CN208211121U - 基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱 - Google Patents

基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱 Download PDF

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贾鹤鸣
赵国强
郎春博
胡帅
冯连辉
李金夺
彭晓旭
朱柏卓
张森
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Abstract

基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱，涉及植物的人工培养技术领域。本实用新型是为了解决现有植物培养箱，光能利用率低，植物根系不能够充分吸收营养液，并且脱落的枯根会污染营养液的问题。LED灯板上的n个LED灯与透镜板上的n个涅菲尔透镜一一正对；定植板盖合在雾培箱的顶部开口处，培养液和过滤筐位于雾培箱内部，过滤筐的底部高于培养液液面，超声波雾化器的喷雾端口从过滤筐的底部伸入至过滤筐中，并用于将培养液雾化并喷散在过滤筐内部，透明培养箱放置在雾培机构的顶部，给光机构放置在透明培养箱的上部，LED灯发出的光经过涅菲尔透镜照射在定植板所栽种的植物上，且植物的根系不与培养液接触。

Description

基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱
技术领域
本实用新型属于植物的人工培养技术领域。
背景技术
在植物的人工培养领域中，植物培养箱是一种几乎不受自然条件制约且能够给植物生长提供所需的光照、温度、湿度、二氧化碳等生长环境的全新生产工具。
现有的植物培养箱以LED为光源的，一般是在箱顶的灯板上安装有LED阵列。由于单个LED有着150°至120°照射角，这使得LED阵列发出的光线往往向四周发散，布满培养箱的整个空间，无法集中于植物上，从而导致光能的浪费。在植物植株比较小时这种浪费尤其严重。
同时，为了植物更好的吸收营养成分，现有植物培养箱多采用无土栽培方式。在栽培过程中，依靠浸泡于营养液中的植物根系来吸收营养。为了防止根系长期浸于液体中腐烂，同时也为了让植物根系能够与空气充分接触，在实际操作时，仅将根系的一半浸没在营养液中，这会导致营养吸收不够全面，不能够达到理想的培养状态。而且，在植物生长过程中，部分老根会干枯掉落至营养液中，长时间后会腐烂，进而污染营养液。
实用新型内容
本实用新型是为了解决现有植物培养箱，光能利用率低，植物根系不能够充分吸收营养液，并且脱落的枯根会污染营养液的问题，现提供基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱。
基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱，包括：雾培机构、给光机构和透明培养箱；
雾培机构包括：定植板、雾培箱、过滤筐和超声波雾化器，给光机构包括：LED灯板和透镜板；
LED灯板上嵌有n个LED灯，透镜板位于LED灯板下方，透镜板上设有n个涅菲尔透镜，n个LED灯分别与n个涅菲尔透镜一一正对，n为正整数；
雾培箱为顶部开口的长方体结构，用于栽种植物的定植板盖合在雾培箱的顶部开口处，雾培箱内装有培养液，超声波雾化器位于雾培箱内部，过滤筐位于雾培箱内部，过滤筐的形状与雾培箱内壁相适应，过滤筐的底部高于培养液液面，超声波雾化器的喷雾端口从过滤筐的底部伸入至过滤筐中，并用于将培养液雾化并喷散在过滤筐内部，
透明培养箱为上、下开口的长方体结构，透明培养箱放置在雾培机构的顶部，植物的叶片位于透明培养箱内部，给光机构放置在透明培养箱的上部，
定植板上的植物种植孔为n个，n个植物种植孔分别与n个涅菲尔透镜一一正对，LED灯发出的光经过涅菲尔透镜形成光斑，该光斑能够直接照射在定植板所栽种的植物上，且植物的根系不与培养液接触。
雾培箱顶部开口的边缘设有“L”形的台阶，过滤筐的顶部开口向外延伸出外檐，过滤筐通过其外檐放置在“L”形的台阶上。
本实用新型的有益效果：
本实用新型基于菲涅尔聚光透镜原理，通过聚集LED光形成光斑，对植物进行精准照明，从而不仅提高光能利用率，还达到了节能的作用。采用超声波雾化器对营养液气雾化，并喷射在植物根系中为植物根系提供所需营养。从而增大植物根系与营养液的接触面积，又能够使植物根系充分与氧气接触。同时，雾化后的营养液颗粒较小，更加利于根系吸收。采用了采用过滤筐将植物根系与培养液分隔开，阻止干枯的根系掉落到培养液中，防止培养液变质。
附图说明
图1为本实用新型的半透视立体结构图；
图2为雾培机构的剖视图；
图3为图2中A处放大图。
具体实施方式
本实施方式所述的基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱，如图1所示包括：雾培机构1、透明培养箱6和给光机构2，透明培养箱6置于雾培机构1上方，给光机构2置于透明培养箱6上方，雾培机构1上种植有植物3，给光机构2用于为植物3提供光源，雾培机构1用于为植物3提供所需培养液5。
雾培机构1包括：定植板13、雾培箱14、过滤筐15、超声波雾化器4、温湿度传感器、PH值传感器、EC值传感器、制冷器和加热器；
如图2所示，雾培箱14为顶部开口的长方体结构，用于栽种植物3的定植板13盖合在雾培箱14的顶部开口处，雾培箱14内装有培养液5，超声波雾化器4位于雾培箱14内部，过滤筐15位于雾培箱14内部，雾培箱14顶部开口的边缘设有“L”形的台阶，过滤筐15的顶部开口向外延伸出外檐151，过滤筐15通过其外檐151放置在“L”形的台阶上，过滤筐15的形状与雾培箱14内壁相适应，过滤筐15的底部高于培养液5液面，超声波雾化器4的喷雾端口从过滤筐15的底部伸入至过滤筐15中，并用于将培养液5雾化并喷散在过滤筐15内部。
透明培养箱6为上、下开口的长方体结构，透明培养箱6放置在雾培机构1的顶部，植物3的叶片位于透明培养箱6内部，给光机构2放置在透明培养箱6的上部。
给光机构2包括：LED灯板和透镜板，透镜板位于LED灯板下方，透镜板与LED灯板之间通过连接柱固定连接，LED灯板上嵌有n个LED灯21，透镜板上设有n个涅菲尔透镜22，n个LED灯21分别与n个涅菲尔透镜22一一正对，n个涅菲尔透镜22与透镜板为可拆卸连接。
定植板13上的植物种植孔为n个，n个植物种植孔分别与n个涅菲尔透镜22一一正对，植物3通过定植筐11固定在种植孔处，LED灯21发出的光经过涅菲尔透镜22形成光斑，该光斑能够直接照射在定植板13所栽种的植物3上，且植物3的根系不与培养液5接触。
本实施方式在应用时，基于菲涅尔聚光透镜原理，通过聚集LED光形成光斑23，对植物进行精准照明。由于相同LED输出功率下光线聚集起来形成的光斑能量一定比散射照明的能量高，因此本实施方式就能够通过减少LED灯的输出功率将光强控制在适合植物生长的范围内，从而不仅提高光能利用率，还达到了节能的作用。
采用超声波雾化器对营养液气雾化，并喷射在植物根系中为植物根系提供所需营养。从而增大植物根系与营养液的接触面积，进而全面吸收营养，又能够使植物根系充分与氧气接触，防止根系长期浸泡腐烂。同时，雾化后的营养液颗粒较小，更加利于根系吸收。而未吸收的营养液回落到箱体14底部，重新通过雾化器再次雾化，提高利用率。
采用过滤筐15置于雾培箱14内部，将植物根系与雾培箱14底部的培养液5分隔开，阻止干枯的根系掉落到培养液5中，防止培养液变质。同时，过滤筐15能够整体从雾培箱14内部提取出来，便于清洁。
温湿度传感器用于检测植物3的根系所处环境的温湿度，PH值传感器和EC值传感器分别用于检测培养液5的PH值和EC值，制冷器用于降低植物3的根系所处环境的温度，加热器用于提高植物3的根系所处环境的温度。箱体14内部设有风扇，箱体14侧壁上方开有通风窗，当箱体14内部湿度较大、温度稍高或温度稍低时，同时打开通风窗与风扇，使得箱体14内部空气得到流通，升高或降低内部温度。当根系所处环境的温度过高或过低时，外界空气不足以调整内部温度时，可采用制冷器或加热器适应调整内部温度。
透明培养箱6的侧壁上设有刻度61，能够便于观察植物的生长高度，或者便于调整给光机构2的高低。定植板13上设有两个提手12，便于将定植板13从雾培箱14中提取出来。
本实施方式在应用时，利用泵将外部的营养液泵入箱体14内部，且泵的出液口处设有流量阀，实时调整补液流量，防止箱体内部液体过多。

Claims (6)

1.基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱，其特征在于，包括：雾培机构(1)、给光机构(2)和透明培养箱(6)；
雾培机构(1)包括：定植板(13)、雾培箱(14)、过滤筐(15)和超声波雾化器(4)，给光机构(2)包括：LED灯板和透镜板；
LED灯板上嵌有n个LED灯(21)，透镜板位于LED灯板下方，透镜板上设有n个涅菲尔透镜(22)，n个LED灯(21)分别与n个涅菲尔透镜(22)一一正对，n为正整数；
雾培箱(14)为顶部开口的长方体结构，用于栽种植物(3)的定植板(13)盖合在雾培箱(14)的顶部开口处，雾培箱(14)内装有培养液(5)，超声波雾化器(4)位于雾培箱(14)内部，过滤筐(15)位于雾培箱(14)内部，过滤筐(15)的形状与雾培箱(14)内壁相适应，过滤筐(15)的底部高于培养液(5)液面，超声波雾化器(4)的喷雾端口从过滤筐(15)的底部伸入至过滤筐(15)中，并用于将培养液(5)雾化并喷散在过滤筐(15)内部，
透明培养箱(6)为上、下开口的长方体结构，透明培养箱(6)放置在雾培机构(1)的顶部，植物(3)的叶片位于透明培养箱(6)内部，给光机构(2)放置在透明培养箱(6)的上部，
定植板(13)上的植物种植孔为n个，n个植物种植孔分别与n个涅菲尔透镜(22)一一正对，LED灯(21)发出的光经过涅菲尔透镜(22)形成光斑(23)，该光斑(23)能够直接照射在定植板(13)所栽种的植物(3)上，且植物(3)的根系不与培养液(5)接触。
2.根据权利要求1所述的基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱，其特征在于，雾培箱(14)顶部开口的边缘设有“L”形的台阶，过滤筐(15)的顶部开口向外延伸出外檐(151)，过滤筐(15)通过其外檐(151)放置在“L”形的台阶上。
3.根据权利要求1所述的基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱，其特征在于，还包括温湿度传感器、PH值传感器、EC值传感器、制冷器和加热器；
温湿度传感器用于检测植物(3)的根系所处环境的温湿度，
PH值传感器和EC值传感器分别用于检测培养液(5)的PH值和EC值，
制冷器用于降低植物(3)的根系所处环境的温度，
加热器用于提高植物(3)的根系所处环境的温度。
4.根据权利要求1或2所述的基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱，其特征在于，雾培箱(14)内部设有风扇，雾培箱(14)侧壁上方开有通风窗。
5.根据权利要求1所述的基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱，其特征在于，定植板(13)上设有两个提手(12)。
6.根据权利要求1所述的基于菲涅尔透镜和超声波雾化的植物培养箱，其特征在于，透明培养箱(6)的侧壁上设有刻度(61)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109673501A (zh) * 2019-01-31 2019-04-26 湖南农业大学 一种超声波智能气雾栽培装置
CN109937734A (zh) * 2019-04-15 2019-06-28 镇江光禾时代科技有限公司 一种智能植物生长照明装置及其工作方法
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CN113575401A (zh) * 2021-07-13 2021-11-02 满芝玲 一种生物医药用植物培养装置

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