本发明涉及太阳跟踪设备及其操作方法，具体涉及一种主动式太阳跟踪装置及其基准定位方法和控制方法。
背景技术：
太阳能是一种低密度、间歇性、且随时间和空间的变化而变化的清洁能源。太阳跟踪的方法一般分为两类，一类是通过光电传感器实时探测太阳对地的位置，控制采光装置对日角度的被动式跟踪；另一类是根据天文数学公式实时计算太阳对地的位置，控制采光装置对日角度的主动式跟踪。
光电式被动跟踪本身的精度较高，但在太阳能利用领域有以下的缺点：在阴天太阳辐照度较弱，光电传感器很难响应光线的变化，跟踪结果不能令人满意；在多云的天气里，太阳本身被云层遮住，或者天空中某处由于云层变薄而出现相对较亮的光斑时，光电式被动跟踪可能会使采光装置误动作，甚至会突然启动引起事故。
主动式跟踪通过计算太阳在天空中的位置来确定，给定观测点的经度、纬度、海拔高度和当前标准时间，太阳在天空中的位置可以通过天文数学公式计算得出，具体表现为以观测点的地平坐标系为参照，太阳相对于观测点水平面的高度角和相对于观测点正南北方向的方位角。在当地经度、纬度、海拔高度和时间确定的情况下，太阳跟踪装置的跟踪精度一是取决于太阳跟踪装置本身运动参照坐标系与太阳位置地平坐标系的重合度，即安装精度；二是取决于太阳跟踪装置本身的机械及传动精度。主动式跟踪时时可控，不受天气变化的影响。
现有技术一般采用能控制俯仰角度和方位角度的双轴跟踪装置。太阳跟踪装置底部与大地水平面保持平行，同时太阳跟踪装置本身运动的参照坐标系的某一坐标轴与太阳跟踪装置安装地的地理南北线需重合，以确定太阳位置的俯仰角度和方位角度的基准零点。由于地理南北极与地磁北南极不重合，各地磁偏角也不相同，基于地磁感应原理的指南针、电子罗盘等难以寻找到高精度的真北方向，极易形成太阳跟踪装置的安装误差，难以保证太阳跟踪装置本身运动参照坐标系与太阳位置地平坐标系的重合度。同时太阳跟踪装置本身一般存在机械误差，如俯仰旋转轴和方位旋转轴存在非正交偏角误差，阳光工作镜面相对俯仰轴存在不平行偏角误差，俯仰旋转轴和方位旋转轴存在零位偏角误差等。
如上所述安装误差和各类机械误差如果形成的累积误差过大，就会使得太阳跟踪装置的跟踪精度难以保证。如何减少或消除安装误差和机械误差形成的累积误差是太阳跟踪装置面临的主要问题。这也促使目前的太阳跟踪装置大多使用价格昂贵的高精度角度传感器，激光测距，ccd成像，陀螺经纬仪等，采用闭环控制系统消除真北方向和机械的累积误差，使太阳跟踪装置的成本大幅增加，安装调试复杂。
现行的太阳跟踪装置一般只具有“向日”或“定日”的采光模式，使得太阳跟踪装置功能单一，应用范围受到限制，难以推广。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明公开了主动式太阳跟踪装置及其基准定位方法和控制方法。
本发明的技术方案如下：
一种主动式太阳跟踪装置，该主动式太阳跟踪装置包括：控制器模块、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、第一零位开关、第二零位开关、阳光工作镜面、光源模块、水准泡、地理信息与时钟模块以及支座模块；第二电机驱动模块固定在支座模块上，第一电机驱动模块固定在第二电机驱动模块的输出轴上，第一电机驱动模块在第二电机驱动模块的驱动下相对第二电机驱动模块转动；第一电机驱动模块的输出轴的轴线与第二电机驱动模块的输出轴的轴线垂直，阳光工作镜面固定在第一电机驱动模块的输出轴上，阳光工作镜面在第一电机驱动模块的驱动下相对第一电机驱动模块转动；第一零位开关固定在第一电机驱动模块上，第二零位开关固定在第二电机驱动模块上，光源模块和水准泡分别固定在支座模块上；第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、第一零位开关、第二零位开关、光源模块以及地理信息与时钟模块分别电性连接控制器模块并由控制器模块控制。
其进一步的技术方案为，支座模块的基座平面在水准泡的气泡位置居中时与水平面平行，且与第二电机驱动模块的输出轴的轴线垂直，并与第一电机驱动模块的输出轴的轴线平行。
其进一步的技术方案为，光源模块在控制器模块的控制下发射出十字形的光射线，十字形的光射线包括两条相互垂直的光射线分别为水平光射线和垂直光射线，水平光射线与支座模块的基座平面平行，垂直光射线与支座模块的基座平面垂直。
其进一步的技术方案为，主动式太阳跟踪装置还包括摇杆手柄模块，摇杆手柄模块电性连接控制器模块并由控制器模块控制，述控制器模块用于根据摇杆手柄模块的操作控制第一电机驱动模块和/或第二电机驱动模块的转动。
其进一步的技术方案为，摇杆手柄模块采用实体类摇杆手柄实现，或者采用虚拟类摇杆手柄实现。
一种主动式太阳跟踪装置的基准定位方法，方法用于上述主动式太阳跟踪装置中，该方法包括：
根据水准泡的气泡位置调整支座模块的基座平面与水平面平行、支座模块上的光源模块发出的十字形的光射线朝向地理南方，十字形的光射线投射到与主动式太阳跟踪装置间隔预定距离的参照物上；
通过控制器模块利用地理信息与时钟模块读取当前的时钟信息以及当地的经度、纬度和高度信息，并根据读取到的信息计算太阳在太阳位置地平坐标系中的太阳位置向量，太阳位置地平坐标系是以水平面为xy平面、铅垂线方向为z方向建立的坐标系，地理东西向和地理南北向分别为xy平面的两个方向；
通过对地理正南向量与太阳位置向量按平行四边形法则求向量和得到阳光工作镜面的法线向量；
通过对阳光工作镜面的法线向量分解得到阳光工作镜面在太阳位置地平坐标系中的高度角和方位角；
通过控制器模块根据高度角发出第一脉冲信号、根据方位角发出第二脉冲信号，第一脉冲信号与第一零位开关共同作用控制第一电机驱动模块转动，第二脉冲信号与第二零位开关共同作用控制第二电机驱动模块转动，阳光工作镜面在第一电机驱动模块和第二电机驱动模块的带动下将太阳光反射至地理南方，阳光工作镜面反射的太阳光斑投射到参照物上；
旋转支座模块直至阳光工作镜面反射的太阳光斑的垂直中心线与十字形的光射线的垂直光射线重合时，紧固支座模块，完成主动式太阳跟踪装置的基准定位。
一种主动式太阳跟踪装置的控制方法，该方法用于上述主动式太阳跟踪装置中，该主动式太阳跟踪装置工作于定日模式，该方法包括：
对主动式太阳跟踪装置进行基准定位；
通过控制器模块利用地理信息与时钟模块读取当前的时钟信息以及当地的经度、纬度和高度信息，并根据读取到的信息计算太阳在太阳位置地平坐标系中的太阳位置向量，太阳位置地平坐标系是以水平面为xy平面、铅垂线方向为z方向建立的坐标系，地理东西向和地理南北向分别为xy平面的两个方向；
通过对目标向量与太阳位置向量按平行四边形法则求向量和得到阳光工作镜面的法线向量，目标向量是目标点在太阳位置地平坐标系中的向量；
通过对阳光工作镜面的法线向量分解得到阳光工作镜面在太阳位置地平坐标系中的高度角和方位角；
通过控制器模块根据高度角发出第一脉冲信号、根据方位角发出第二脉冲信号，第一脉冲信号与第一零位开关共同作用控制第一电机驱动模块转动，第二脉冲信号与第二零位开关共同作用控制第二电机驱动模块转动，阳光工作镜面在第一电机驱动模块和第二电机驱动模块的带动下将太阳光反射至目标点。
其进一步的技术方案为，该方法还包括：
确定目标点；
通过控制器模块根据摇杆手柄模块的操作向第一电机驱动模块和/或第二电机驱动模块分别发送脉冲信号，直至阳光工作镜面在第一电机驱动模块和/或第二电机驱动模块的带动下将太阳光反射至太阳光斑移动至目标点；
根据第一零位开关以及控制器模块向第一电机驱动模块发送的脉冲信号的数量确定阳光工作镜面的法线向量的垂直方向角度分量；
根据第二零位开关以及控制器模块向第二电机驱动模块发送的脉冲信号的数量确定阳光工作镜面的法线向量的水平方向角度分量；
将阳光工作镜面的法线向量的垂直方向角度分量和水平方向角度分量合成为阳光工作镜面的法线向量；
确定此时太阳在太阳位置地平坐标系中的太阳位置向量，并通过对阳光工作镜面的法线向量与此时的太阳位置向量按平行四边形法则求向量差得到目标向量。
一种主动式太阳跟踪装置的控制方法，该方法用于上述主动式太阳跟踪装置中，该主动式太阳跟踪装置工作于向日模式，该方法包括：
对主动式太阳跟踪装置进行基准定位；
通过控制器模块利用地理信息与时钟模块读取当前的时钟信息以及当地的经度、纬度和高度信息，并根据读取到的信息计算太阳在太阳位置地平坐标系中的太阳位置向量，太阳位置地平坐标系是以水平面为xy平面、铅垂线方向为z方向建立的坐标系，地理东西向和地理南北向分别为xy平面的两个方向；
通过对太阳位置向量分解得到阳光工作镜面在太阳位置地平坐标系中的高度角和方位角；
通过控制器模块根据高度角发出第一脉冲信号、根据方位角发出第二脉冲信号，第一脉冲信号与第一零位开关共同作用控制第一电机驱动模块转动，第二脉冲信号与第二零位开关共同作用控制第二电机驱动模块转动，阳光工作镜面在第一电机驱动模块和第二电机驱动模块的带动下与太阳光垂直。
本发明的有益技术效果是：
1、本发明提供了一种主动式太阳跟踪装置及其控制方法，由于其是根据时间和经纬度，计算出了太阳在太阳位置地平坐标系中的位置，并通过太阳跟踪装置的阳光工作镜面，将阳光反射至正南方向，并使之可视化。此方法直接以阳光的使用效果为目标进行校准定位，统一了太阳位置地平坐标系和太阳跟踪装置本身运动参照坐标系，所以将安装误差和机械误差两种类型的误差进行了相互补偿和相互修正，减少了安装和机械形成的累积误差，提高了跟踪的精度。
2、本发明提供了一种在安装调试过程中对太阳跟踪装置进行基准定位的方法。在确定坐标系的过程中，提供了根据时间和经纬度由太阳跟踪装置确定真北方向的基准定位方法。
3、在本发明中，由于避免了使用指南针和电子罗盘确定寻找真北方向，所以避免了太阳跟踪装置的安装误差。
4、本发明实现了一台太阳跟踪装置同时满足“定日”和“向日”两种采光模式的应用，增加了太阳跟踪装置的功能，扩展了其应用范围。
5、本发明提供了一种通过硬件摇杆手柄或软件虚拟类摇杆手柄的方式控制太阳跟踪装置的方法，在“定日”工作模式下，可通过摇杆手柄控制太阳跟踪装置将阳光反射至目标点，提高了太阳跟踪装置的适用性。
6、本发明有效降低太阳跟踪装置的制造成本和安装维护成本，提高太阳能利用率，具有极高的实用价值。
附图说明
图1是主动式太阳跟踪装置的结构示意图。
图2是主动式太阳跟踪装置的结构爆炸图。
图3是主动式太阳跟踪装置的结构旋转示意图。
图4是主动式太阳跟踪装置的电路结构示意图。
图5是可视化判断太阳跟踪装置的坐标系基准与太阳位置地平坐标系重合校准的一个步骤的示意图。
图6是可视化判断太阳跟踪装置的坐标系基准与太阳位置地平坐标系重合校准的另一个步骤的示意图。
图7是主动式太阳跟踪装置的定日工作模式的工作流程图。
图8是主动式太阳跟踪装置的向日工作模式的工作流程图。
具体实施方式
图1是主动式太阳跟踪装置的结构示意图。图2是主动式太阳跟踪装置的结构爆炸图。如图1、图2所示，主动式太阳跟踪装置包括支座模块8。支座模块8之上固定有水准泡7和光源模块6。具体的，水准泡7固定在支座模块8的上表面。光源模块6固定在支座模块8的侧面。
第二电机驱动模块2通过第二电机驱动模块固定螺栓26固定在支座模块8之上。第二零位开关4通过第二零位开关固定螺栓41固定在第二电机驱动模块2之上。第二电机驱动模块2之上安装有第二电机驱动模块输出轴21。第二电机驱动模块输出轴21上包括平键槽和卡簧槽。第二平键23放入第二电机驱动模块输出轴21的平键槽中，并随第二电机驱动模块输出轴21安装在第二电机驱动模块2之上，用于传递第二电机驱动模块2的输出扭矩。第二卡簧24卡入第二电机驱动模块输出轴21的卡簧槽中，以防止第二电机驱动模块输出轴21在轴孔中沿轴线方向窜动。第二零位开关触发块22固定在第二电机驱动模块输出轴21之上。第二零位开关触发块22上有一细长杆，用于触发第二零位开关4。
第一电机驱动模块1通过第一电机驱动模块固定螺栓16固定在第一电机座15之上。第一零位开关3通过第一零位开关固定螺栓31固定在第一电机驱动模块1之上。第一电机驱动模块1之上安装有第一电机驱动模块输出轴11。第一电机驱动模块输出轴11上包括平键槽和卡簧槽。第一平键13放入第一电机驱动模块输出轴11的平键槽中，并随第一电机驱动模块输出轴11安装在第一电机驱动模块1之上，用于传递第一电机驱动模块1的输出扭矩。第一卡簧14卡入第一电机驱动模块输出轴11的卡簧槽中，以防止第一电机驱动模块输出轴11在轴孔中沿轴线方向窜动。第一零位开关触发块12固定在第一电机驱动模块输出轴11之上。第一零位开关触发块12上有一细长杆，用于触发第一零位开关3。
阳光工作镜面5通过阳光工作镜面固定螺栓51固定在第一电机驱动模块输出轴11之上。
第一电机座15固定于第二电机驱动模块输出轴21上，且在第二电机的驱动下，可相对于第二电机驱动模块2转动。阳光工作镜面5连接在第一电机驱动模块输出轴21之上且在第一电机驱动模块1的驱动下，可相对于第一电机驱动模块1转动。
第一电机驱动模块输出轴11的轴线与第二电机驱动模块输出轴21的轴线垂直。
水准泡7的气泡居中时所确定的水平面与第一电机驱动模块输出轴11的轴线平行，并与第二电机驱动模块输出轴21的轴线垂直。
光源模块6可以发出醒目的十字形的光射线，十字形的光射线包括两条相互垂直的光射线，分别为水平光射线和垂直光射线，水平光射线与支座模块8的基座平面平行，垂直光射线与支座模块8的基座平面垂直，即水平光射线与第一电机驱动模块输出轴11的轴线平行，垂直光射线与第二电机驱动模块输出轴21的轴线平行。
如图4所示，本发明还包括控制器模块，第一零位开关3、第二零位开关4、第一电机驱动模块1、第二电机驱动模块2均连接于控制器模块之上并受控制器模块的控制。更为具体的，电机驱动模块1包括第一电机和第一电机驱动器，第二驱动模块2包括第二电机和第二电机驱动器，第一电机和第二电机分别通过电机驱动器连接控制器模块并受控制器模块的控制。
光源模块6也连接于控制器模块之上。
本发明还包括地理信息与时钟模块、摇杆手柄模块、远程通信模块，均连接在控制器模块之上。
摇杆手柄模块可以通过连接控制器模块，控制第一电机与第二电机的转动。具体的，摇动摇杆手柄模块至上、下、左、右可以分别控制第一电机驱动模块的正转、反转与第二电机驱动模块的正转、反转。
进一步的：
第一电机驱动模块1可以为步进电机驱动涡轮蜗杆减速，步进电机步距角为0.72度至1.8度，涡轮蜗杆减速比为1：10至1：1000。
第二电机驱动模块2可以为步进电机或伺服电机驱动涡轮蜗杆减速，典型的步进电机步距角为0.72度至1.8度，涡轮蜗杆减速比为1：10至1：1000。
第一零位开关3典型地为槽形光电开关，用于相对定位第一电机驱动模块1的运动原点。
第二零位开关4典型地为槽形光电开关，用于相对定位第二电机驱动模块2的运动原点。
控制器模块为单片机或plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)，可使用单片机atmega2560或plcs7-200。
地理信息与时钟模块用于获取当地的经纬度和时间信息，可以实现为gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)或北斗模块。
阳光工作镜面5可以为太阳光工作镜面或太阳能光伏板。
光源模块6可以为红色十字激光灯。
摇杆手柄模块可由基于电阻改变原理的实体类摇杆手柄连接到控制器模块，也可以由软件生成的虚拟类摇杆手柄或按键实现，如手机app、触摸屏。摇杆手柄模块通过有线的方式连接到控制器模块，比如电缆连接；或者通过无线的方式连接到控制器模块，比如蓝牙、wifi(wireless-fidelity，无线保真)等。控制器模块可根据摇杆手柄模块中的摇杆手柄的操作来控制电机转动。
本发明还公开了安装上述主动式太阳跟踪装置的过程中，对该主动式太阳跟踪装置进行基准定位的方法，对该主动式太阳跟踪装置本身的坐标系与太阳位置地平坐标系进行重合校准的方法。参照图5、图6，其中坐标系xyz表示太阳位置地平坐标系，坐标系x’y’z’是太阳跟踪装置本身的坐标系，具体包括：
步骤1、根据支座模块8之上安装的水准泡7中的气泡位置的指示，调整太阳跟踪装置至水平面，也即调整支座模块8的基座平面与水平面平行。使得光源模块6发光的投射方向大致朝向地理南方，并沿此方向预定距离外放置一参照物，使光源模块6发出的十字形的光射线投射在参照物上，该预定距离为自定义值。
参照物与太阳跟踪装置相距一般为0.1米～500米，典型地为1～10米。
步骤2、控制器模块通过地理信息与时钟模块读取当前的时钟信息以及当地的经度、纬度和高度信息。以该太阳跟踪装置所在地的水平面为xy平面、以铅垂线方向为z方向建立坐标系即为太阳位置地平坐标系，地理东西向和地理南北向分别为xy平面的x方向和y方向。根据读取到的当前的时钟信息以及当地的经度、纬度和高度信息计算此时太阳在此坐标系中的太阳位置向量。
步骤3、将地理正南向量与步骤2中计算得到的太阳位置向量按平行四边形法则求向量和，将此向量和作为阳光工作镜面5的法线向量。
步骤4、将步骤3中计算得到的法线向量分解为阳光工作镜面5在步骤2中的太阳位置地平坐标系里的高度角与方位角。
步骤5、控制器模块根据高度角发出成比例的第一脉冲信号、根据方位角发出成比例的第二脉冲信号，第一脉冲信号与第一零位开关3共同作用控制第一电机驱动模块1转动至相应的角度，第二脉冲信号与第二零位开关4共同作用控制第二电机驱动模块2转动至相应的角度。
角度分别与相应的脉冲信号的个数对应，两者之间有一个常量的比例系数，该比例系数与传动比以及电机驱动器的细分数有关。举例说明，假设计算出当前太阳的高度角为36度、第一电机的步距角为1.8度、第一电机驱动器的细分数为100(即第一电机驱动器发出100个脉冲，第一电机转动1.8度)、减速机的减速比为50:1，那么控制器模块只要发出(36/1.8)*100*50＝100000个脉冲信号，就可以使第一电机驱动模块1转动36度。下述实施例中出现的控制器模块发出的脉冲信号的数量与角度之间的对应关系均类似理解，本发明在下述步骤中不再一一说明。
步骤6、在第一电机驱动模块1和第二电机驱动模块2的作用下，连接在第一电机驱动模块1之上阳光工作镜面5将太阳光反射至大致地理南方，同时阳光工作镜面5反射的太阳光斑会投射到参照物上，如图5所示。
步骤7、旋转支座模块8，使阳光工作镜面5反射的太阳光斑的垂直中心线与步骤1中光源模块6发出的十字形的光射线中的垂直光射线重合，如图6所示。
步骤8、紧固支座模块8，完成主动式太阳跟踪装置的基准定位，使得太阳跟踪装置的坐标系与太阳位置地平坐标系重合校准，使得太阳跟踪装置朝向地理的正南方向。
在通过上述方法完成对主动式太阳跟踪装置的基准定位后，本发明还公开了一种主动式太阳跟踪装置的控制方法。控制方法根据应用场合的需要包括两种，一种为向日工作模式，即在控制器模块的控制下，该太阳跟踪装置的阳光工作镜面随太阳位置的变化而变化，使阳光工作镜面与太阳光线始终保持垂直。另一种为定日工作模式，即在控制器模块的控制下，该太阳跟踪装置的阳光工作镜面随太阳位置的变化而变化，阳光工作镜面将太阳光线反射至一目标点，并且使反射的太阳光斑始终停留在此目标点，不随太阳位置的变化而变化。
如图7所示，定日工作模式具体包括以下步骤：
步骤1、以该太阳跟踪装置所在地的水平面为xy平面、铅垂线方向为z方向建立太阳位置地平坐标系，地理东西向和地理南北向分别为xy平面的x方向和y方向。
步骤2、摇动摇杆手柄模块朝上下方向、左右方向运动，控制器模块根据摇杆手柄模块的操作向第一电机驱动模块1和/或第二电机驱动模块2分别发送成比例的脉冲信号，与第一零位开关3、第二零位开关4共同作用，分别控制第一电机驱动模块和第二电机驱动模块转动，阳光工作镜面5反射的太阳光斑将随第一电机驱动模块和第二电机驱动模块的转动而移动。
步骤3、确定一目标点，该目标点通常是一个具有一定面积大小的点区域。在步骤2的作用下，当阳光工作镜面5所反射的太阳光斑到达目标点时，停止摇动摇杆手柄模块。
步骤4、记录步骤3停止摇动摇杆手柄模块时，控制器模块分别向第一电机驱动模块1和第二电机驱动模块2发出的脉冲信号的数量。通过与第一零位开关3和第二零位开关4的共同作用可以将上下摇动的脉冲信号的数量与左右摇动的脉冲信号的数量成比例地转化为第一电机驱动模块在上下垂直方向的转动角度和第一电机驱动模块在左右水平方向的转动角度，具体的：根据第一零位开关以及控制器模块向第一电机驱动模块发送的脉冲信号的数量确定阳光工作镜面5的法线向量的垂直方向角度分量，根据第二零位开关以及控制器模块向第二电机驱动模块发送的脉冲信号的数量确定阳光工作镜面5的法线向量的水平方向角度分量。
步骤5、将步骤4中得到的阳光工作镜面5的法线向量的垂直方向角度分量和水平方向角度分量合成得到阳光工作镜面5的法线向量。控制器模块通过地理信息与时钟模块读取当前时钟信息以及当地经度、纬度和高度信息，根据读取到的这些信息计算此时太阳的太阳位置向量，并对得到的阳光工作镜面5的法线向量与此时的太阳位置向量按平行四边形法则求向量差，即可得到目标点的目标向量。
步骤6、保存步骤5中所记录的目标向量。
在得到并保存目标向量后，即可利用保存的目标向量使反射的太阳光斑始终停留在此目标点，具体如下：
步骤7、控制器模块通过地理信息与时钟模块读取当前时钟信息以及当地经度、纬度和高度信息，根据读取到的这些信息计算此时太阳在步骤1中的太阳位置地平坐标系中的太阳位置向量。
步骤8、将步骤6中保存的目标向量与步骤7中当前的太阳位置向量按平行四边形法则求向量和，将此向量和作为阳光工作镜面5的法线向量。
步骤9、将步骤8中得到的法线向量分解为阳光工作镜面5在太阳位置地平坐标系里的高度角与方位角。
步骤10、控制器模块根据步骤9确定的高度角发出成比例的第一脉冲信号、根据方位角发出成比例的第二脉冲信号，第一脉冲信号与第一零位开关3共同作用控制第一电机驱动模块1转动至相应的角度，第二脉冲信号与第二零位开关4共同作用控制第二电机驱动模块2转动至相应的角度。
步骤11、在第一电机驱动模块1和第二电机驱动模块2的作用下，连接在第一电机驱动模块1之上的阳光工作镜面5将太阳光反射至目标点。
步骤12、按设定的间隔时间，重复步骤7至步骤11，使阳光工作镜面反射的太阳光斑一直停留在目标点。
时间间隔一般是1秒钟至30分钟,典型地为1分钟。
步骤13、当到达预定的时间点时，在控制器模块的控制下，停止或启动该太阳跟踪装置。
如图8所示，向日工作模式具体包括以下步骤：
步骤1，以该太阳跟踪装置所在地的水平面为xy平面、铅垂线方向为z方向建立太阳位置地平坐标系，地理东西向和地理南北向分别为xy平面的x方向和y方向。
步骤2，控制器模块通过地理信息与时钟模块读取当前时钟信息以及当地经度、纬度和高度信息，根据读取到的这些信息计算此时太阳在步骤1中的太阳位置地平坐标系中的太阳位置向量。向日工作模式下，此太阳位置向量即为镜面阳光工作镜面5的法线向量。
步骤3，将步骤2中的太阳位置向量分解为阳光工作镜面5在太阳位置地平坐标系里的高度角与方位角。
步骤4，控制器模块根据步骤9确定的高度角发出成比例的第一脉冲信号、根据方位角发出成比例的第二脉冲信号，第一脉冲信号与第一零位开关3共同作用控制第一电机驱动模块1转动至相应的角度，第二脉冲信号与第二零位开关4共同作用控制第二电机驱动模块2转动至相应的角度。
步骤5，在第一电机驱动模块1和第二电机驱动模块2的作用下，连接在第一电机驱动模块1之上的阳光工作镜面5与太阳光垂直。
步骤6，按设定的间隔时间，重复步骤2至步骤5，使阳光工作镜面5始终与太阳光线保持垂直。
时间间隔一般是1秒钟至30分钟,典型地为1分钟。
步骤7，当到达预定的时间点时，在控制器模块的控制下，停止或启动该太阳跟踪装置。
本发明的工作原理是，太阳在天空中的位置可以由地球上观测点的地理位置和时间来确定，给定观测点的经度、纬度、海拔高度和当前标准时间，太阳在天空中的位置可以通过天文数学公式计算得出。太阳在天空中的位置具体表现为以观测点的地平坐标系为参照，太阳相对于观测点水平面的高度角和相对于观测点正南北方向的方位角：当太阳跟踪装置在北半球工作时，即为相对于观测点正南方向的方位角；当太阳跟踪装置在南半球工作时，即为相对于观测点正北方向的方位角。
在太阳跟踪装置中，一个电机驱动模块连接在另一个电机驱动模块的输出轴上，两个电机驱动模块的输出轴相互垂直，组成了由两个电机控制的具有两自由度的云台，阳光工作镜面固定在此云台之上，组成太阳跟踪装置，将太阳的高度角和方位角度按照设定的规律分别映射到两个电机旋转的角度，即可控制此太阳跟踪装置的阳光工作镜面按设定的规律运行。
将水准泡安装在该太阳跟踪装置的支座模块之上，可以指示该太阳跟踪装置的支座模块所安装的平面是否与水平面平行。将一个电机驱动模块固定在支座模块之上，使该电机驱动模块输出轴的轴线与支座模块所在的平面垂直。将能够投射醒目的十字形光射线的光源模块固定在支座模块之上，使十字形光射线的投射方向与支座模块的底平面平行，同时使其中醒目的十字形光射线中的一条射线与底平面平行。由上述的一个支座模块确定的平面，一个电机驱动模块输出轴的轴线确定的方向和一个十字形光源投射方向设为该太阳跟踪装置的坐标系基准。坐标系基准通过两个零位开关共同作用，设为两个电机驱动模块旋转角度的零位基准。十字形光源投射方向设为该太阳跟踪装置本身的正南方，醒目的十字形光线的作用是使该太阳跟踪装置本身的正南方可视化，也就是使太阳跟踪装置本身运动的参照坐标系可视化。
调整该太阳跟踪装置的支座模块，使安装在该太阳跟踪装置的支座模块之上的水准泡中的气泡居中，设定控制器模块中的程序，控制太阳跟踪装置，将某时刻的太阳光反射至地平坐标系的正南方向，同时光源模块发出醒目的十字形光线指示为太阳跟踪装置本身的正南方向，旋转支座模块使十字形光线中的竖直线与反射的太阳光斑的中心重合，此时十字形光线指示的方向即为地理正南北方向，即观测太阳位置的地平坐标系与太阳跟踪装置运动的参照坐标系重合，该太阳跟踪装置即可按当地太阳运行的规律设置程序而运行，满足太阳能利用的需求。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。