CN102287711A - 一种全自动植物光照装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动植物光照装置，包括一个以上的照射单元、可控恒流电源、水泵、传感器组、显示电路、按键控制电路和微机电路；每个照射单元包括LED光源电路板、铝基板和多个LED光源。LED光源焊接在LED光源电路板上，LED光源电路板连接到由微机电路控制的可控恒流电源，通过微机电路自动调节LED光源的光强；本发明装置可根据照射面积选择照射单元的数量，两个以上的照射单元通过电器连接拼凑使用。该装置可根据不同植物种类选择不同的光照方式，同时根据外界温度、光强和湿度，通过微机电路自动调节LED光源光强和照射方法，最优化地促进植物生长。本发明装置全自动控制且散热效果好，可广泛应用于植物生长照射。

Description

一种全自动植物光照装置

技术领域

本发明涉及电子技术和生物技术领域，尤其是涉及一种全自动控制的植物光照装置。

背景技术

在农业生产中，人工光源的应用已有相当长的历史，随着LED技术的快速发展，大功率LED制备技术已日趋成熟，将LED作为光源应用于植物光照具有重大的经济价值。但我国将LED应用于农业上处于起步阶段。有研究表明，以蓝色、红色LED对植物生长有促进作用，调节蓝光和红光LED的组合，并在蓝光、红光最佳组合基础上，加上一定配比的紫外更有利于植物的生长。目前该研究处于起步阶段，且存在以下问题：（1）现有的植物光照装置无法全自动调光。不同植物生长周期，不同的外界环境都对植物的光照条件有影响，现有装置无法根据这些因素进行自动调节，无法最优化地促进植物生长；（2）现有的植物光照装置不能广泛用于不同植物光照中。不同植物对不同波长的光的强度要求不同，固定的光强不能用于不同种类的植物光照中；（3）现有的植物装置没有很好的解决散热问题。

发明内容

本发明的目的就是解决上述现有植物光照装置中存在的技术问题，提供全自动植物光照装置，可以根据植物种类、植物生长期选择不同的光照方式，同时根据外界温度、光强和湿度，通过微机电路自动调节LED光源，具体技术方案如下。

一种全自动植物光照装置，包括可控恒流电源、水泵、传感器组、显示电路、按键控制电路、微机电路和一个以上的照射单元；可控恒流电源、水泵、传感器组、显示电路和按键控制电路分别与微机电路连接，微机电路实时读取按键控制电路发出的指令和传感器组数据并对可控恒流电源、水泵、显示电路进行控制；所述显示电路用于显示时间、控制选项和传感器组所检测的数据；每个照射单元包括LED光源电路板、铝基板和多个LED光源，所述的多个LED光源焊接在LED光源电路板上，LED光源电路板紧贴在铝基板的下表面，LED光源电路与可控恒流电源连接；所述的铝基板由上下两片铝片紧密叠加构成，两片铝片之间形成有用于冷却散热的流水通道，两个以上照射单元的铝基板中的流水通道相互连通成回路，回路一端通过水管连接至水泵，另一端连接至水源处。

作为上述全自动植物光照装置进一步优化的技术方案，所述的多个LED光源选取峰值波长为（445nm±10nm）的蓝光、(660nm±10nm)的 红光、（370nm±10nm）的紫外光。

作为上述全自动植物光照装置进一步优化的技术方案，LED光源分布时可采用行交叉分布、列交叉分布或环形交叉分布。每种颜色的LED光源通过由微机电路控制的PWM（脉冲宽度可调）可控恒流电源调节光强，单片机通过改变输出脉冲的占空比来调节PWM可控恒流电源的输出电流，从而调节LED光源的光强。所有颜色的LED光源可由一个可控恒流电源控制，也可以每种颜色的LED光源单独配有一个可控恒流电源。

作为上述全自动植物光照装置进一步优化的技术方案，所述的照射单元设有用于控制LED光源通电与断电的一个或三个开关，当设有三个开关，三个开关分别控制每一种颜色的LED光源；两个以上照射单元通过电线连接起来，最后连接至可控恒流电源。 

作为上述全自动植物光照装置进一步优化的技术方案，所述两片铝片中至少有一片具有凹槽，所述流水通道由两片铝片之间的凹槽构成；所述流水通道的入口与水泵连接。流水通道的水流由水泵控制，水泵连接至微机电路，由微机电路控制水泵的工作时间和工作方式。

作为上述全自动植物光照装置进一步优化的技术方案，所述可控恒流电源为PWM可控恒流电源，三种LED光源通过由微机电路控制的PWM可控恒流电源进行光强调节。

上述全自动植物光照装置，微机电路内部设有用于存储不同植物照射程序的可重复擦写的程序存储器，微机电路读取传感器组数据，根据传感器数据和程序存储器的植物照射程序自动控制水泵、可控横流电源和显示电路的工作。

作为上述全自动植物光照装置进一步优化的技术方案，传感器组包含温度传感器、湿度传感器和光强传感器。传感器组安装时放置于与植物相同高度的位置，可准确反映植物的外界信息。

作为上述全自动植物光照装置进一步优化的技术方案，在铝基板的两片铝片之间加入用于增加流水通道气密性的橡皮片。

上述全自动植物光照装置中，按键控制电路用于输入控制指令，通过微机电路调节时间、初始化照射单元、选择装置总的照射单元数量，调节照射单元的光强、选择植物生长期、选择植物种类、控制水泵工作和微机电路复位。

所述的LED光源电路板紧贴在铝基板的下表面，两者之间可以加入散热胶，增强散热效果，使LED光源电路板能很好的将热量传到铝基板。

所述的照射单元设有独立开关，用于控制该照射单元LED的通电情况，设计时可以选择一个开关控制所有LED光源，也可以选用三个开关分别控制每一种颜色的LED光源。每个照射单元上设有电线连接口，电线连接口可以是常用的8pin连接口，也可以是其他形状。照射单元拼凑使用时，可以拼凑在一个平面上，也可以将两照射单元之间拼成存在一定夹角类屋顶形状。使用电线连接各个照射单元的电线连接口，将各个照射单元连接起来，最后连接至可控恒流电源。两个以上照射单元的流水通道通过接口紧密连接，流水通道连接成回路，贯穿所有照射单元。回路一端通过水管连接至水泵，另一端连接至水源处。装置工作时，微机电路读取存储器的植物照射程序和传感器组的信息，自动调节LED光源的光强和照射方法。

本发明与现有的技术相比具有以下的优点和效果：

1）本发明具有自动调光功能，可以通过微机电路自动调节不同波长的LED光源的光强；

2）本发明可以广泛用于不同植物光照中，根据不同植物和不同植物生长期选择照射方式，由微机电路自动控制整个植物光照装置；

3）本发明可以由传感器组读取外界温度、湿度和光强，实时考虑外界环境条件；

4）本发明可以通过照射单元的拼凑使用，满足不同照射面积的需求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

图1为本发明的植物光照装置示意图。 

图2为本发明所述的一个照射单元示意图。

图3为图2所示A-A面的剖视图

图4为LED光源电路板的LED分布示意图

图5为四个照射单元拼凑使用时和可控恒流电源电气连接示意图

图6为本发明装置的电路框图。

图7为按键控制电路的控制内容构成图

本照明灯具图注说明：

1照射单元；2水管；3传感器组；4水泵；5微机电路；6按键控制电路；7显示电路；8可控恒流电源；9照射单元连接电线；10固定架；11螺丝钉；12螺丝孔；13橡皮片；14流水通道凹入接口；15流水通道；16LED光源电路板；17铝基板；18LED灯珠；19流水通道凸出接口； 20开关；21电线连接口。

具体实施方式

参阅图1至图7所示，这是一种全自动植物光照装置的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此。

该例中的发明内容是一种根据不同植物种类和植生长期选择不同的光照方式，同时根据外界温度、光强和湿度，通过微机电路自动调节LED光源光强和照射方法的植物光照装置。包括一个以上的照射单元１、可控恒流电源８、水泵４、传感器组３、显示电路７、按键控制电路和微机电路６，可控恒流电源、水泵、传感器组、显示电路和按键控制电路分别与微机电路连接，每个照射单元包括LED光源电路板、铝基板和多个LED光源。

以图1所示的六个照射单元拼凑使用为例，LED光源采用波长为440nm蓝光、660nm红光，370nm紫外LED灯珠18，传感器组3包括温度传感器，湿度传感器，光强传感器。照射单元1拼凑使用时选择在同一个平面拼凑，各照射单元之间的流水通道15通过接口（14、19）紧密连接，流水通道连接成回路，回路一端通过水管2连接至水泵4，另一端连接至水源处，照射单元1之间通过固定架10固定。

照射单元采用图2、3、4所示，每个照射单元上设有一个开关20和一个电线连接口21，LED灯珠18焊接在LED光源电路板16上，LED光源电路板16与铝基板17下表面紧密连接。铝基板17由上下两片铝片紧密叠加构成，两片铝片之间形成有用于冷却散热的流水通道15，并在两片铝片之间加入用于增加流水通道气密性的橡皮片13，上下铝片通过螺丝孔12和螺丝钉11固定，

图5所示，四个照射单元相互连接时，通过照射单元连接电线9连接照射单元的电线连接口21，最后连接至可控恒流电源8，该例中采用一个高功率可控恒流电源分别控制三种不同LED光源。

图6所示，微机电路包含可重复擦写的程序存储单元，可重复擦除和存储不同的植物照射程序。可控恒流电源、水泵、传感器组、显示电路和按键控制电路分别与微机电路连接，微机电路实时读取按键控制电路指令并做出相应操作；微机电路读取传感器组数据，根据传感器数据和程序存储器的植物照射程序自动控制水泵、可控横流电源和显示电路。传感器组包括温度传感器、湿度传感器和光强传感器。显示电路可显示装置时间，控制选项，传感器组所检测的数据等。

图7所示，机电路实时读取按键控制电路指令并做出相应操作，操作内容包括调节装置时间、初始化照射单元、选择装置总的照射单元数量、调节照射单元的光强、选择植物生长期、选择植物种类、控制水泵工作方式和微机电路复位等。

装置通电，通过按键控制电路选择装置初始化，微机电路执行按键控制电路的指令对装置进行初始化，初始化包括检测水泵，传感器组，LED可控恒流电源的工作情况，并读取传感器组数据，包括外界温度、湿度和光强，通过显示电路显示出来，显示电路同时显示时间和控制选项。

通过按键控制系统，依次选择植物种类、植物种植周期和初始化照射单元，微机电路执行按键控制电路的指令对照射单元进行初始化，初始化过程如下：微机电路调节输出脉冲的占空比控制可控恒流电源，逐次将三种LED光源单独开至最亮，通过光强传感器记录下每种LED光源的最大光强，微机电路根据光强传感器读取到的数据判断该装置能否满足所选植物的光强要求，如不满足，微机电路通过显示电路提醒用户，咨询用户是否继续使用该装置，用户如选择继续使用，装置将自动选择在该情况下的最优的照射方式。

装置开始工作，微机电路读取所选植物种类、植物种植周期的照射程序和传感器组实时读取的数据，自动控制可控横流电源，从而调节每种LED光源至预设光强。当装置温度达到预设值时，微机电路打开水泵工作，降低装置温度。

本发明装置根据外界因素、不同植物对光的需求，自动调节不同波长的LED光源的光强，使植物得到最好的生长环境，最优化促进植物生长。

Claims (10)

1.一种全自动植物光照装置，包括可控恒流电源、水泵、传感器组、显示电路、按键控制电路、微机电路和一个以上的照射单元；可控恒流电源、水泵、传感器组、显示电路和按键控制电路分别与微机电路连接，微机电路实时读取按键控制电路发出的指令和传感器组数据并对可控恒流电源、水泵、显示电路进行控制；所述显示电路用于显示时间、控制选项和传感器组所检测的数据；每个照射单元包括LED光源电路板、铝基板和多个LED光源，所述的多个LED光源焊接在LED光源电路板上，LED光源电路板紧贴在铝基板的下表面，LED光源电路与可控恒流电源连接；所述的铝基板由上下两片铝片紧密叠加构成，两片铝片之间形成有用于冷却散热的流水通道，两个以上照射单元的铝基板中的流水通道相互连通成回路，回路一端通过水管连接至水泵，另一端连接至水源处。

2.根据权利要求1所述的全自动植物光照装置,其特征在于所述LED光源峰值波长为445nm±10nm、660nm±10nm或370nm±10nm。

3.根据权利要求1~3任一项所述的全自动植物光照装置，其特征在于所采用的三种LED光源分布时采用行交叉分布、列交叉分布或环形交叉分布。

4.根据权利要求4所述的全自动植物光照装置，其特征在于所述的照射单元设有用于控制LED光源通电与断电的一个或三个开关，当设有三个开关，三个开关分别控制每一种颜色的LED光源；两个以上照射单元通过电线连接起来，最后连接至可控恒流电源。

5.根据权利要求1所述的全自动植物光照装置,其特征在于所述两片铝片中至少有一片具有凹槽，所述流水通道由两片铝片之间的凹槽构成；所述流水通道的入口与水泵连接。

6.根据权利要求1所述的全自动植物光照装置，其特征在于所述可控恒流电源为PWM可控恒流电源，三种LED光源通过由微机电路控制的PWM可控恒流电源进行光强调节。

7.根据权利要求1所述的全自动植物光照装置，其特征在于微机电路内部设有用于存储不同植物照射程序的可重复擦写的程序存储器，微机电路读取传感器组数据，根据传感器数据和程序存储器的植物照射程序自动控制水泵、可控横流电源和显示电路的工作。

8.根据权利要求1所述的全自动植物光照装置，其特征在于传感器组包含温度传感器、湿度传感器和光强传感器。

9.根据权利要求1所述的全自动植物光照装置，其特征在于在铝基板的两片铝片之间社设有用于增加流水通道气密性的橡皮片。

10.根据权利要求1～9任一项所述的全自动植物光照装置，其特征在于按键控制电路用于输入控制指令，通过微机电路调节时间、初始化照射单元、选择装置总的照射单元数量，调节照射单元的光强、选择植物生长期、选择植物种类、控制水泵工作和微机电路复位。

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