CN204362638U

CN204362638U - 一种对滤光片进行调节用于培育植物的装置

Info

Publication number: CN204362638U
Application number: CN201420729363.4U
Authority: CN
Inventors: 冯利; 徐永
Original assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Current assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date: 2014-11-29
Filing date: 2014-11-29
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2024-11-29

Abstract

本实用新型涉一种对滤光片进行调节用于培育植物的装置，包括矩形框架、夹持器、支架、底座和滤光片；支架一端固定在所述底座上，另一端通过第一电机的转动轴与夹持器连接，用于旋转夹持器；夹持器的两个夹持端夹持矩形框架，一夹持端通过第二电机的转动轴与矩形框架一侧边框连接，另一夹持端铰接在矩形框架的另一侧边框；第二电机用于旋转矩形框架；滤光片设置在所述矩形框架上。本实用新型通过采集植物光合作用所需要的最敏感、最佳的自然光波段、过滤掉光合作用吸收率极少或对植物生长有害的光波段来栽培植物，使植物在光合作用的最佳波段下自然生长，特别适合于植物生长和植物光合特性的研究。

Description

一种对滤光片进行调节用于培育植物的装置

技术领域

本实用新型涉及植物栽培领域，特别是一种对滤光片进行调节用于培育植物的装置。

背景技术

光照是植物生命活动的能量源泉，又是某些植物完成生命周期的重要因素。光合作用是绿色植物吸收太阳光的能量，通过CO2和水，制造出有机物并释放氧的过程，是植物生长的基础。从光谱上看，太阳光谱是个连续光谱。现有研究表明，植物并不是对所有波长的太阳光都均匀吸收，而是有选择性的，植物的叶绿素在蓝光和红光部分有两个很强的吸收峰。而且，不同波长的光对植物生长的作用也不同，例如红光对光合器官的正常发育至关重要，它可通过抑制光合产物从叶中的输出来增加叶片的淀粉积累，蓝光则调控着叶绿素的形成、气孔的开启以及光合节律的调节等生理过程。同时，植物在不同的生长阶段所需的光照条件也不同。因此现有的研究多采用人工补光的方法来提高植物的光合作用效率已达到增产增收的目的。

早期的人工光源多是在生长室内使用大量荧光灯与少量白炽灯的组合，有时则根据不同的研究用途分别选择使用高压水银灯或氙气灯。后来又采用卤化金属灯。近年来新崛起的LED由于具有诸多优点如节能性、光谱可调性、良好的点光源性、冷光性以及良好的防潮性等，使其作为农业用灯而被看好。而且LED灯具可以对植物近距离照射和对空间的不同位置进行不同波长的逐点照射，进而实现耗能较少从而达到优于传统灯具及照射方式的补光效果。这样不仅可以实现对密集种植作物的低矮位置和对分层种植作物的按需补光，还可以实现对同一种植物的不同部位的不同种类光的补光。

目前大量的研究与应用表明现有人工补光的方法特别是LED植物生长灯在农作物栽培环境中的应用，能够显著促进农作物的发育，提高形态指标。然而在农作物补光技术的不断发展过程中，人们似乎忘记了植物进行光合作用最初依靠的还是太阳光的自然照射。目前的人工补光的技术中还没有一种针对从太阳光谱中有效地采集出植物光合作用最敏感、最佳的光波段，如400 ~ 520nm的蓝紫光以及610 ~ 720nm的红色光，来栽培植物的设计方案，以及从太阳光谱中过滤掉光合作用吸收极少并可能会抑制植物生长的黄绿光而用其它波段的光来栽培植物的技术方案。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种对滤光片进行调节用于培育植物的装置，通过采集植物光合作用所需要的最敏感、最佳的光波段、过滤掉光合作用吸收率极少的光波段来栽培植物，以克服现有技术中存在的不足，本实用新型结构简单，易于实现。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种对滤光片进行调节用于培育植物的装置，其特征在于，包括：一矩形框架、一用于夹持该矩形框架的夹持器、一可调节高度的支架、一底座和一组滤光片；所述矩形框架的外侧边框悬挂黑色幕布用以遮光；所述支架一端固定在所述底座上，另一端通过第一电机的转动轴与所述夹持器连接；所述第一电机用于旋转所述夹持器；所述夹持器通过两个夹持端夹持所述矩形框架，其中一夹持端通过第二电机的转动轴与所述矩形框架一外侧边框对应连接，另一夹持端铰接在所述矩形框架对应的另一外侧边框；所述第二电机用于旋转所述矩形框架；所述滤光片通过所述矩形框架的内侧边框设置在所述矩形框架上。

在本实用新型一实施例中，所述滤光片包括：带通滤光片、长通滤光片和高反滤光片。

在本实用新型一实施例中，还包括一控制电路；所述控制电路包括微功耗处理器、电源电路、第一驱动电路和第二驱动电路；且所述第一驱动电路一端与所述微功耗处理器相连，另一端与所述第一电机相连；所述第二驱动电路一端与所述微功耗处理器相连，另一端与所述第二电机相连；所述电源电路分别与所述微功耗处理器、所述第一驱动电路和所述第二驱动电路相连，用于给所述微功耗处理器、所述第一驱动电路和所述第二驱动电路供电。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型根据植物培育具体需求，通过设置不同类型的滤光片，从太阳光谱中采集出植物光合作用所需要的最敏感、最佳的自然光波段，以及从太阳光谱中过滤掉光合作用吸收率极少或对植物生长有害的自然光波段而用其它波段的光来栽培植物，通过滤光片采集到最有利于植物生长自然光波段，使植物在光合作用吸收率高的自然光照下生长，能较精确地研究植物的生长特性，特别适合于植物生长和植物光合特性的研究。此外，本实用新型还实现了实时的调整滤光片的位置，使太阳光垂直的照射到滤光片上，以保证太阳光能较均匀地照到整个植物的叶片上，使植物具有足够的光照面积。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中440nm带通滤光片透过率曲线图。

图3是本实用新型中610nm长通滤光片透过率曲线图。

图4是本实用新型中530nm高反滤光片透过率曲线图。

图5是本实用新型中控制电路的电路原理图。

图6是本实用新型一实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

本实用新型提供了一种对滤光片进行调节用于培育植物的装置，如图1所示，其特征在于，包括：一矩形框架1、一用于夹持该矩形框架的夹持器2、一可调节高度的支架3、一底座4和一组滤光片7；所述矩形框架1的外侧边框悬挂黑色幕布用以遮光；所述支架3一端固定在所述底座4上，另一端通过第一电机5的转动轴与所述夹持器2连接；所述第一电机5用于旋转所述夹持器2；所述夹持器2通过两个夹持端夹持所述矩形框架1，其中一夹持端通过第二电机6的转动轴与所述矩形框架1一外侧边框对应连接，另一夹持端铰接在所述矩形框架1对应的另一外侧边框；所述第二电机6用于旋转所述矩形框架；所述滤光片7通过所述矩形框架1的内侧边框设置在所述矩形框架1上。

在本施例中，所述滤光片7包括：带通滤光片、长通滤光片和高反滤光片，用于从太阳光谱中采集出植物光合作用最敏感、最佳的光波段为400nm ~ 520nm的蓝紫光以及610 nm~ 720nm的红色光或者过滤掉在植物光合作用吸收极少并可能会抑制植物生长的光波段为490nm~590nm的黄绿光，而用其它波段的光来培养植物。

进一步地，为了从太阳光谱中采集出植物光合作用最敏感、最佳的光波段为400nm ~ 520nm的蓝紫光，如图2所示，采用440nm带通滤光片，该滤光片根据使用要求，在厚度为4mm的K9玻璃基片上镀制光学薄膜；其相关技术指标：通带区400-480nm，通带平均透过率>90%，其余波段截止，截止带平均透过率<0.1%。

进一步地，为了从太阳光谱中采集出植物光合作用最敏感、最佳的光波段为610 ~ 720nm的红色光，如图3所示，采用610nm长通滤光片，该滤光片根据使用要求，在厚度为4mm的K9玻璃基片上镀制光学薄膜；其相关技术指标：通带区625nm-1100nm，通带平均透过率>90%，其余波段截止，截止带平均透过率<0.1%。

进一步地，为了从太阳光谱中过滤掉在植物光合作用吸收极少并可能会抑制植物生长的光波段为490~590的黄绿光，用其它波段的光来培养植物，如图4所示，采用530nm高反滤光片，该滤光片根据使用要求，在厚度为4mm的K9玻璃基片上镀制光学薄膜；其相关技术指标：截止带490-590nm，截止带平均透过率<0.1%；400nn-460nm波段高透，平均透过率>90%；630nm-800nm波段高透，平均透过率>90%。

此外，在本实施例中，为了使滤光片采集到对应所需光照射植物的同时，能够使太阳光较均匀地照到整个植物的叶片上，在受到滤光片制作工艺限制的同时，又保证植物具有足够的光照面积，单个滤光片的大小可定为20*20cm，厚度为4.0mm；且根据植物培育的具体需要，也可将多个不同类型的滤光片组合起来使用。

为了让本领域技术人员更加了解本实用新型装置，以下结合本实用新型装置的使用方法以及相关控制软件进行说明，需要特别说明的是该过程涉及的使用方法以及相关控制软件不是本实用新型的保护客体，本实用新型仅保护装置的结构及连接关系。

在本实施例中，还包括一控制电路，如图5所示；所述控制电路包括微功耗处理器电路、电源电路、第一驱动电路和第二驱动电路；且所述第一驱动电路一端与所述微功耗处理器电路相连，另一端与所述第一电机相连；所述第二驱动电路一端与所述微功耗处理器电路相连，另一端与所述第二电机相连；所述电源电路分别与所述微功耗处理器电路、所述第一驱动电路和所述第二驱动电路相连，用于给所述微功耗处理器电路、所述第一驱动电路和所述第二驱动电路供电。

在使用时，根据植物培育的具体要求，选择合适的滤光片7安装在矩形框架上；手动调整支架3的高度和矩形框架1，夹持器2的初始相对位置，使太阳光均匀地照到整个植物的叶片上；具体的，在本实施例中，将早上6点设置为初始时刻，并将矩形框架1和夹持器2长边角度设置为60°左右，如图6所示，且根据植物培育的具体需求预先对控制电路进行设定后，从早上6点开始，通过夹持器2上的第二电机6，每间隔1h，矩形框架1逆时针旋转10°，持续旋转12h到晚上6点后停止旋转，矩形框架1所夹持器2长边角度和初始位置相差120°，为反向60°；等待2h后，通过支架3上的第一电机5将夹持器2旋转180°，恢复到初始位置。通过该方式，实现了实时的调整滤光片的位置，既可以使控制电路较为简单，又能确保太阳光近似垂直的照射到滤光片上，从而使太阳光能较均匀地照到整个植物的叶片，以选取适合植物培育的光波段或滤去不适合植物培育的光波段。

此外，微功耗处理器电路可通过实时采样检测第一驱动电路和第二驱动电路的电压和电流信号，判断可选装的部件如夹持器2和矩形框架1，是否被障碍物卡住；若检测的对应的电压和电流不处于预设电压和电流的范围内，微功耗处理电路可通过第一驱动电路和第二驱动电路及时停止第一电机5和第二电机6，以保证整个装置的安全性和稳定性。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种对滤光片进行调节用于培育植物的装置，其特征在于，包括：一矩形框架、一用于夹持该矩形框架的夹持器、一可调节高度的支架、一底座和一组滤光片；所述矩形框架的外侧边框悬挂黑色幕布用以遮光；所述支架一端固定在所述底座上，另一端通过第一电机的转动轴与所述夹持器连接；所述第一电机用于旋转所述夹持器；所述夹持器通过两个夹持端夹持所述矩形框架，其中一夹持端通过第二电机的转动轴与所述矩形框架一外侧边框对应连接，另一夹持端铰接在所述矩形框架对应的另一外侧边框；所述第二电机用于旋转所述矩形框架；所述滤光片通过所述矩形框架的内侧边框设置在所述矩形框架上。

2.根据权利要求1所述的一种对滤光片进行调节用于培育植物的装置，其特征在于：所述滤光片包括：带通滤光片、长通滤光片和高反滤光片。

3.根据权利要求1所述的一种对滤光片进行调节用于培育植物的装置，其特征在于，还包括一控制电路；所述控制电路包括微功耗处理器、电源电路、第一驱动电路和第二驱动电路；且所述第一驱动电路一端与所述微功耗处理器相连，另一端与所述第一电机相连；所述第二驱动电路一端与所述微功耗处理器相连，另一端与所述第二电机相连；所述电源电路分别与所述微功耗处理器、所述第一驱动电路和所述第二驱动电路相连，用于给所述微功耗处理器、所述第一驱动电路和所述第二驱动电路供电。