CN203444354U

CN203444354U - 一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统

Info

Publication number: CN203444354U
Application number: CN201320543321.7U
Authority: CN
Inventors: 王�琦; 陈哲华; 李春涛
Original assignee: Shaanxi Xutian Optoelectronic Agricultural Technology Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Xutian Optoelectronic Agricultural Technology Co Ltd
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2023-09-02

Abstract

本实用新型属于植物工厂二氧化碳浓度控制技术领域，公开了一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统。该适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，包括：二氧化碳气瓶、三通电磁阀、调速气泵、可编程逻辑控制器、培养箱，培养箱的一个侧壁上穿有管路；管路依次通过调速气泵、三通电磁阀连接二氧化碳气瓶；培养箱的内部底面固定有第一二氧化碳浓度检测仪，培养箱的内部顶面固定有第二二氧化碳浓度检测仪；第一二氧化碳浓度检测仪电连接第一模数转换器的输入端，第二二氧化碳浓度检测仪电连接第二模数转换器的输入端，可编程逻辑控制器的输入端分别电连接第一模数转换器、第二模数转换器、调速气泵和三通电磁阀。

Description

一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统

技术领域

本实用新型属于植物工厂二氧化碳浓度控制技术领域，特别涉及一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统。

背景技术

通常，植物进行光合作用时要消耗二氧化碳，二氧化碳的浓度是植物生长的关键因素之一。如果要利用植物培养箱对植物进行培育，那么植物培养箱内就必须有光照和一定浓度的二氧化碳，但是，目前缺乏植物培养箱的二氧化碳控制方法和装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统。本实用新型能够使植物培养箱内的二氧化碳浓度保持在设定的范围之内，使植物在进行光合作用时得到充足的二氧化碳供应，有利于植物的生长。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现。

一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，包括：二氧化碳气瓶、三通电磁阀、调速气泵、第一模数转换器、第二模数转换器、可编程逻辑控制器、长方体形状的培养箱，所述培养箱的一个侧壁上穿有管路，所述管路通过所述侧壁伸入至培养箱的内部，所述管路的穿入点至培养箱底部的垂直高度为培养箱高度的85%；所述管路依次通过调速气泵、三通电磁阀连接二氧化碳气瓶的出口；所述培养箱的内部底面固定有第一二氧化碳浓度检测仪，所述培养箱的内部顶面固定有第二二氧化碳浓度检测仪和多个通气孔；

所述第一二氧化碳浓度检测仪电连接所述第一模数转换器的输入端，所述第二二氧化碳浓度检测仪电连接所述第二模数转换器的输入端，所述可编程逻辑控制器的输入端分别电连接第一模数转换器的输出端和第二模数转换器的输出端；所述可编程逻辑控制器分别电连接调速气泵的控制端和三通电磁阀的控制端。

本实用新型的特点和进一步改进在于：

所述适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，还包括转换型继电器、语音芯片、蓄电池、以及安装在培养箱内部顶面的多个红光LED灯，所述可编程逻辑控制器的输出端分别电连接转换型继电器的控制端和语音芯片的输入端，所述语音芯片的输出端电连接有扬声器，所述转换型继电器的辅助开关的一端分别电连接多个红光LED灯，另一端电连接蓄电池。

所述适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，还包括铰链和锁扣件，所述培养箱的正面设置有密封门，所述密封门的上端通过铰链连接培养箱的顶面，所述密封门在下端通过锁扣件连接培养箱的底面。

所述二氧化碳气瓶的出口处设置有手动阀门。

所述通气孔个数为3～5，每个通气孔的直径与管路的直径相同。

所述第一二氧化碳浓度检测仪位于所述培养箱的内部底面的中心处。

所述管路在培养箱1内部的长度为3～5cm。

所述可编程逻辑控制器电连接有按键。

本实用新型的有益效果为：本实用新型能够使植物培养箱内的二氧化碳浓度保持在设定的范围之内，使植物在进行光合作用时得到充足的二氧化碳供应，有利于植物的生长。

附图说明

图1为本实用新型的一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统的二氧化碳供给系统示意图；

图2为本实用新型的植物培养箱的内部顶面仰视示意图；

图3为本实用新型的植物培养箱的内部剖视示意图；

图4为本实用新型的一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统的电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

参照图1，为本实用新型的一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统的二氧化碳供给系统示意图。在该适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统中，主要利用培养箱1培育植物，培养箱1呈长方体形状，其尺寸可以根据待培育植物的种类来确定。培养箱1的正面（培养箱1共有六个面，分别为正面、背面、两个侧面、顶面和底面）设置有密封门3，密封门3的上端通过铰链4连接培养箱1的顶面，密封门3在下端通过锁扣件5连接培养箱1的底面。利用密封门3可以方便地取出或放入物品，例如，需要在培养箱1内放入待培育植物时，只需打开锁扣件5，即可打开密封门3。在培养箱1的内部顶面安装有多个红光LED灯6，这些红光LED灯6用于向待培育植物提供红光光源。

结合图1，在培养箱1的一个侧面上穿有管路，管路伸入至培养箱1的内部，管路伸入至培养箱1内部的长度为3cm。管路用于向培养箱1内提供二氧化碳，由于植物在光合作用时会吸收二氧化碳并放出氧气，而二氧化碳的比重超过氧气和空气，输入至培养箱1内的二氧化碳会逐渐下沉，为了便于植物吸收二氧化碳，将管路穿入点至培养箱1的底面的垂直高度设置为培养箱1的高度的85%，这样，当二氧化碳输入至培养箱1内时，二氧化碳下沉，正好便于植物吸收。植物通过光合作用产生的氧气会上浮至培养箱1的内部上部，参照图2，为本实用新型的植物培养箱的内部顶面仰视示意图；本实用新型实施例中，在培养箱1的内部顶面设置若干个通气孔12，通气孔12的直径与管路12的直径相同，通气孔12的数目可以根据植物的种类和植物的株数来确定，即：单位时间内产生的氧气越多，则设置越多的通气孔12。例如，通气孔12的数目为3。氧气会通过通气孔12排出培养箱1外，这样，根据上述过程，植物能够在不断吸收二氧化碳的同时，将氧气排出培养箱1外，从而有利于植物生长。

结合图1，管路依次通过调速气泵9、三通电磁阀13连接二氧化碳气瓶11的出口，调速气泵9在外部信号的控制下，可以用于调节管路中二氧化碳气体的流速，三通电磁阀13可以在外部信号的控制下，释放管路中的压力。三通电磁阀13为一进二出结构，当植物处于光照期时，三通电磁阀13在外部信号的控制下，使其中一个出口处于关闭状态，另一出口处于接通状态，二氧化碳通过处于接通状态的出口输送至调速气泵9中。当植物处于暗期时，三通电磁阀13的两个出口的状态发生反转，二氧化碳可以通过处于接通状态的出口排出管路之外，能够有效地释放管路中的压力。此外，也可以在二氧化碳气瓶11的出口处还设置有手动阀门10，当植物不需要进行光合作用时，只要关闭手动阀门10即可。

参照图3，为本实用新型的植物培养箱的内部剖视示意图。在植物培养箱1的内部底面中心处固定安装有第一二氧化碳浓度检测仪7，二氧化碳浓度检测仪7用于检测植物培养箱1内部底部的二氧化碳浓度。结合图2，在植物培养箱1的内部顶面固定有第二二氧化碳浓度检测仪8，第二二氧化碳浓度检测仪8用于检测植物培养箱1内部顶部的二氧化碳浓度。

参照图4，为本实用新型的一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统的电路连接示意图。第一二氧化碳浓度检测仪7电连接第一模数转换器的输入端（例如，第一二氧化碳浓度检测仪7的RS485通讯接口电连接第一模数转换器的输入端），第一模数转换器的输出端电连接可编程逻辑控制器的输入端。第一二氧化碳浓度检测仪7将采集到的模拟信号发送至第一模数转换器中，第一模数转换器对该模拟信号进行模数转换，并将转换后的数字信号发送至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器根据该数字信号计算得出植物培养箱1内部底部的二氧化碳浓度。第二二氧化碳浓度检测仪8电连接第二模数转换器的输入端（例如，第二二氧化碳浓度检测仪8的RS485通讯接口电连接第二模数转换器的输入端），第二模数转换器的输出端电连接可编程逻辑控制器的输入端。第二二氧化碳浓度检测仪8将采集到的模拟信号发送至第二模数转换器中，第二模数转换器对该模拟信号进行模数转换，并将转换后的数字信号发送至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器根据该数字信号计算得出植物培养箱1内部顶部的二氧化碳浓度。可编程逻辑控制器还电连接有按键，可以通过按键事先向可编程逻辑控制器输入植物培养箱1内部底部的二氧化碳浓度下限（例如800ppm）、植物培养箱1内部底部的二氧化碳浓度上限（例如1000ppm）、植物培养箱1内部顶部的二氧化碳浓度上限（例如500ppm）。可编程逻辑控制器设置有模拟量输出端口和数字量输出端口，其中，模拟量输出端口电连接调速气泵9的控制端，数字量输出端口电连接三通电磁阀的控制端。可编程逻辑控制器通过模拟量输出端口向调速气泵9发送PWM（脉冲宽度调制）信号，从而控制调速气泵9的工作状态。本实用新型实施例中，在植物培养箱1的底面设置有一个穿线孔（未画出），第一二氧化碳浓度检测仪7的外接导线穿过该穿线孔后连接第一模数转换器。在植物培养箱1的顶面设置有多个穿线孔（未画出），第二二氧化碳浓度检测仪8的外接导线在穿过对应的穿线孔后连接第二模数转换器。多个红光LED灯6的外接导线可以穿过对应的穿线孔。

本实用新型实施例中，当植物培养箱1内部底部的二氧化碳浓度小于植物培养箱1内部底部的二氧化碳浓度下限时，可编程逻辑控制器通过模拟量输出端口向调速气泵9发送对应的PWM信号，调速气泵9接收到该PWM信号，控制增大管路中的二氧化碳流速，从而可以提高植物培养箱1的二氧化碳浓度。当植物培养箱1内部底部的二氧化碳浓度大于植物培养箱1内部底部的二氧化碳浓度上限，且大于植物培养箱1内部顶部的二氧化碳浓度上限时，由于植物处在植物培养箱1的底部和顶部之间，而且二氧化碳的比重比氧气大，所以，此时植物培养箱1内出现了大量的剩余的二氧化碳，这些二氧化碳不能够被植物充分利用，造成了二氧化碳的浪费。因而，在此时，可编程逻辑控制器通过模拟量输出端口向调速气泵9发送对应的PWM信号，调速气泵9接收到该PWM信号，控制减小管路中的二氧化碳流速，从而可以避免二氧化碳的浪费。

由于植物在被光照射时，会消耗二氧化碳并进行光合作用。当植物不被光照射时（处于暗期），会进行呼吸作用（消耗氧气产生二氧化碳）。因而，根据此，本实用新型还设置了光照和二氧化碳的综合控制系统，结合图4，可编程逻辑控制器的数字量输出端电连接转换型继电器的控制端，转换型继电器的辅助开关的一端分别电连接多个红光LED灯6，另一端电连接蓄电池。本实用新型实施例中，按键可以事先向可编程逻辑控制器输入待培育植物的光照期或暗期，可编程逻辑控制器根据待培育植物的光照期或暗期，在对应的时间内向转换型继电器发送控制信号，切换转换型继电器的工作状态；转换型继电器的工作状态发生变化时，其辅助开关由“接通状态”变为“断开状态”，或者由“断开状态”变为“接通状态”。这样红光LED灯6的状态（发光与不发光）也会发生变化。当可编程逻辑控制器向转换型继电器发送控制信号，使转换型继电器的辅助开关由“接通状态”变为“断开状态”时，可编程逻辑控制器同时向三通电磁阀发送对应的控制信号，使三通电磁阀切换其工作状态，管路中的二氧化碳通过三通电磁阀的一个出口向管路外排出。这样，当植物接收不到光照时，自动切断植物培养箱1的二氧化碳供应，通气孔3可以为植物培养箱1输入空气，满足植物的呼吸作用需要。当可编程逻辑控制器向转换型继电器发送控制信号，使转换型继电器的辅助开关由“断开状态”变为“接通状态”时，可编程逻辑控制器同时向三通电磁阀发送对应的控制信号，使三通电磁阀切换其工作状态，管路中的二氧化碳通过三通电磁阀的一个出口输送至可调气泵9。这样，当植物刚接收到光照时，可以自动为植物培养箱1提供二氧化碳，从而满足植物的光合作用需求。

本实用新型实施例中，还可已设置语音芯片和扬声器，结合图4，可编程逻辑控制器的输出端分别电连接语音芯片的输入端，语音芯片的输出端电连接有扬声器。语音芯片的型号为ISD1420。当可编程逻辑控制器向转换型继电器发送控制信号，使转换型继电器的辅助开关由“接通状态”变为“断开状态”时，可编程逻辑控制器向语音芯片发送对应的语音控制信号，语音芯片控制扬声器发出提示声，工作人员在停到提示声后，可以关闭手动阀门10，植物培养箱1的二氧化碳供应，同时避免造成二氧化碳浪费；此时，为了便于植物培养箱1的通风，可以将植物培养箱1放置在黑暗的室内，同时打开密封门3，增加植物培养箱1与外界的空气流动。当可编程逻辑控制器向转换型继电器发送控制信号，使转换型继电器的辅助开关由“断开状态”变为“接通状态”时，可编程逻辑控制器向语音芯片发送对应的语音控制信号，语音芯片控制扬声器发出提示声，工作人员在停到提示声后，可以打开手动阀门10，恢复植物培养箱1的二氧化碳供应；与此同时，将密封门3关闭。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，其特征在于，包括：二氧化碳气瓶（11）、三通电磁阀（13）、调速气泵（9）、第一模数转换器、第二模数转换器、可编程逻辑控制器、长方体形状的培养箱（1），所述培养箱（1）的一个侧壁上穿有管路，所述管路通过所述侧壁伸入至培养箱（1）的内部，所述管路的穿入点至培养箱（1）底部的垂直高度为培养箱（1）高度的85%；所述管路依次通过调速气泵（9）、三通电磁阀（13）连接二氧化碳气瓶（11）的出口；所述培养箱（1）的内部底面固定有第一二氧化碳浓度检测仪（7），所述培养箱（1）的内部顶面固定有第二二氧化碳浓度检测仪（8）和多个通气孔（12）；

所述第一二氧化碳浓度检测仪（7）电连接所述第一模数转换器的输入端，所述第二二氧化碳浓度检测仪（8）电连接所述第二模数转换器的输入端，所述可编程逻辑控制器的输入端分别电连接第一模数转换器的输出端和第二模数转换器的输出端；所述可编程逻辑控制器分别电连接调速气泵（9）的控制端和三通电磁阀（13）的控制端。

2.如权利要求1所述的一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，其特征在于，还包括转换型继电器、语音芯片、蓄电池、以及安装在培养箱（1）内部顶面的多个红光LED灯（6），所述可编程逻辑控制器的输出端分别电连接转换型继电器的控制端和语音芯片的输入端，所述语音芯片的输出端电连接有扬声器，所述转换型继电器的辅助开关的一端分别电连接多个红光LED灯（6），另一端电连接蓄电池。

3.如权利要求2所述的一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，其特征在于，还包括铰链（4）和锁扣件（5），所述培养箱（1）的正面设置有密封门（3），所述密封门（3）的上端通过铰链（4）连接培养箱（1）的顶面，所述密封门（3）在下端通过锁扣件（5）连接培养箱（1）的底面。

4.如权利要求2所述的一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，其特征在于，所述二氧化碳气瓶（11）的出口处设置有手动阀门（10）。

5.如权利要求1所述的一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，其特征在于，所述通气孔（12）个数为3～5，每个通气孔（12）的直径与管路的直径相同。

6.如权利要求1所述的一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，其特征在于，所述第一二氧化碳浓度检测仪（7）位于所述培养箱（1）的内部底面的中心处。

7.如权利要求1所述的一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，所述管路在培养箱1内部的长度为3～5cm。

8.如权利要求1所述的一种适用于植物培养箱的二氧化碳浓度控制系统，所述可编程逻辑控制器电连接有按键。