一種基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置，由試驗箱主體、平行極板、補光裝置、補光裝置調節(jié)裝置、通風裝置、溫濕度傳感器、光照傳感器、高壓發(fā)生器及其高壓控制器、極板間距調節(jié)裝置、放電棒和控制器組成。通過高壓發(fā)生器和平行極板對作物施加高壓靜電場進行電刺激，結合各功能裝置提供對作物生長所需的光強、溫濕度條件；對作物施加的電場強度可通過調節(jié)高壓發(fā)生器輸出到平行極板兩極板的電壓和通過極板間距調節(jié)裝置對極板間距調節(jié)兩種手段調節(jié)。本發(fā)明結構簡單、成本低、適用范圍廣，可應用于開展高壓電場作用下作物對養(yǎng)分的吸收、抗病害性能、作物生理生化指標變化等影響的動態(tài)研究。
【專利說明】一種基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置。屬于作物生產【技術領域】，專門用于對作物生產的誘導，以使作物實現(xiàn)優(yōu)質、高效、高產。
【背景技術】
[0002]氮磷鉀是作物生長發(fā)育過程中不可缺少的營養(yǎng)元素，對作物生長發(fā)育起著至關重要的作用。氮肥和磷肥是施用量最多的兩種肥料，鉀肥雖然施用量相對較少，但我國鉀資源有限，鉀肥還需要進口。然而，目前我國肥料利用率低，養(yǎng)分流失嚴重，氮、磷、鉀比例與土壤養(yǎng)分供應狀況和作物對養(yǎng)分的吸收狀況不相協(xié)調，肥料的濫施和過度施用造成巨大的經濟損失和嚴重的環(huán)境污染。作物對養(yǎng)分吸收利用率低的現(xiàn)狀已嚴重阻礙了我國農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
[0003]為提高作物對養(yǎng)分的有效利用率、減少養(yǎng)分流失、降低環(huán)境污染，需要研究調節(jié)作物對養(yǎng)分吸收的新型技術來根據作物各生育期所需養(yǎng)分規(guī)律和營養(yǎng)狀況進行實時、定量的施肥，從而作物實現(xiàn)優(yōu)質、高效、高產。作物對養(yǎng)分的有效吸收和利用的新技術是保障我國肥料產業(yè)可持續(xù)發(fā)展及實現(xiàn)作物優(yōu)質、高效、高產的有效措施。
[0004]研究表明，電場可以改變細胞膜的通透性，影響膜兩側離子濃度平衡、植物代謝以及細胞的遺傳特性。電栽培技術在某種程度上能夠促進作物生長，加快作物生長速率、增產及提高作物品質，可以提高作物的抗病蟲害能力，減少肥料和農藥的施用量。電栽培技術是今后作物栽培的重要發(fā)展方向。
[0005]專利號為201210215656.6公開了一種米用極低頻脈沖電場生產無公害芽菜的裝置與方法，該裝置包括極低頻高壓脈沖發(fā)生器、連接到該高壓發(fā)生器的一對平行銅板電極以及位于兩電極間用于放置種子的非金屬支架，采用該裝置和方法得到的經過脈沖電場處理培養(yǎng)的種子萌發(fā)迅速，幼苗鮮重和芽長等和未經脈沖電場處理的對照相比差異巨大，質量和產量都有大幅度提高。但其處理的對象為種子而不是作物幼苗。
[0006]專利(專利號為200810054536.6)公開了一種利用高壓交變電場處理番茄的方法，高壓交變電場處理可以延緩番茄的顏色變紅、硬度變軟、可溶性糖含量以及果皮葉綠素含量的下降和可滴定酸、番茄紅素含量的上升等效果。
[0007]專利(專利號為200810054536.6)公開了一種設置有高壓靜電場的水培花卉苗床，其特征是在一個苗床的底部表面上鋪設有電場負極網，電場負極網上面為營養(yǎng)液，營養(yǎng)液上面為設置有等距離孔的漂浮板，漂浮板孔內栽有水培花卉，距離苗床底部5(T80 cm的處設置了電場正極網。在該電場作用下，植物氣孔開張時間延長，促進了植物的光合作用和植物細胞中葉綠素含量a的提高，植株有明顯的增綠效應，促進了作物的快速生長。該裝置中沒有給出高壓靜電場發(fā)生裝置、缺乏補光裝置、溫濕度和光照的測控裝置，而這些裝置在植物正常生長中對作物適宜溫濕度和光照強度是必須的，而且沒涉及到高壓電場絕緣裝置，在操作時，安全性很差，很容易使人發(fā)生觸電。
[0008]綜上所述，目前已有對種子和果蔬的多種高壓電場處理裝置和方法，但還缺乏一種安全性和可靠性高的能夠促進作物養(yǎng)分吸收和生長的高壓電場發(fā)生裝置。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置，以實現(xiàn)在高壓電場作用下促進作物生長，加快作物生長速率、增產及提高作物品質、提高作物的抗病蟲害能力、減少肥料和農藥的施用量以及研究作物生態(tài)指標變化。
[0010]為了解決以上技術問題，本發(fā)明集溫濕度、光照控制為一體的高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置，采用的具體技術方案如下:
一種基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置，其特征在于:包括試驗箱主體(1)、一對平行極板(11)、補光裝置(10)、補光調節(jié)裝置、通風裝置(19)、溫濕度傳感器(15)、光照傳感器(16)、高壓發(fā)生器(12)及其高壓控制器(13)、極板間距調節(jié)裝置、放電棒(21)和控制器(22)；
所述的試驗箱主體(1)是一個六面體試驗箱，支架(5)采用角鋼搭接而成，在角鋼上開有長孔，便于補光調節(jié)裝置的調節(jié)；試驗箱頂部和底部為高壓絕緣板；試驗箱主體(1)前面安裝有鏡面玻璃移門，便于作物樣品的取放；試驗箱主體(1)的其余三側面均安裝有鏡面玻璃，用以對補光裝置發(fā)出的光進行反射，以增強作物的光照強度；試驗箱主體(1)前面安裝的鏡面玻璃移門和試驗箱主體(1)后面鏡面玻璃離試驗箱主體(1)的頂部均有約30 cm距離，以用于安裝通風裝置(19)，便于作物生長所需的空氣流通；
所述的平行極板(11)由兩`塊大小相同的圓角矩形狀導電性能良好的厚度為3 mm的薄金屬板做成的上極板和下級板組成，所述上極板固定在極板間距調節(jié)裝置上，所述下極板固定在底部的高壓絕緣板上，上極板和下極板互相平行；
所述的補光裝置(10)連接到補光調節(jié)裝置上，由一組植物生長燈組成和一組相應繼電器組成；每個植物生長燈連接有一個繼電器，在控制器(22)的控制下可根據作物實測光照強度和目標光照強度單獨控制燈的開關，從而控制電場內植物的光照強度；
所述的補光調節(jié)裝置由分別加工有均勻分布長孔的金屬角鋼拉桿A (8)、拉桿B (9)、拉桿C (17)和拉桿D (18)組成；拉桿A (8)和拉桿C (17)平行，拉桿B (9)和拉桿D (18)平行，拉桿A (8)和拉桿C (17)固定到支架(5)上，拉桿B(9)和拉桿D (18)分別固定于拉桿A (8)和拉桿C (17)上，通過調節(jié)拉桿C (17)和拉桿A (8)在支架(5)高度方向上位置即可實現(xiàn)補光裝置(10)豎直方向位置的調節(jié)；通過調節(jié)拉桿B(9)和拉桿D(18)在拉桿A (8)和拉桿C (17)水平方向的位置，即可實現(xiàn)補光裝置(10)的植物生長燈與位于兩平行極板(11)間作物的距離；通過補光調節(jié)裝置可實現(xiàn)補光裝置(10)在水平和豎直兩個方向位置的調節(jié)，豎直方向調節(jié)一方面以適應作物生長高度的變化，另一方面調節(jié)該方向上補光裝置(10)離電場內作物的距離，水平方向的調節(jié)可實現(xiàn)補光裝置(10)與離電場內作物的距離，從而實現(xiàn)對作物光照強度的調節(jié)；
所述的極板間距調節(jié)裝置由螺母(2)、螺桿A(20)、金屬板(3)、螺桿B(14)、螺母(7)和高壓絕緣棒(6)組成；螺桿々(20) —端帶有調節(jié)手柄，另一端依次穿過焊接在金屬板(3)的螺母(2)和高壓絕緣板(4)與高壓絕緣棒(6) —端的內螺紋連接；高壓絕緣棒(6)兩端加工有長度為5cm的內螺紋孔，兩所述內螺紋孔中間為實心絕緣棒，高壓絕緣棒(6) —端與螺桿B(14) —端連接，另一端與螺桿A(20)連接；螺桿8(14)另一端與焊接于平行極板(11)中心位置的螺母(7)連接；金屬板(3)固定在頂部的高壓絕緣板(4)上；通過對螺母(2)和螺桿A(20)組成的螺母螺桿機構進行調節(jié)即可實現(xiàn)平行極板(11)間距的調節(jié)，一方面可適應兩平行極板(11)間作物生長需要，隨著作物株高增加，極板間距需要相應調整，另一方面可改變兩平行極板(11)間電場強度大?。?br> 所述的通風裝置(19)由排風扇和保護網組成；排風扇位于試驗箱主體(1)前面安裝的鏡面玻璃移門頂部和試驗箱主體⑴頂部之間，并固定在支架(5)上，位于排風扇外側的保護網也通過支架(5)固定；通風裝置(19)為試驗箱主體(1)放置的植物通風以使作物正常呼吸，同時對試驗箱主體(1)內作物溫度進行降溫調節(jié)；
所述的高壓發(fā)生器(12)和高壓控制器(13)分別為:BGG脈寬調制型直流高壓發(fā)生器及其配套控制器，高壓發(fā)生器(12)用于在平行極板(11)間產生高壓，其正、負極分別連接到平行極板(11)的上極板和下極板上；高壓控制器(13)用于調節(jié)高壓發(fā)生器(12)的輸出電壓；
所述的溫濕度傳感器(15)采用的是瑞士盛世瑞恩公司的SHTlI數字溫濕度傳感器，安裝于試驗箱主體(1)內支架(5)靠近作物的位置，通過單總線與控制器主機板(22)的通用I/O接口 E (34)連接， 以監(jiān)測植物所處電場中環(huán)境溫度；
所述的放電棒(21)為一導電性好的金屬棒，一端插入到高壓絕緣棒，另一端和地線連
接；
所述的控制器由控制器主機板(22)、通風裝置驅動電路(41)、補光裝置驅動電路
(42)、人機接口(43)、光照強度檢測裝置(44)、溫濕度檢測裝置(45)和電源(37)組成；通風裝置驅動電路(41)、補光裝置驅動電路(42)、人機接口(43)、光照強度檢測裝置(44)、溫濕度檢測裝置(45)和電源(37)分別與控制器主機板(22)相連接；所述通風裝置驅動電路(41)由通風裝置(19)、繼電器組A( 24)、線驅動器B( 27)和通用I/O接口 A (30)組成；所述補光裝置驅動電路(42)由通用I/O接口 B (31)、線驅動器C (28)、繼電器組B
(25)和補光裝置(10)組成；控制器AT89S52芯片集成通用I/O接口；I/O接口 A (30)依次連接線驅動器B (27)、繼電器組A (24)和通風裝置(19)，根據溫濕度傳感器(15)采集到現(xiàn)場實測溫濕度；I/O接口 A(30)中與繼電器組A (24)相連的引腳端通過輸出不同電平即可控制對應排風扇啟停，進而控制試驗箱主體(1)內的溫度；通用I/O接口 B (31)依次連接線驅動器C (28)、繼電器組B (25)和補光裝置(10)，根據光照傳感器(16)采集到現(xiàn)場實測光照強度，I/O接口 B (31)中與繼電器組B (25)相連的引腳端通過輸出不同電平即可控制對應補光裝置(10)中植物生長燈的開關，進而控制試驗箱主體(1)內植物所需的光照強度；鍵盤及多位開關(23)依次通過線驅動器A (26)、電平轉換器(29)連接到通用I/O接口 C (32)，以進行設置溫度、濕度、光照強度等目標參數和控制參數的輸入和修改；光照傳感器(16)與通用I/O接口 D (33)以I2C總線形式連接；溫濕度傳感器(15)以單總線方式連接到通用I/O接口 E (34) ;LCD接口(36)通過外部擴展總線(35)連接到控制器主板
(22)，以顯示檢測數據。
[0011]所述平行極板(11)的材料為導電性好的金屬極板。
[0012]所述的光照傳感器(16)為日本ROHM公司的BH1750FVI型光照傳感器，也可用與BH1750FVI型傳感器精度和量程相當的具有單總線接口的光照傳感器代替。
[0013]本發(fā)明具有有益效果。本發(fā)明集溫濕度、光照控制為一體的高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置，通過在高壓電場中引入補光、排風和溫度調節(jié)裝置、補光裝置調節(jié)裝置等裝置，使作物滿足生長所需要的溫濕度、光照強度等環(huán)境條件的同時進行電刺激，為今后研究作物在高壓電場作用下對促進作物生長，加快作物生長速率、增產及提高作物品質、提高作物的抗病蟲害能力、減少肥料和農藥的施用量以及研究作物生態(tài)指標變化提供了載體和一種新的途徑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置示意圖；
圖2為基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置控制器結構示意圖；
圖3為基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置控制器原理框圖；
圖中:1_試驗箱主體；2-螺母；3_金屬板；4_高壓絕緣板；5-支架；6_高壓絕緣棒；7-螺母；8_拉桿A ；9-拉桿B ；10-補光裝置；11-平行極板；12_高壓發(fā)生器；13_高壓控制器；14_螺桿B ；15-溫濕度傳感器；16_光照傳感器；17_拉桿C ;18_拉桿D ； 19-通風裝置；20_螺桿A ； 21-放電棒；22_控制器主機板；23_鍵盤及多位開關；24_繼電器組A ；25-繼電器組B ；26-線驅動器A ；27-線驅動器B ;28_線驅動器C ;29_電平轉換器；30_通用I/O接口 A ;31_通用I/O接口 B ; 32-通用I/O接口 C ;33_通用I/O接口 D ;34_通用I/O接口 E ；35-外部擴展總線；36- LCD接口；37-電源；38_高壓絕緣棒；39_排風扇；40_保護網；41_通風裝置驅動電路；42_補光裝置驅動電路；43_人機接口 ；44_光照強度檢測裝置；45-溫濕度檢測裝置。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及實施方式對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細說明。
[0016]如圖1所示，一種基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置主要包括試驗箱主體
1、一對平行極板11、補光裝置10、補光調節(jié)裝置、通風裝置19、溫濕度傳感器15、光照傳感器16、高壓發(fā)生器12及其高壓控制器13、極板間距調節(jié)裝置、放電棒21、控制器22 ；
所述的試驗箱主體I是一個六面體試驗箱，支架5采用角鋼搭接而成，在角鋼上開有長孔，便于補光調節(jié)裝置的調節(jié)；試驗箱頂部和底部為高壓絕緣板；試驗箱主體I前面安裝有鏡面玻璃移門，便于作物樣品的取放；試驗箱主體I的其余三面均安裝有鏡面玻璃，用以對補光裝置發(fā)出的光進 行反射，以增強作物的光照強度；試驗箱主體I前面安裝的鏡面玻璃移門和試驗箱主體I后面鏡面玻璃離頂部均有約30 cm距離，以安裝通風裝置19，便于作物生長所需的空氣流通；
所述的平行極板11由兩塊大小相同的圓角矩形狀導電性好的厚度為3 _的薄金屬板做成的上極板和下級板組成，所述上極板固定到極板間距調節(jié)裝置，所述下極板固定到底部的絕緣板上，上下極板互相平行，通過專用電纜分別連接到高壓發(fā)生器12的正、負極上。
[0017]所述的補光裝置10連接到補光調節(jié)裝置上，由一組植物生長燈組成；每個燈連接有一個繼電器，可根據作物光照強度單獨控制燈的開關，從而控制電場內植物的光照強度；
所述的補光調節(jié)裝置由金屬角鋼拉桿A 8、拉桿B 9、拉桿C 17和拉桿D 18組成，四個拉桿上加工有長孔；拉桿A 8和拉桿C 17平行,拉桿B 9和拉桿D 18平行,拉桿A 8和拉桿C 17固定到支架5上，拉桿B 9和拉桿D 18分別固定于拉桿A 8和拉桿C 17上，通過調節(jié)拉桿C 17和拉桿A 8在支架5高度方向上位置即可實現(xiàn)的補光裝置10豎直方向位置的調節(jié)；通過調節(jié)拉桿B 9和拉桿D 18在拉桿A 8和拉桿C 17水平方向的位置，即可實現(xiàn)補光裝置10的植物生長燈距離兩平行極板11間作物的光照強度；
所述的溫濕度傳感器15采用的是瑞士盛世瑞恩公司的SHTl I數字溫濕度傳感器，安裝于試驗箱主體I內支架5靠近植物的位置，通過單總線與控制器主機板22的通用I/O接口E 36連接，以監(jiān)測植物所處電場中環(huán)境溫度；
所述的極板間距調節(jié)裝置由螺母2、螺桿A 20、金屬板3、螺桿B 14、螺母7和高壓絕緣棒6組成；螺桿A 20 一端帶有調節(jié)手柄，另一端依次穿過焊接在金屬板3的螺母2和高壓絕緣板4與高壓絕緣棒6 —端的內螺紋連接；高壓絕緣棒6兩端加工有長度為5cm的內螺紋孔，兩所述內螺紋孔中間為實心絕緣棒，高壓絕緣棒(6) —端與螺桿B(14)的一端連接，另一端與螺桿A(20)連接；螺桿8(14)另一端與焊接于平行極板(11)中心位置的螺母(7)連接；金屬板(3)固定在頂部的高壓絕緣板(4)上；通過對螺母(2)和螺桿A(20)組成的螺母螺桿機構進行調節(jié)即可實現(xiàn)平行極板(11)間距的調節(jié)，一方面可適應兩平行極板(11)間作物生長需要，隨著作物株高增加，極板間距需要相應調整，另一方面可改變兩平行極板
(11)間電場強度大??；
所述的通風裝置19由排風扇和保護網組成；排風扇位于試驗箱主體I前面安裝的鏡面玻璃移門頂部和試驗箱主體I頂部之間，并固定在支架5上，位于排風扇外側的保護網也通過支架5固定。通風裝置19為試驗箱主體I放置的植物通風以使作物正常呼吸，同時對試驗箱主體I內溫度進行降溫調節(jié)；
所述的光照傳感器16為:日本ROHM公司的BH1750FVI型光照傳感器，安裝于試驗箱主體I內支架5靠近植物的位置，通過單總線與控制器主機板22的通用I/O接口 D 32連接，以監(jiān)測植物光照強度；
所述的高壓發(fā)生器12和高壓控制器13分別為:BGG脈寬調制型直流高壓發(fā)生器及其配套控制器，高壓發(fā)生器12用于在平行極板11間產生高壓，其正、負極分別連接到平行極板11的上極板和下極板上；高壓控制器13用于調節(jié)高壓發(fā)生器12的輸出電壓；
所述的放電棒21為一導電性好的金屬棒，一端插入到高壓絕緣棒，另一端和地線連接；將高壓發(fā)生器電壓輸出值調節(jié)為O V并切斷高壓發(fā)生器電源開關，用放電棒21將平行極板11的兩極板連接，對兩極板進行放電，確保操作人員安全；
如圖2所示，控制器由控制器主機板22、通風裝置驅動電路41、補光裝置驅動電路42、人機接口 43、光照強度檢測裝置44、溫濕度檢測裝置45和電源37組成。所述通風裝置驅動電路41、補光裝置驅動電路42、人機接口 43、光照強度檢測裝置44、溫濕度檢測裝置45和電源37分別與控制器主機板22相連接；根據圖2，通風裝置驅動電路41由通風裝置19、繼電器組A 24、線驅動器B 27和通用I/O接口 A 30組成；所述補光裝置驅動電路42由通用I/O接口 B 31、線驅動器C 28、繼電器組B 25和補光裝置10組成；
如圖3所示，控制 器主機板AT89S52芯片集成有4個8位通用I/O接口 PO 口、Pl 口、P2 口和P3 口，除Pl 口外，其他3個口都有第2功能，可以通過他們進行外部總線的擴展。繼電器組A由4個繼電器組成，分別與4個排風扇連接；I/O接口 A 30依次連接線驅動器B27、繼電器組A 24和通風裝置19，I/O接口 A中與繼電器A相連的引腳端通過輸出不同電平即可以控制對應排風扇啟停，進而控制試驗箱主體I內的溫度；通用I/O接口 B 31依次連接線驅動器C 28、繼電器組B 25和補光裝置10，I/O接口 B 31中與繼電器組B 25相連的引腳端通過輸出不同電平即可以控制對應補光裝置10中植物生長燈的開關，進而控制試驗箱主體I內植物所需的光照強度；鍵盤及多位開關23依次通過線驅動器A 26、電平轉換器29連接到通用I/O接口 C 32，以進行設置溫度、濕度、光照強度等目標參數和控制參數的輸入和修改；光照傳感器16與通用I/O接口 D33以I2C總線形式連接；溫濕度傳感器15以單總線方式連接到通用I/O接口 E 34 ;IXD接口 36通過外部擴展總線35連接到控制器主板22，以顯示檢測數據等。
[0018]本發(fā)明的工作過程為:將作物放置于下極板上，通過極板間距調節(jié)裝置調節(jié)兩極板間距離d，同時通過調節(jié)與高壓發(fā)生器12配套的高壓控制器13，使高壓發(fā)生器12輸出一定的電壓U，從而使作物獲得所需要的電場強度(E=U/d)，啟動控制器主機板22，通過人機接口 43設定溫度、濕度、光照強度的目標設定溫度，利用溫濕度傳感器15對作物所處環(huán)境的溫度、濕度進行實時檢測，根據與相應設定目標溫度比較結果來決定是否開啟排風扇和開啟數量，對溫度進行閉環(huán)控制以實現(xiàn)對溫度的穩(wěn)定調節(jié)；通過光照傳感器16對作物所處環(huán)境的光照強度實時檢測，根據與相應設定目標光強比較結果，進而控制補光裝置驅動電路42中植物生長燈的開啟數量，對光強進行閉環(huán)控制以實現(xiàn)對其穩(wěn)定控制；作物在電場中達到處理時間后，首先關掉高壓電場使其輸出電壓為0V，然后利用放電棒21連接上下兩極板進行充分放電后，將植物從電場中取出進行其他參數的測試。
[0019]實踐證明:本發(fā)明提供的一種集溫濕度、光照控制為一體的高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置，通過在高壓電場中引入補光、排風和溫度調節(jié)裝置、補光裝置調節(jié)裝置等裝置，使作物滿足生長所需要的溫濕度、光照強度等環(huán)境條件的同時進行電刺激，為今后研究作物在高壓電場作用下對促進作物生長，加快作物生長速率、增產及提高作物品質、提高作物的抗病蟲害能力、減少肥料和農藥的施用量以及研究作物生態(tài)指標變化提供了載體和一種新的途徑。
[0020] 最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改和等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍內。
【權利要求】
1.一種基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置，其特征在于:包括試驗箱主體(1)、一對平行極板(11)、補光裝置(10)、補光調節(jié)裝置、通風裝置(19)、溫濕度傳感器(15)、光照傳感器(16)、高壓發(fā)生器(12)及其高壓控制器(13)、極板間距調節(jié)裝置、放電棒(21)和控制器(22)； 所述的試驗箱主體(1)是一個六面體試驗箱，支架(5)采用角鋼搭接而成，在所述角鋼上開有長孔，便于補光調節(jié)裝置的調節(jié)；試驗箱頂部和底部為高壓絕緣板；試驗箱主體(1)前面安裝有鏡面玻璃移門，便于作物樣品的取放；試驗箱主體(1)的其余三側面均安裝有鏡面玻璃，用以對補光裝置發(fā)出的光進行反射，以增強作物的光照強度；試驗箱主體(1)前面安裝的鏡面玻璃移門和試驗箱主體(1)后面鏡面玻璃離試驗箱主體(1)的頂部均有約30cm距離，以用于安裝通風裝置(19)，便于作物生長所需的空氣流通；
所述的平行極板(11)由兩塊大小相同的圓角矩形狀導電性能良好的厚度為3 mm的薄金屬板做成的上極板和下級板組成，所述上極板固定在極板間距調節(jié)裝置上，所述下極板固定在底部的高壓絕緣板上，上極板和下極板互相平行； 所述的補光裝置(10)連接到補光調節(jié)裝置上，由一組植物生長燈組成和一組相應繼電器組成；每個植物生長燈連接有一個繼電器，在控制器(22)的控制下可根據作物實測光照強度和目標光照強度單獨控制燈的開關，從而控制電場內植物的光照強度； 所述的補光調節(jié)裝置由分別加工有均勻分布長孔的金屬角鋼拉桿A (8)、拉桿B (9)、拉桿C (17)和拉桿D (18)組成；拉桿A (8)和拉桿C (17)平行，拉桿B (9)和拉桿D (18)平行，拉桿A (8)和拉桿C (17)固定到支架(5)上，拉桿B(9)和拉桿D (18)分別固定于拉桿A (8)和拉桿C (17)上，通過調節(jié)拉桿C (17)和拉桿A (8)在支架(5)高度方向上位置即可實現(xiàn)補光裝置(10)豎直方向位置的調節(jié)；通過調節(jié)拉桿B(9)和拉桿D(18)在拉桿A (8)和拉桿C (17)水平方向的位置，即可實現(xiàn)補光裝置(10)的植物生長燈與位于兩平行極板(11)間作物的距離；通過補光調節(jié)裝置可實現(xiàn)補光裝置(10)在水平和豎直兩個方向位置的調節(jié)，豎直方向調節(jié)一方面以適應作物生長高度的變化，另一方面調節(jié)該方向上補光裝置(10)離電場內作物的距離，水平方向的調節(jié)可實現(xiàn)補光裝置(10)與離電場內作物的距離，從而實現(xiàn)對作物光照強度的調節(jié)； 所述的極板間距調節(jié)裝置由螺母(2)、螺桿A(20)、金屬板(3)、螺桿B(14)、螺母(7)和高壓絕緣棒(6)組成；螺桿々(20) —端帶有調節(jié)手柄，另一端依次穿過焊接在金屬板(3)的螺母(2)和高壓絕緣板(4)與高壓絕緣棒(6) —端的內螺紋連接；高壓絕緣棒(6)兩端加工有長度為5cm的內螺紋孔，兩所述內螺紋孔中間為實心絕緣棒，高壓絕緣棒(6) —端與螺桿B(14) —端連接，另一端與螺桿A(20)連接；螺桿8(14)另一端與焊接于平行極板(11)中心位置的螺母(7)連接；金屬板(3)固定在頂部的高壓絕緣板(4)上；通過對螺母(2)和螺桿A(20)組成的螺母螺桿機構進行調節(jié)即可實現(xiàn)平行極板(11)間距的調節(jié)，一方面可適應兩平行極板(11)間作物生長需要，隨著作物株高增加，極板間距需要相應調整，另一方面可改變兩平行極板(11)間電場強度大小； 所述的通風裝置(19)由排風扇和保護網組成；排風扇位于試驗箱主體(1)前面安裝的鏡面玻璃移門頂部和試驗箱主體⑴頂部之間，并固定在支架(5)上，位于排風扇外側的保護網也通過支架(5)固定；通風裝置(19)為試驗箱主體(1)放置的植物通風以使作物正常呼吸，同時對試驗箱主體(1)內作物溫度進行降溫調節(jié)；所述的高壓發(fā)生器(12)和高壓控制器(13)分別為:BGG脈寬調制型直流高壓發(fā)生器及其配套控制器，高壓發(fā)生器(12)用于在平行極板(11)間產生高壓，其正、負極分別連接到平行極板(11)的上極板和下極板上；高壓控制器(13)用于調節(jié)高壓發(fā)生器(12)的輸出電壓； 所述的溫濕度傳感器(15)采用的是瑞士盛世瑞恩公司的SHTlI數字溫濕度傳感器，安裝于試驗箱主體(1)內支架(5)靠近作物的位置，通過單總線與控制器主機板(22)的通用I/O接口 E (34)連接，以監(jiān)測植物所處電場中環(huán)境溫度； 所述的放電棒(21)為一導電性好的金屬棒，一端插入到高壓絕緣棒，另一端和地線連接； 所述的控制器由控制器主機板(22)、通風裝置驅動電路(41)、補光裝置驅動電路(42)、人機接口(43)、光照強度檢測裝置(44)、溫濕度檢測裝置(45)和電源(37)組成；通風裝置驅動電路(41)、補光裝置驅動電路(42)、人機接口(43)、光照強度檢測裝置(44)、溫濕度檢測裝置(45)和電源(37)分別與控制器主機板(22)相連接；所述通風裝置驅動電路(41)由通風裝置(19)、繼電器組A( 24)、線驅動器B( 27)和通用I/O接口 A (30)組成；所述補光裝置驅動電路(42)由通用I/O接口 B (31)、線驅動器C (28)、繼電器組B(25)和補光裝置(10)組成；控制器AT89S52芯片集成通用I/O接口；I/O接口 A (30)依次連接線驅動器B (27)、繼電器組A (24)和通風裝置(19)，根據溫濕度傳感器(15)采集到現(xiàn)場實測溫濕度；I/O接口 A(30)中與繼電器組A (24)相連的引腳端通過輸出不同電平即可控制對應排風扇啟停，進而控制試驗箱主體(1)內的溫度；通用I/O接口 B (31)依次連接線驅動器C (28)、繼電器組B (25)和補光裝置(10)，根據光照傳感器(16)采集到現(xiàn)場實測光照強度，I/O接口 B (31)中與繼電器組B (25)相連的引腳端通過輸出不同電平即可控制對應補光裝置(10)中植物生長燈的開關，進而控制試驗箱主體(1)內植物所需的光照強度；鍵盤及多位開關(23)依次通過線驅動器A (26)、電平轉換器(29)連接到通用I/O接口 C (32)，以進行設置溫度、濕度、光照強度等目標參數和控制參數的輸入和修改；光照傳感器(16)與通用I/O接口 D (33)以I2C總線形式連接；溫濕度傳感器(15)以單總線方式連接到通用I/O接口 E (34) ;LCD接口(36)通過外部擴展總線(35)連接到控制器主板(22)，以顯示檢 測數據。
2.如權利要求1所述的一種基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置，其特征在于:所述平行極板(11)的材料為導電性好的金屬極板。
3.如權利要求1所述的一種基于高壓電場的作物養(yǎng)分吸收誘導裝置，其特征在于:所述的光照傳感器(16)為日本ROHM公司的BH1750FVI型光照傳感器，也可用與BH1750FVI型傳感器精度和量程相當的具有單總線接口的光照傳感器代替。
【文檔編號】A01G7/04GK103749171SQ201310738377
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權日:2013年12月30日
【發(fā)明者】李美清 申請人:江蘇大學