变系统的方向角和俯仰角。
本双轴自动追光系统的机械部分由太阳能电池板（中间带有光电传感器）、T型支架、连杆、凸轮、蜗轮蜗杆减速机构和2个步进电机组成。
如图2.7所示[7]。
图2.7双轴跟踪系统结构图
由步进电机A带动经蜗轮蜗杆减速器减速后驱动T型支架（上装有竖直轴）实现水平方向转动，即方向角的调整。
由步进电机B带动凸轮机构使太阳能电池板绕水平轴转动而实现对俯仰角的调整。
通过对步进电机的控制，从而使太阳能电池板与太阳光线垂直。
2.3.2涡轮蜗杆传动机构的使用
本部分的传动机构选用了蜗轮蜗杆传动。
该结构可将运动依靠两个交错的轴承来传递（一般交错角为90度），蜗杆是主动件，涡轮为从动件。
蜗杆传动有以下优点：
1.传动比大：
在动力传动中，单级传动比一般为8～80，在分度机构中或传递运动时传动比可达1000，因传动比大，因而结构很紧凑。
2.工作平稳噪声小：
涡轮齿为连续不断的螺旋形，在与涡轮啮合过程中是连续的，同时啮合的齿对数又较多，故传动平稳、噪声小。
3.可以自锁：
当蜗杆的导程角小于当量摩擦角时，蜗杆传动可实现自锁。
蜗杆传动适用于传动比大、而传动效率不大且做间歇运动的设备。
这正适合本系统的传动要求。
2.3.3驱动电机的选择
本太阳能自动跟踪系统要求能够比较准确的跟踪太阳位置，因此要求驱动电机能够准确的把电信号转化为电机轴上的角位移。
于是本系统选取步进电机作为驱动电机[8]。
步进电机又称为脉冲电动机，是数字控制系统中的一种执行元件。
其功用是将脉冲电信号变换成相应的角位移或直线位移，即给一个脉冲电信号，电动机就转动一个角度或前进一步。
步进电动机的移量
或者线位移量S与脉冲数k成正比；它的转速n，或者线速度v与脉冲频率f成正比。
在负载能力范围内这些关系不因电源电压、负载大小、环境条件的波动而变化。
因而可适用于开环系统中作为执行元件，使控制系统大为简化。
步进电动机可以在很宽的范围内通过改变脉冲频率来调速;能够快速反转和制动。
它不需要变换可直接将数字脉冲信号转换为角位移，很适合采用微型计算机控制。
步进电动机是纯粹的数字控制电动机。
它将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步动机就转动一个角度，因此作常适合于单片机控制。
本文采用型号57BYGH8404[9]的2相式混合步进电机。
该电机步距角为1.8°，额定电流为3.0A，静力矩为17Kg.cm，转动惯量为440g.cm2。
2.4系统的总体设计思想
在太阳能追踪器设计完成的情况下，通过大量查阅资料以及了解一些具体实例，在上述基础上，为了更好的实现自动跟踪系统的功能，采取下列措施：
1．采用AT89C51单片机作为系统的核心。
2．利用2.2.2所设计的光电传感器进行白天还是黑夜，晴天还是阴天的程序运行。
3．对光电检测部分进行电路设计，并连接单片机，以达到有效地控制。
4．可以使用LED显示器，时钟电路可以采用串行时钟芯片DS1302.
5．控制部分首先将单片机发出的信号放大，然后发送给电动机，电机获得信号后执行动作，从而实现追踪功能。
6．机械装置采用蜗轮蜗杆传动，达到减速和改变运动方向的目的。
系统框架图如图2.8所示。
图2.8太阳自动跟踪系统框图
2.5本章小结
本章主要阐述的内容是太阳能追踪系统的总体设计思想和方案。
为了实现本任务和目的，介绍了应采取的措施，确定了光电跟踪与固定轨迹跟踪两种跟踪方式结合在一起使用的方案，并进行了相关说明。
在此基础上，自行设计了光电传感器，并对整体机械模块进行了设计与说明。
第3章硬件系统部分的设计
3.1AT89C51单片机简介
本单元的主要功能是接收由光电检测电路所发出的信号，据此信号来控制电机的驱动电路，从而实现对电动机的控制，进而实现对太阳的追踪。
它是整个系统的核心。
本系统所选用的单片机为AT89C51型单片机。
AT89C51单片机因其强大的功能而被广泛的使用，它的性能如下[10]：
（1）4KB可改写程序Flash存储器
（2）全静态工作：
0Hz～24Hz
（3）3级程序存储器保密
（4）128
8字节内部RAM
（5）32条可编程I/O线
（6）2个16位定时/计数器
（7）5个中断源
（8）可编程串行通道
图3.1是AT89C51的引脚结构图，共有40个引脚，双列直插封装方式。
图3.1AT89C51芯片引脚图
AT89C51的设计选用的是静态逻辑，也就是说它的频率可以到0，可以实现空闲模式和掉电模式。
在空闲模式中，CPU停止工作，而RAM、定时/计时器、串行口和中断系统都继续工作；在掉电模式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。
3.2光电检测电路的设计
3.2.1判断阴晴天的电路设计
因为整个系统由两种追踪模式组成，即光电追踪模式和太阳角度追踪模式。
当太阳光比较弱的时候光电追踪模式会表现的不灵敏，甚至使系统紊乱。
而太阳固定轨迹追踪模式是通过计算太阳高度角和太阳方位角来进行追踪的，太阳角度追踪模式与太阳光强度没关系。
本系统设计的是将光电追踪模式和太阳角度追踪模式结合起来，当阴天的时候，太阳光比较弱，这时系统会由光电追踪模式转换到太阳角度追踪模式。
图3.2是电路部分。
图3.2判断阴晴天的电路
此电路中使用一个光敏二极管来检测太阳光的强弱，用一组运放做比较电路，运放的输出端接到单片机引脚P0.4上。
即是，晴天时，光电二极管受到的光照强度足以使其导通，运放输出高电位，这时P0.4检测到高电位，程序继续运行，通过光电追踪模式进行追踪[11]；当太阳光的强度不足以使电路中的光敏二极管导通时，经过比较电路之后，运放输出低电平，这时单片机的引脚P0.4检测到地电位，这时利用软件来控制系统启用太阳固定轨迹追踪模式。
这样就可以无论阴天到晴天还是晴天到阴天下的追踪模式的切换。
3.2.2判断昼夜的电路设计
检测白天还是黑夜，除了可以用时钟芯片来设定跟踪系统的运行时间范围，当然也可以采用图4-2类似的电路所不同的是二极管型号不同，电阻的大小不同，运放输出要接到中断0上。
即实现如下功能：
白天时，运放输出高电位，中断0检测到高电位，系统没有中断请求，程序继续运行，开始检测是阴天还是晴天；黑夜时，运放输出低电位，INT0检测到低电位，外部中断0是低电平有效地引脚，因此INT0=0时，向单片机发出中断请求，单片机接到中断请求后，外部中断0被激活，进入外部中断0处理程序，从而进入等待状态。
检测电路如下图3.3所示。
图3.3判断昼夜的检测电路
3.2.3光电检测电路的设计
光电检测电路主要是检测太阳的高度角和方位角的变化，电路中采用了5个光敏二极管，排列如图2-1所示。
将整个光电检测装置（光电传感器）安装在太阳板上，光敏二极管的检测面与太阳能板平行。
电路图如图3.4所示。
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