CN106197554A - 基于恒流源的简易幼苗生长记录仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，包括传感器组、距离传动装置、采样电路、单片机、电源模块、恒流源和显示器；其中，传感器组用于采集环境状态信号；距离传动装置用于获取植株生长高度；采样电路用于将距离传动装置采集的植株生长高度转换为电信号；恒流源用于给采样电路提供恒定的电流；单片机用于从传感器组和采样电路获取环境状态信号和植株的生长高度，并发送至显示器进行显示。本发明结构简单，成本低廉，适合在低预算下大量采用，尤其适合教育机构作为实验器材使用。
Description
技术领域
本发明涉及幼苗生长试验领域，具体涉及一种基于恒流源的简易幼苗生长记录仪。
背景技术
植物种子萌发过程中先进行暗形态建成，呈现茎伸长，弯钩明显的形态，有破土寻找阳光的趋势。出土之后幼苗开始进行光形态建成，在光下继续生长。实验研究中希望获得关于早期幼苗生长较为精确的数据，特别是在研究与生长相关的突变体植株，早期幼苗的生长速度对实验分析比较显得尤为重要。幼苗的生长速度与环境温度、湿度密切相关，准确、实时、连续的记录这三者的数据，是研究其相关性的重要前提。基于此背景，幼苗生长记录仪得以产生。
现存于市面的植物生长测量仪，造价较为昂贵，且没有完全针对早期幼苗，而是兼顾测量整个植物生长周期，因此精度较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，成本低廉，且精度高。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，其特征在于：它包括传感器组、距离传动装置、采样电路、单片机、电源模块、恒流源和显示器；其中，传感器组用于采集环境状态信号；距离传动装置用于获取植株生长高度；采样电路用于将距离传动装置采集的植株生长高度转换为电信号；恒流源用于给采样电路提供恒定的电流；单片机用于从传感器组和采样电路获取环境状态信号和植株的生长高度，并发送至显示器进行显示。
按上述方案，所述的距离传动装置包括传动臂，传动臂的两端以传动臂的中点为支点上下摆动，传动臂的一端设有与植株的茎上任意一点固定连接的固定钩，传动臂的另一端连接有牵引线，牵引线与采样电路的采样电阻的滑动端固定连接，同时采样电阻的滑动端连接有拉伸弹性体；固定钩随着植株的生长向上移动，所述的采样电阻的滑动端在拉伸弹性体的收缩作用下滑动，从而获取植株生长高度。
按上述方案，所述的传感器组包括温度传感器和湿度传感器。
按上述方案，它还包括箱体，所述的植株、距离传动装置、传感器组均设置在箱体中。
按上述方案，它还包括设置在箱体中的加热电路，与单片机连接，用于在箱体中的温度低于温度设定范围时进行加热。
按上述方案，所述的加热电路包括加热器和风扇。
按上述方案，它还包括设置在箱体中的加湿器，与单片机连接，用于在箱体中的湿度低于湿度设定范围时进行加湿。
按上述方案，所述的显示器固定在箱体的外表面，并设有操作键盘。
本发明的有益效果为：
1、通过距离传动装置获取植株生长高度，采样电路将植株生长高度转换为单片机能够识别的电信号，从而连续记录显示一个幼苗在萌发后的一段时间内的生长长度与环境状态数据，恒流源电路能够提升采样电路的转换精度，整个装置结构简单，成本低廉，适合在低预算下大量采用，尤其适合教育机构作为实验器材使用。
2、通过采用传动臂和拉伸弹性体以及采样电路的采样电阻巧妙的结合，从而精确的获取植株生长高度。
3、通过设置箱体，一方面可以使得采样时避免外界因素的干扰，另一方面能够将本装置固化为一整体，便于携带。
4、在有箱体的前提下，设置加热装置和加湿器，能够保证箱体内的温湿度在可控的范围内，本发明还能够作为恒温培养箱使用，专业性更强。
附图说明
图1为本发明一实施例的距离传动装置结构示意图。
图2为本发明一实施例的硬件原理图。
图3为采样电路原理图。
图4为恒流源电路原理图。
图中：1-植株，2-传动臂，3-固定钩，4-牵引线，5-采样电阻，6-拉伸弹性体，7-温度传感器，8-湿度传感器，9-加热模块，10-显示模块，11-箱体。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供一种基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，如图1所示，它包括传感器组、距离传动装置、采样电路、单片机、电源模块、恒流源和显示器；其中，传感器组用于采集环境状态信号；距离传动装置用于获取植株生长高度；采样电路用于将距离传动装置采集的植株生长高度转换为电信号；恒流源用于给采样电路提供恒定的电流；单片机用于从传感器组和采样电路获取环境状态信号和植株的生长高度，并发送至显示器进行显示。
优选的，所述的距离传动装置如图1所示，包括传动臂2，传动臂2的两端以传动臂2的中点为支点上下摆动，传动臂2的一端设有与植株1的茎上任意一点固定连接的固定钩3，传动臂2的另一端连接有牵引线4，牵引线4与采样电路的采样电阻5的滑动端固定连接，同时采样电阻5的滑动端连接有拉伸弹性体6；固定钩3随着植株1的生长向上移动，所述的采样电阻5的滑动端在拉伸弹性体6的收缩作用下滑动，从而获取植株2生长高度。
进一步的，所述的传感器组包括温度传感器7和湿度传感器8。
进一步优选的，它还包括箱体11，所述的植株1、距离传动装置、传感器组均设置在箱体中。
优选的，它还包括设置在箱体11中的加热电路，与单片机连接，用于在箱体11中的温度低于温度设定范围时进行加热。本实施例中所述的加热电路包括加热器和风扇。
优选的，它还包括设置在箱体11中的加湿器，与单片机连接，用于在箱体11中的湿度低于湿度设定范围时进行加湿。
优选的，所述的显示器固定在箱体的外表面，并设有操作键盘。
恒流源电路原理图如图4所示，由电流反馈的buck降压电路组成，其中：buck降压电路控制芯片采用集成开关电源控制器TL494即U4，开关管驱动采用专用MOS半桥驱动芯片IR2104即U3，开关管采用MOS管CSD19535，电流信号由放大器采集放大后进行反馈。
采样电路如图3所示，恒流源电路为采样电阻提供恒定的电流，采样电阻上面由于流过电流而产生压降，以电压信号的形式经过信号放大电路放大，放大的信号输出给电压采集电路；信号放大电路采用电流分流监测芯片INA282即U1，电压采集采用16位高精度模数转换芯片ADS1118即U2。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，其特征在于：它包括传感器组、距离传动装置、采样电路、单片机、电源模块、恒流源电路和显示器；其中，传感器组用于采集环境状态信号；距离传动装置用于获取植株生长高度；采样电路用于将距离传动装置采集的植株生长高度转换为电信号；恒流源电路用于给采样电路提供恒定的电流；单片机用于从传感器组和采样电路获取环境状态信号和植株的生长高度，并发送至显示器进行显示。
2.根据权利要求1所述的基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，其特征在于：所述的距离传动装置包括传动臂，传动臂的两端以传动臂的中点为支点上下摆动，传动臂的一端设有与植株的茎上任意一点固定连接的固定钩，传动臂的另一端连接有牵引线，牵引线与采样电路的采样电阻的滑动端固定连接，同时采样电阻的滑动端连接有拉伸弹性体；固定钩随着植株的生长向上移动，所述的采样电阻的滑动端在拉伸弹性体的收缩作用下滑动，从而获取植株生长高度。
3.根据权利要求1所述的基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，其特征在于：所述的传感器组包括温度传感器和湿度传感器。
4.根据权利要求3所述的基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，其特征在于：它还包括箱体，所述的植株、距离传动装置、传感器组均设置在箱体中。
5.根据权利要求3所述的基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，其特征在于：它还包括设置在箱体中的加热电路，与单片机连接，用于在箱体中的温度低于温度设定范围时进行加热。
6.根据权利要求5所述的基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，其特征在于：所述的加热电路包括加热器和风扇。
7.根据权利要求4所述的基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，其特征在于：它还包括设置在箱体中的加湿器，与单片机连接，用于在箱体中的湿度低于湿度设定范围时进行加湿。
8.根据权利要求4所述的基于恒流源的简易幼苗生长记录仪，其特征在于：所述的显示器固定在箱体的外表面，并设有操作键盘。
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