CN208242510U - 一种光对比培养式植物培养箱 - Google Patents

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鲍小丽
贾鹤鸣
邢致恺
彭晓旭
李金夺
朱柏卓
张森
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Abstract

一种光对比培养式植物培养箱，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，光能利用率低且不能够充分吸收营养液的问题。LED灯板上的n个LED灯呈环形均匀排布，透镜板上的n个涅菲尔透镜分别与n个LED灯一一正对；定植板盖合在雾培箱的顶部开口处，超声波雾化器用于将培养液雾化并喷散在内部，下杆内壁设有内螺纹，上杆外圆周面设有外螺纹，上杆和下杆能够实现螺纹连接，下杆的末端与定植板的中心固连，上杆的顶端与透镜板的底部中心固连，2n个植物种植孔呈环形均匀排布，该环形与定植板同心，2n个植物种植孔排布形成的环形与n个LED灯排布形成的环形同轴，植物的根系不与培养液接触。

Description

一种光对比培养式植物培养箱
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，现有单一的植物培养箱只能模拟一种植物生长环境，需要进行不同光照对比实验时，则需要两组培养箱同时进行实验。这样不仅占用空间，还浪费资源。同时，在实验过程中，所需要的相同因素还容易存在误差。例如：根系生长环境相同而光照不同的对比试验中，两个培养箱实验时，根系生长环境很难达到一致，进而导致实验结果不准确。
实用新型内容
本实用新型是为了解决现有植物培养箱，光能利用率低且不能够充分吸收营养液的问题，现提供一种光对比培养式植物培养箱。
一种光对比培养式植物培养箱，包括：雾培机构、给光机构和连杆；
雾培机构包括：定植板、雾培箱和超声波雾化器，给光机构包括：LED灯板和透镜板；
透镜板和LED灯板均为圆板形结构，透镜板位于LED灯板下方，LED灯板上嵌有n 个LED灯，n个LED灯呈环形均匀排布，该环形与LED灯板同心，透镜板上嵌有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圆柱体结构，用于栽种植物的定植板为圆板形结构，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，超声波雾化器用于将培养液雾化并喷散在内部，
连杆包括上杆和下杆，下杆为中空结构，且内壁设有内螺纹，上杆外圆周面设有外螺纹，上杆的末端和下杆的首端能够通过外螺纹和内螺纹实现螺纹连接，下杆的末端与定植板的中心固连，上杆的顶端与透镜板的底部中心固连，
定植板上的植物种植孔为2n个，2n个植物种植孔呈环形均匀排布，该环形与定植板同心，2n个植物种植孔排布形成的环形与n个LED灯排布形成的环形同轴，两个环形的内、外直径均相同，LED灯发出的光经过涅菲尔透镜在定植板上形成光斑，植物的根系不与培养液接触。
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。并且，由于连杆具有螺纹连接的两部分，能够实现上、下部分的相对旋转，因此能够调整光斑打在不相邻的两颗植株上，而这些植株根系所处环境相同，达到对比试验的目的。
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为连杆的轴向剖面图。
具体实施方式
本实施方式所述的一种光对比培养式植物培养箱，如图1所示包括：雾培机构1、连杆6和给光机构2，雾培机构1和给光机构2通过连杆6相连雾培机构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4。
雾培机构1包括：定植板11、雾培箱12、超声波雾化器5、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12为顶部开口的圆柱体结构，用于栽种植物3的定植板11为圆板形结构，定植板11盖合在雾培箱12的顶部开口处，雾培箱12内装有培养液4，超声波雾化器5位于雾培箱12内部超声波雾化器5用于将培养液4雾化并喷散在内部。
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4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。
给光机构2包括：LED灯板和透镜板，透镜板和LED灯板均为圆板形结构，透镜板位于LED灯板下方，LED灯板上嵌有n个LED灯21，n个LED灯21呈环形均匀排布，该环形与LED灯板同心，透镜板上嵌有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与透镜板之间为可拆卸连接，n为正整数。
定植板11上的植物种植孔为2n个，2n个植物种植孔呈环形均匀排布，该环形与定植板11同心，2n个植物种植孔排布形成的环形与n个LED灯21排布形成的环形同轴，两个环形的内、外直径均相同，即：两个环形是上、下正对的布置结构，LED灯21发出的光经过涅菲尔透镜22在定植板11上形成光斑23，植物3的根系不与培养液4接触。
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。同时，菲涅尔聚光透镜具有聚光的作用，能够将散射光聚集在单一植物上，降低周边植物受此光源的干扰作用，从而达到相邻两颗植株在不同光源下进行对比试验的目的。
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雾培箱12底部，重新通过雾化器再次雾化，提高利用率。
本实施方式在应用时，由于上杆61和下杆实现螺纹连接，能够实现雾培机构1与给光机构2之间的相对旋转。又由于2n个植物种植孔排布形成的环形与n个LED灯21排布形成的环形同心且直径相同，则旋转上杆61所连接的给光机构2，调整一个涅菲尔透镜22 置于一颗植物3的正上方时，就能够使得剩余涅菲尔透镜22下方也都均正对一颗植物，而定植板11上则是每相隔一颗植物的正上方对应有一个涅菲尔透镜22。加之菲涅尔透镜的聚光作用，降低周边植物受此光源的干扰作用，从而达到相邻两颗植株在相同的根系环境、不同光源环境下进行对比试验的目的。并且由于上杆61和下杆的螺纹连接结构，还能够随着植株的成长适应性调整光斑23的位置，使光斑始终照射在植物上，并且还能够调整雾培机构1与给光机构2之间的距离，增强了植物培养箱的适用性。
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4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。雾培箱12内部设有风扇，雾培箱12侧壁上方开有通风窗，当雾培箱12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，使得雾培箱12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。
本实施方式在应用时，利用泵将外部的营养液泵入雾培箱12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 (3)

1.一种光对比培养式植物培养箱，其特征在于，包括：雾培机构(1)、给光机构(2)和连杆(6)；
雾培机构(1)包括：定植板(11)、雾培箱(12)和超声波雾化器(5)，给光机构(2)包括：LED灯板和透镜板；
透镜板和LED灯板均为圆板形结构，透镜板位于LED灯板下方，LED灯板上嵌有n个LED灯(21)，n个LED灯(21)呈环形均匀排布，该环形与LED灯板同心，透镜板上嵌有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(12)为顶部开口的圆柱体结构，用于栽种植物(3)的定植板(11)为圆板形结构，定植板(11)盖合在雾培箱(12)的顶部开口处，雾培箱(12)内装有培养液(4)，超声波雾化器(5)位于雾培箱(12)内部，超声波雾化器(5)用于将培养液(4)雾化并喷散在内部，
连杆(6)包括上杆(61)和下杆(62)，下杆(62)为中空结构，且内壁设有内螺纹(64)，上杆(61)外圆周面设有外螺纹(63)，上杆(61)的末端和下杆(62)的首端能够通过外螺纹(63)和内螺纹(64)实现螺纹连接，下杆(62)的末端与定植板(11)的中心固连，上杆(61)的顶端与透镜板的底部中心固连，
定植板(11)上的植物种植孔为2n个，2n个植物种植孔呈环形均匀排布，该环形与定植板(11)同心，2n个植物种植孔排布形成的环形与n个LED灯(21)排布形成的环形同轴，两个环形的内、外直径均相同，LED灯(21)发出的光经过涅菲尔透镜(22)在定植板(11)上形成光斑(23)，植物(3)的根系不与培养液(4)接触。
2.根据权利要求1所述的一种光对比培养式植物培养箱，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(4)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。
3.根据权利要求1或2所述的一种光对比培养式植物培养箱，其特征在于，雾培箱(12)内部设有风扇，雾培箱(12)侧壁上方开有通风窗。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116235776A (zh) * 2022-06-08 2023-06-09 中国农业科学院都市农业研究所 一种调控植物生长的种植系统

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