较长，跟踪器常因失去目标而停止动作。当太阳重新出现时，集热装置必须作大角度的旋转才能跟上太阳。由于系统的惯性很大，如不采取措施往往会跟踪过头，产生较大的误差.有了多谐振荡器后，不管转多大的角度，电磁铁始终按照吸合一释放一吸合一释放的间歇方式动作，集热装置逐步向西旋转，直至追上太阳。当集热装置转至西边的极限位置时，触动极限开关，切断控制系统的电源.第二天，只要将集热装置人工转至向东的位置，便可开始新的跟踪。控放式跟踪器适合于聚光型的集热装置，如聚光型热水器、太阳灶等。其优点是实时跟踪，成本低廉，不用外接电源，使收集到的能源充分转化利用。其缺点是机构只能做成单轴跟踪器，不能自动复位(除非另外加复位机构)因而不能满足昼夜更替之后的跟踪需求;虽然采用多谐振动器，仍然存在着跟踪过度的情况。
（5）光电式太阳跟踪装置。光电式太阳跟踪装置使用光敏传感器来测定入射太阳光线和跟踪装置主光轴间的偏差，当偏差超过一个闭值时，执行机构调整集热装置的位置，直到使太阳光线与集热装置光轴重新平行，实现对太阳高度角和方位角的跟踪。与前两种跟踪装置相比，光电式跟踪器可通过反馈消除误差，控制较精确，电路也比较容易实现，受到普遍关注，其工作原理如图1.8所示。目前，典型的光电式太阳跟踪装置有比较控制式和“多元法”两种。
太阳实际位置 执行机构 + - 集热装置 集热装置实验位置 光敏传感器 图1.8 光电式太阳跟踪装置原理
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图1.9 比较式太阳跟踪系统得传感器外形图
比较控制式太阳跟踪装置。设置一个圆筒形外壳，在圆筒外部，东、南、西、北四个方向上分别布置4只光电阻;其中一对光电阻(PI，P3)东西对称安装在圆筒的两侧，用来粗略的检测太阳由东往西运动的偏转角度即方位角;另一对光电阻(PZ，P4)南北对称安装在圆筒的两侧，用来粗略检测太阳的视高度即高度角;在圆筒内部，东、南、西、北四个方向上也分别布置4只光电阻;其中一对光电阻(PS，P7)东西对称安装在圆筒的内侧，用来精确检测太阳由东往西运动的偏转角度;另一对光电阻(P6，PS)南北对称安装在圆筒的内侧，用来精确检测太阳的视高度，传感器外形如图1.9所示。
该跟踪装置对太阳的高度角和方位角进行双轴跟踪，现在单独研究对方位角进行跟踪的工作原理，假设太阳的高度角是不变的，即假设圆筒是始终在高度方向对准太阳的。当太阳光线以与传感器板垂直的方向照射到传感器上，两组光电阻(PI，P3)，(P5，P7)接收到的光照度相同，比较电路的输出值为零。当太阳光偏离垂直方向一个较小的角度时(Pl，P3)这一对光电阻可能受环境散射光的影响，不会反应出太阳光线的变化;而(PS，P7)这一对光电阻受到了圆筒对环境散射光的屏蔽保护，它们接收的照度会出现差值，这就是偏离信号。该信号经放大后送入控制单元，控制单元开始工作，控制自动跟踪器调整太阳光接收装置的角度，直到太阳光接收装置对准太阳。当太阳光偏离了一个较大的角度时(阴雨天或者乌云过后)，筒内的传感器可能接收不到太阳光，筒外的传感器就能反应出照度差值，该信号经放大后送入控制单元，控制跟踪器开始工作。高度角的跟踪基本原理及工作方式雷同。
为了使传感器准确的跟踪太阳运动，首先要通过试验找出较为合适的光敏电阻。当光敏电阻的阻值较小的时候，光电阻在太阳照射下可能会很快达到饱和状态，此时采集的信号就失真，不能正确反应太阳光线的变化情况，会影响到跟踪效果，跟踪精度因此
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降低。但提高光敏电阻的阻值，使得相应的供电电源的电压要变大才能驱动跟踪器，提高了能耗及其成本。其次要设计长度合适的圆筒。理论上讲，圆筒的长度越长，跟踪器的精度就越高。随着圆筒的增长，内部两个光电阻同时接受太阳光照的太阳光偏离角度的范围会变小;假设圆筒内部两个光电阻同时直接受到太阳光照射的情况下，长圆筒允许太阳光偏离角度的范围为A，如图1.10a所示，即太阳光线的偏离角度在A的范围内，长圆筒内部的两个光敏电阻不会出现照度差;短圆筒允许太阳光偏离角度的范围为B，如图1.10b 所示，即太阳光线的偏离角度在B的范围内，短圆筒内部的两个光敏电阻不会出现照度差。当使用长圆筒时，假设太阳光线偏离一个超出了范围A又在B的范围内的角度，如图1.10c，所示因为偏离角度超过了范围A，圆筒内部两个光电阻产生了照度差值，该信号经过处理放大，控制跟踪器跟踪上太阳；如果此时使用较短圆筒，偏离角度在B的范围内则不会使内部两个光电阻产生照度差，系统不会进行跟踪，因此此时系统的精度高于使用短圆筒的情况。太阳光线偏离角度在一个较大范围内时，长圆筒内部的两个光敏电阻不会出现照度差，系统不能连续跟踪太阳光线的角度变化。
图1.10 不同长度圆筒的太阳光偏离角度方位示意图
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图1.11 “多元法”太阳跟踪装置得传感器结构
“多元法”太阳跟踪装置。“多元法”太阳跟踪装置的传感器结构如图1.11a所示。正中央的光敏电阻与接收面垂直，Aa，Bb，Cc，Dd，助，Ff将圆分成12 等份，它们分别代表单方向定位装置。单方向定位装置由5个光敏电阻按一定的排列方式镶嵌在半圆柱体上，如图1.11b所示。“多元法”太阳定位装置由6个单方向定位装置构成，并且它们共用正中央的光敏电阻。例如，当光照在左边第1个光敏电阻上时电机带动定位装置向逆时针方向转动一定角度，光从左边第1个光敏电阻离开并照在左边第2个光敏电阻上，电机带动定位装置又向逆时针方向转动相同的角度，这时光照在正中央的光敏电阻上，光垂直照在定位装置上，电机停转.这种跟踪装置通过在半球状传感器上设置多个光敏电阻，提高了对太阳定位的速度，避免了为寻找太阳方位传感器的重复摆动，但是设计比较复杂，而且由于每两个光敏电阻的间隔造成其不能连续监测和跟踪太阳位置的变化，跟踪精度有限。
（6）用于天文观测和气象台的太阳跟踪装置。
太阳跟踪装置除了用作太阳能利用装置以外，还常用于天文台和气象台对太阳活动的跟踪观察。随着天体光学的发展，十九世纪中叶之后，相继出现了折轴望远镜、定日镜、定天镜等。这些装置靠互相垂直的两条轴旋转跟踪天体，最常用的两轴装置有地平式和赤道式两种。自人造天体发射后又出现了三轴、四轴式跟踪器。这些跟踪器主要分为两类:一类是望远式，它接受太阳的垂直入射;另一类是定日式，它将太阳光反射到所设计的固定方向，太阳作周日视运动，赤道装置绕极轴按周日角速度匀速运动，抵消地球自转，使仪器法向保持指向天球某一固定的赤经方向，纬轴则保证仪器法向的赤纬和太阳赤纬相同，实现跟踪。这种跟踪装置主要应用于科研，因此最应保证的是机构的精
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度，其造价相对也比较昂贵。
未来的太阳跟踪装置应采用全自动跟踪阵。全自动太阳跟踪装置根据地平坐标、双轴跟踪原理，机构设计朝着高精度，大范围跟踪方向发展，在有限的接受面积上最充分的应用太阳能，降低装置的成本;控制采用光、机、电一体化技术，通过对太阳光强弱的检测，实现对太阳的全自动跟踪，可广泛应用于农业、电信、气象等领域中。装置由光敏探头检测太阳光强，通过跟踪控制器，采用模拟压差比较原理进行比较，发出命令，驱动机械部分转动。限位装置有东、两、上、下四个极限限位功能，跟踪精度高，范围宽，有自动返回功能。计算机测控系统实现了对充电电压，充电电流，跟踪光强、风速、电瓶温度等模拟量进行采集、处理、显示和打印，根据各模拟量的瞬时值，实现防风，报警控制，蓄电池的充电、放电和分级控制等功能，对设备统一监控管理。
（7）地平坐标系跟踪方法的应用
国家太阳能检测中心开发了一套太阳集热器性能测试系统，其中就包括了太阳跟踪器。该中心在集热器性能测试试验中，要求集热器采光面始终垂直太阳光线，入射角偏差不超过5°，因此需要对太阳进行实时跟踪。该跟踪器采用地平坐标系跟踪方式，主要由水平回转转台、垂直回转转台、两台步进电机以及集热器台架组成。集热器固定在台架平面上;水平转台相当于集热器的方位轴，由一台步进电机驱动，绕垂直于当地水平面的轴旋转，用以跟踪太阳的方位角，其控制流程为:步进电机一谐波减速器(降速增矩、角度细分)一水平回转转台。减速器的传动比为1:120，电机转动120°时水平转台相应转动1°，以步进电机0.360 的步距角计算，当水平转台转动1°时，步进电机发出120°/0.36个脉冲，山此可以计算集热器方位角为a时步进电机发出的脉冲数为120a/0.36个;另一台步进电机驱动同步带轮带动丝杠螺母旋转，使丝杠进行直线运动，相当于改变俯仰轴转角用以改变集热器的倾斜度，从而跟踪太阳的高度角，其控制流程为:步进电机一同步带轮(传递动力卜丝杠螺母(旋转运动)一丝杠(直线运动)。同步带轮与丝杠的传动比为2:1，当步进电机转动1圈即360°时丝杠螺母转动半圈，丝杠相应走过3rn们n，由此通过集热器台架的倾角变化计算出丝杠直线运动的距离，再经过传动比换算出步进电机应转动的角度，根据0.36°的步距角就可以算出相应的脉冲数。跟踪器的结构示意见图1.12。该装置是检测中心作试验用的，试验主程序流程如图1.13所示。每当试验时，跟踪器在跟踪太阳前先得让方位轴和俯仰轴自动回零;然后根据太阳当前位置从零点处自动快速指向太阳;接着每间隔一定时间，自动调整一次集热器的位置，
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