CN117545140A - 一种大棚内追随增强补光系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大棚内追随增强补光系统及方法，系统包括位移驱动机构、补光灯和位移控制电路，位移控制电路上设置有多个相同的光敏电阻；位移驱动机构连接并用于驱动补光灯平移；补光灯用于向下放射光线；多个光敏电阻分散布置在补光灯下方一平面内；位移控制电路电连接于位移驱动机构，用于控制位移驱动机构将补光灯向阻值大的光敏电阻上方平移；方法通过上述系统控制补光灯根据光敏电阻的阻值变化实时位移，以不断移动至光线暗处进行补光。本发明实现更加合理地补光，以使大棚内的光照更加均匀。

Description

一种大棚内追随增强补光系统及方法

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种大棚内追随增强补光系统及方法。

背景技术

当前，在大棚种植过程中，通常需要在大棚内设置光源进行补光，以确保大棚内的种植物能够得到充分的光照，而当前普遍采用固定位置补光的方式进行补光，即补光使用的灯具在大棚内是固定不动的，始终朝向预定方向照射，如此设置存在以下问题：由于透射进大棚内的太阳光，并不是均匀分散在大棚内的，且是根据气相条件以及一天内不同时段太阳的入射角度时刻变化的，因此，若灯具在大棚内是固定不动的，则会造成部分区域补光不足、部分区域补光过度的情况，不能最大限度的提供植物生长所需的合适光照，会导致大棚内种植物的生长周期与优良度不一致；并且会造成过度补光，造成能源的浪费。

因此，在大棚种植过程中，如何更加合理地补光，以使大棚内的光照更加均匀的问题有待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大棚内追随增强补光系统及方法，实现更加合理地补光，以使大棚内的光照更加均匀。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：一种大棚内追随增强补光系统，包括位移驱动机构、补光灯和位移控制电路，位移控制电路上设置有多个相同的光敏电阻；

位移驱动机构连接并用于驱动补光灯平移；

补光灯用于向下放射光线；

多个光敏电阻分散布置在补光灯下方一平面内；

位移控制电路电连接于位移驱动机构，用于控制位移驱动机构将补光灯向阻值大的光敏电阻上方平移。

进一步，所述位移控制电路上还设置有：

第一接线端和第二接线端，用于连接到一电源的两极，所述光敏电阻设置有两个，二者电路串联在第一接线端与第二接线端之间，分别为第一光敏电阻和第二光敏电阻；

第一电阻、第二电阻和第三电阻，三者电路串联在第一接线端与第二接线端之间，并与第一光敏电阻和第二光敏电阻所在电路并联；

第一比较器，具有第一输入端、第二输入端和第一输出端，第一输入端电连接至第一光敏电阻和第二光敏电阻之间，第二输入端电连接至第一电阻和第二电阻之间；

第二比较器，具有第三输入端、第四输入端和第二输出端，第三输入端电连接至第一光敏电阻和第二光敏电阻之间，第四输入端电连接至第二电阻和第三电阻之间；

控制器，具有第一输入引脚和第二输入引脚，第一输入引脚电连接于第一输出端，第二输入引脚电连接于第二输出端，控制器电连接有一开关控制电路，开关控制电路电连接于位移驱动机构，所述控制器用于根据第一输入引脚和第二输入引脚输入的电平高低，使开关控制电路控制位移驱动机构驱动补光灯开启向第一光敏电阻移动，或开启向第二光敏电阻的移动，或停止移动。

进一步，所述第二电阻和/或第三电阻为阻值可调的可变电阻。

进一步，所述第二电阻和第三电阻的阻值之和等于第一电阻的阻值。

进一步，所述开关控制电路上设置有第一常开继电器、第二常开继电器和常闭继电器；所述第一常开继电器用于在上电闭合时，开启位移驱动机构驱动补光灯向第一光敏电阻移动；所述第二常开继电器用于在上电闭合时，开启位移驱动机构驱动补光灯向第二光敏电阻移动；所述常闭继电器用于在上电断开时，断开位移驱动机构的供电连接；

所述控制器具有第一输出引脚、第二输出引脚和第三输出引脚，第一输出引脚电连接第一常开继电器，第二输出引脚电连接第二常开继电器，第三输出引脚电连接常闭继电器，所述控制器用于根据第一输入引脚和第二输入引脚输入的电平高低，控制第一输出引脚、第二输出引脚和第三输出引脚输出高电平或低电平。

进一步，所述位移驱动机构包括第一电机、第一丝杆和滑动座，第一电机连接并驱动第一丝杆旋转，第一丝杆的延伸方向与第一光敏电阻和第二光敏电阻的连线平行，滑动座沿第一丝杆延伸方向滑动设置，并螺纹配合在第一丝杆上，以在第一丝杆的旋转带动下进行滑动，所述补光灯安装在所述滑动座上，所述控制器用于根据第一输入引脚和第二输入引脚输入的电平高低，使开关控制电路控制第一电机正转、反转或停止，以分别驱动补光灯向第一光敏电阻移动，或向第二光敏电阻移动，或停止移动。

进一步，所述补光灯通过一亮度控制电路供电，所述亮度控制电路使补光灯的发光亮度与环境亮度呈反相关。

一种大棚内追随增强补光方法，应用如前所述的一种大棚内追随增强补光系统，并包括以下步骤：

情况1，在第一光敏电阻受到的光照强度小于第二光敏电阻受到的光照强度，使第一比较器上，第一输入端的电势小于第二输入端的电势，第一输出端输出高电平，第二比较器上，第三输入端的电势大于第四输入端的电势，第二输出端输出低电平时，控制器使第三输出引脚输出高电平，以使常闭继电器断开；

情况2，在第一光敏电阻受到的光照强度小于第二光敏电阻受到的光照强度，使第一比较器上，第一输入端的电势小于第二输入端的电势，第一输出端输出高电平，第二比较器上，第三输入端的电势小于第四输入端的电势，第二输出端输出高电平时，控制器使第一输出引脚输出高电平，以使第一常开继电器闭合，使补光灯向第一光敏电阻移动，直至回到情况1；

情况3，在第一光敏电阻受到的光照强度大于第二光敏电阻受到的光照强度，使第一比较器上，第一输入端的电势大于第二输入端的电势，第一输出端输出低电平，第二比较器上，第三输入端的电势大于第四输入端的电势，第二输出端输出低电平时，控制器使第二输出引脚输出高电平，以使第二常开继电器闭合，使补光灯向第二光敏电阻移动，直至回到情况1。

采用上述方案后，本发明的有益效果在于：位移驱动机构连接并驱动补光灯平移，补光灯向下放射光线，多个光敏电阻分散布置在补光灯下方一平面内，即对应处于大棚内的不同位置，进而根据大棚内不同位置的光照强度，各光敏电阻呈现出不同的阻值，即光照暗的位置光敏电阻的阻值大，位移控制电路电连接于位移驱动机构，实时控制位移驱动机构将补光灯向阻值大的光敏电阻上方平移，以补强对应位置的光照亮度，实现更加合理地补光，以使大棚内的光照更加均匀。

附图说明

图1为位移控制电路的电路结构图；

图2为开关控制电路连接在控制器上的电路结构图；

图3为电机电路连接图；

图4为亮度控制电路的电路结构图；

图5为位移驱动机构立体结构图。

标号说明：1-位移驱动机构，2-补光灯，3-位移控制电路，4-第一接线端，5-第二接线端，6-第一光敏电阻，7-第一电阻，8-第二电阻，9-第三电阻，10-第一比较器，11-第一输入端，12-第二输入端，13-第一输出端，14-第二比较器，15-第三输入端，16-第四输入端，17-第二输出端，18-控制器，19-第一输入引脚，20-第二输入引脚，21-第一常开继电器，22-第二常开继电器，23-常闭继电器，24-第一输出引脚，25-第二输出引脚，26-第三输出引脚，27-第一电机，28-第一丝杆，29-滑动座，30-第二光敏电阻，31-滑动架，32-第二电机，33-第二丝杆，34-开关控制电路，35-亮度控制电路。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细的说明。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。

本发明提供一种大棚内追随增强补光系统，如图1-5所示，包括位移驱动机构1、补光灯2和位移控制电路3，位移控制电路3上设置有多个相同的光敏电阻，所述光敏电阻可以是任一规格的光敏电阻，只要其产生的阻值与照射在其上的光线亮度呈反比即可；位移驱动机构1连接并用于驱动补光灯2平移，位移驱动机构1只要能够驱动补光灯2沿横向进行至少一轴的位移即可，具体结构不限；补光灯2可以是现有的任意一种电光源，用于向下放射光线；多个光敏电阻分散布置在补光灯2下方一平面内；位移控制电路3电连接于位移驱动机构1，用于控制位移驱动机构1将补光灯2向阻值大的光敏电阻上方平移，位移控制电路3也可以根据本领域内技术人员的常规技术手段采用不同的设计，只要能够实现上述功能即可，不做具体限定，本实施例中的优选方案在后文给出，进而，通过光敏电阻来检测透射进大棚内的太阳光的分布，即处于光线强的位置的光敏电阻阻值小，处于光线弱的位置的光敏电阻阻值大，而后使位移驱动机构1驱动补光灯2朝向阻值大的光敏电阻所在位置位移，以补强该位置的光照亮度。

优选地实施例中，重点结合图1所示，所述位移控制电路3上还设置有：第一接线端4、第二接线端5、第一电阻7、第二电阻8、第三电阻9、第一比较器10、第二比较器14和控制器18；所述的第一接线端4和第二接线端5，用于连接到一电源的两极（即正、负两极），以通过电源进行供电，电源在附图中为示出，可以是市电或蓄电池等现有任意能够提供电能的装置，所述光敏电阻设置有两个，二者电路串联在第一接线端4与第二接线端5之间，分别为第一光敏电阻6和第二光敏电阻30；所述的第一电阻7、第二电阻8和第三电阻9，三者电路串联在第一接线端4与第二接线端5之间，并与第一光敏电阻6和第二光敏电阻30所在电路并联；在一更优选地实施例中，所述第二电阻8和第三电阻9的阻值之和等于第一电阻7的阻值；所述的第一比较器10，具有第一输入端11、第二输入端12和第一输出端13，第一输入端11电连接至第一光敏电阻6和第二光敏电阻30之间，第二输入端12电连接至第一电阻7和第二电阻8之间；所述的第二比较器14，具有第三输入端15、第四输入端16和第二输出端17，第三输入端15电连接至第一光敏电阻6和第二光敏电阻30之间，第四输入端16电连接至第二电阻8和第三电阻9之间；所述的控制器18可以是现有的任意一种具有足量输入和输出引脚的可编程控制器，具体在本实施例选用的型号为CD4514BM，其为现有控制器，本实施例中不再对其展开详述，其具有第一输入引脚19（其上的DATA/1引脚）和第二输入引脚20（其上的另一DATA/1引脚），第一输入引脚19电连接于第一输出端13，第二输入引脚20电连接于第二输出端17，控制器18电连接有一开关控制电路34，重点结合图2所示，开关控制电路34电连接于位移驱动机构，所述控制器18用于根据第一输入引脚19和第二输入引脚20输入的电平高低，使开关控制电路34控制位移驱动机构1驱动补光灯2开启向第一光敏电阻6移动，或开启向第二光敏电阻30的移动，或停止移动，开关控制电路的具体结构不限，可以采用本领域内任意一种能够电连接控制器，以使控制器能够控制一驱动装置进行正向位移驱动、反向位移驱动或停止的电路，只要能够实现上述动作即可；

更具体在本实施例中，所述开关控制电路34上设置有第一常开继电器21、第二常开继电器22和常闭继电器23；所述第一常开继电器21用于在上电闭合时，开启位移驱动机构1驱动补光灯2向第一光敏电阻6移动；所述第二常开继电器22用于在上电闭合时，开启位移驱动机构1驱动补光灯2向第二光敏电阻30移动；所述常闭继电器23用于在上电断开时，断开位移驱动机构1的供电连接；所述控制器18具有第一输出引脚24、第二输出引脚25和第三输出引脚26，第一输出引脚24电连接第一常开继电器21，第二输出引脚25电连接第二常开继电器22，第三输出引脚26电连接常闭继电器23，所述控制器18用于根据第一输入引脚19和第二输入引脚20输入的电平高低，控制第一输出引脚24、第二输出引脚25和第三输出引脚26输出高电平或低电平；重点结合图5所示，更具体地，所述位移驱动机构1包括第一电机27、第一丝杆28和滑动座29，第一电机27连接并驱动第一丝杆28旋转，第一丝杆28的延伸方向与第一光敏电阻6和第二光敏电阻30的连线平行，滑动座29沿第一丝杆28延伸方向滑动设置，并螺纹配合在第一丝杆28上，以在第一丝杆28的旋转带动下进行滑动，所述补光灯2安装在所述滑动座29上，所述控制器18用于根据第一输入引脚19和第二输入引脚20输入的电平高低，再结合图2、图3所示，使开关控制电路34控制第一电机27正转、反转或停止，以分别驱动补光灯2向第一光敏电阻6移动，或向第二光敏电阻30移动，或停止移动。

优选，位移驱动机构1能够驱动补光灯2沿横向进行两轴（即在一水平面内）位移，第一电机27、第一丝杆28和滑动座29共同安装在一个滑动架31上，所述位移驱动机构1还包括第二电机32、第二丝杆33，第二电机32连接并驱动第二丝杆33旋转，第二丝杆33垂直于第一丝杆28，并与滑动架31螺纹配合，第二丝杆33旋转将带动滑动架31沿第二丝杆33的轴线方向位移，以使补光灯2在滑动架31的带动下，能够沿着垂直于第一丝杆28的方向位移；所述位移控制电路3上对应第一电机27和第二电机32分别设置有一个所述位移控制电路3以及一个开关控制电路34，且控制第一电机27的位移控制电路3上的两个光敏电阻的连线，与控制第二电机32的位移控制电路3上的两个光敏电阻的连线垂直。

所述补光灯2通过一亮度控制电路35供电，亮度控制电路上也设置有光敏电阻，该光敏电阻位于大棚内的中央位置，以根据该光敏电阻的阻值控制补光灯2的亮度，亮度控制电路35使补光灯2的发光亮度与环境亮度呈反相关，此为本领域内的常规设置，电路结构可参见图4。

一种大棚内追随增强补光方法，应用所述的一种大棚内追随增强补光系统，并包括以下步骤：

情况1，在第一光敏电阻6受到的光照强度小于第二光敏电阻30受到的光照强度，使第一比较器10上，第一输入端11的电势小于第二输入端12的电势，第一输出端13输出高电平，第二比较器14上，第三输入端15的电势大于第四输入端16的电势，第二输出端17输出低电平时，控制器18使第三输出引脚26输出高电平，以使常闭继电器23断开；

情况2，在第一光敏电阻6受到的光照强度小于第二光敏电阻30受到的光照强度，使第一比较器10上，第一输入端11的电势小于第二输入端12的电势，第一输出端13输出高电平，第二比较器14上，第三输入端15的电势小于第四输入端16的电势，第二输出端17输出高电平时，控制器18使第一输出引脚24输出高电平，以使第一常开继电器21闭合，使补光灯2向第一光敏电阻6移动，直至回到情况1；

情况3，在第一光敏电阻6受到的光照强度大于第二光敏电阻30受到的光照强度，使第一比较器10上，第一输入端11的电势大于第二输入端12的电势，第一输出端13输出低电平，第二比较器14上，第三输入端15的电势大于第四输入端16的电势，第二输出端17输出低电平时，控制器18使第二输出引脚25输出高电平，以使第二常开继电器22闭合，使补光灯2向第二光敏电阻30移动，直至回到情况1。

在一种大棚内追随增强补光系统的另一优选地实施例中，所述第二电阻8和所述第三电阻9为阻值可调的可变电阻，进而在一种大棚内追随增强补光方法中，能够通过调节第二电阻8和所述第三电阻9的阻值大小，来调节情况1、情况2和情况3的转换时机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (8)

1.一种大棚内追随增强补光系统，其特征在于：包括位移驱动机构（1）、补光灯（2）和位移控制电路（3），位移控制电路（3）上设置有多个相同的光敏电阻；

位移驱动机构（1）连接并用于驱动补光灯（2）平移；

补光灯（2）用于向下放射光线；

多个光敏电阻分散布置在补光灯（2）下方一平面内；

位移控制电路（3）电连接于位移驱动机构（1），用于控制位移驱动机构（1）将补光灯（2）向阻值大的光敏电阻上方平移。

2.如权利要求1所述一种大棚内追随增强补光系统，其特征在于：所述位移控制电路（3）上还设置有：

第一接线端（4）和第二接线端（5），用于连接到一电源的两极，所述光敏电阻设置有两个，二者电路串联在第一接线端（4）与第二接线端（5）之间，分别为第一光敏电阻（6）和第二光敏电阻（30）；

第一电阻（7）、第二电阻（8）和第三电阻（9），三者电路串联在第一接线端（4）与第二接线端（5）之间，并与第一光敏电阻（6）和第二光敏电阻（30）所在电路并联；

第一比较器（10），具有第一输入端（11）、第二输入端（12）和第一输出端（13），第一输入端（11）电连接至第一光敏电阻（6）和第二光敏电阻（30）之间，第二输入端（12）电连接至第一电阻（7）和第二电阻（8）之间；

第二比较器（14），具有第三输入端（15）、第四输入端（16）和第二输出端（17），第三输入端（15）电连接至第一光敏电阻（6）和第二光敏电阻（30）之间，第四输入端（16）电连接至第二电阻（8）和第三电阻（9）之间；

控制器（18），具有第一输入引脚（19）和第二输入引脚（20），第一输入引脚（19）电连接于第一输出端（13），第二输入引脚（20）电连接于第二输出端（17），控制器（18）电连接有一开关控制电路（34），开关控制电路（34）电连接于位移驱动机构，所述控制器（18）用于根据第一输入引脚（19）和第二输入引脚（20）输入的电平高低，使开关控制电路（34）控制位移驱动机构（1）驱动补光灯（2）开启向第一光敏电阻（6）移动，或开启向第二光敏电阻（30）的移动，或停止移动。

3.如权利要求2所述一种大棚内追随增强补光系统，其特征在于：所述第二电阻（8）和/或第三电阻（9）为阻值可调的可变电阻。

4.如权利要求2所述一种大棚内追随增强补光系统，其特征在于：所述第二电阻（8）和第三电阻（9）的阻值之和等于第一电阻（7）的阻值。

5.如权利要求4所述一种大棚内追随增强补光系统，其特征在于：所述开关控制电路（34）上设置有第一常开继电器（21）、第二常开继电器（22）和常闭继电器（23）；所述第一常开继电器（21）用于在上电闭合时，开启位移驱动机构（1）驱动补光灯（2）向第一光敏电阻（6）移动；所述第二常开继电器（22）用于在上电闭合时，开启位移驱动机构（1）驱动补光灯（2）向第二光敏电阻（30）移动；所述常闭继电器（23）用于在上电断开时，断开位移驱动机构（1）的供电连接；

所述控制器（18）具有第一输出引脚（24）、第二输出引脚（25）和第三输出引脚（26），第一输出引脚（24）电连接第一常开继电器（21），第二输出引脚（25）电连接第二常开继电器（22），第三输出引脚（26）电连接常闭继电器（23），所述控制器（18）用于根据第一输入引脚（19）和第二输入引脚（20）输入的电平高低，控制第一输出引脚（24）、第二输出引脚（25）和第三输出引脚（26）输出高电平或低电平。

6.如权利要求4所述一种大棚内追随增强补光系统，其特征在于：所述位移驱动机构（1）包括第一电机（27）、第一丝杆（28）和滑动座（29），第一电机（27）连接并驱动第一丝杆（28）旋转，第一丝杆（28）的延伸方向与第一光敏电阻（6）和第二光敏电阻（30）的连线平行，滑动座（29）沿第一丝杆（28）延伸方向滑动设置，并螺纹配合在第一丝杆（28）上，以在第一丝杆（28）的旋转带动下进行滑动，所述补光灯（2）安装在所述滑动座（29）上，所述控制器（18）用于根据第一输入引脚（19）和第二输入引脚（20）输入的电平高低，使开关控制电路（34）控制第一电机（27）正转、反转或停止，以分别驱动补光灯（2）向第一光敏电阻（6）移动，或向第二光敏电阻（30）移动，或停止移动。

7.如权利要求1所述一种大棚内追随增强补光系统，其特征在于：所述补光灯（2）通过一亮度控制电路（35）供电，所述亮度控制电路（35）使补光灯（2）的发光亮度与环境亮度呈反相关。

8.一种大棚内追随增强补光方法，其特征在于：应用如权利要求5所述的一种大棚内追随增强补光系统，并包括以下步骤：

情况1，在第一光敏电阻（6）受到的光照强度小于第二光敏电阻（30）受到的光照强度，使第一比较器（10）上，第一输入端（11）的电势小于第二输入端（12）的电势，第一输出端（13）输出高电平，第二比较器（14）上，第三输入端（15）的电势大于第四输入端（16）的电势，第二输出端（17）输出低电平时，控制器（18）使第三输出引脚（26）输出高电平，以使常闭继电器（23）断开；

情况2，在第一光敏电阻（6）受到的光照强度小于第二光敏电阻（30）受到的光照强度，使第一比较器（10）上，第一输入端（11）的电势小于第二输入端（12）的电势，第一输出端（13）输出高电平，第二比较器（14）上，第三输入端（15）的电势小于第四输入端（16）的电势，第二输出端（17）输出高电平时，控制器（18）使第一输出引脚（24）输出高电平，以使第一常开继电器（21）闭合，使补光灯（2）向第一光敏电阻（6）移动，直至回到情况1；

情况3，在第一光敏电阻（6）受到的光照强度大于第二光敏电阻（30）受到的光照强度，使第一比较器（10）上，第一输入端（11）的电势大于第二输入端（12）的电势，第一输出端（13）输出低电平，第二比较器（14）上，第三输入端（15）的电势大于第四输入端（16）的电势，第二输出端（17）输出低电平时，控制器（18）使第二输出引脚（25）输出高电平，以使第二常开继电器（22）闭合，使补光灯（2）向第二光敏电阻（30）移动，直至回到情况1。