專利名稱：組態(tài)化植物生長led光源控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光源控制系統(tǒng)，特別是一種用于組態(tài)化植物生長用的LED光源控 制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
植物的光合作用是地球上一切生命的基礎(chǔ)，光合作用需要光，但是光對植物的影 響除了提供光合作用所需之外，還包括光譜、光周期的調(diào)節(jié)。植物的生長發(fā)育需要的光照主常依賴太陽光，但蔬菜、花卉、藥用植物等其他經(jīng)濟(jì) 作物的工廠化生產(chǎn)、組織培養(yǎng)等還需進(jìn)行人工光源補(bǔ)充光照。特別考慮到晚秋、冬、春等季 節(jié)的光照時間相對較短，溫室大棚內(nèi)嚴(yán)重缺光，作物不能正常生長，如連遇陰天、霧天、雨雪 天，作物生長受到的影響會更嚴(yán)重。因此，采用人工光源在棚室內(nèi)直接給作物補(bǔ)光是促進(jìn)植 物生長的有效途徑，而高效節(jié)能地對植物補(bǔ)光的理論依據(jù)主要是植物對光的選擇性吸收的 理論。近年來，人們一直在努力模擬植物的吸收光譜，以求研制出某種光源，使其發(fā)射光譜 最大限度地接近植物的吸收光譜以產(chǎn)生共振吸收，促使光合作用高效地進(jìn)行。目前，國內(nèi)植物組織培養(yǎng)主要采用的人工光源是白熾燈、日光燈、鈉燈、高壓汞燈 等，但這些人工光源的發(fā)射光譜不能很好地滿足植物生長對光的選擇性需求，補(bǔ)光效率低， 燈管的壽命與發(fā)光效率均不夠理想，燈管發(fā)熱量大還需另外耗電來移除，以致整體耗電成 本頗高。國外和臺灣利用LED光源的初步研究已證實(shí)利用LED光源作為溫室人工光源能夠 有效的提高植物的生長量和品質(zhì)。與傳統(tǒng)的人工光源相比，LED具有可調(diào)整光強(qiáng)、光譜、冷 卻負(fù)荷低、電光轉(zhuǎn)換效率高、體積小、壽命長、使用直流電及可設(shè)定特定波長、波長固定等特 點(diǎn)，且不含有害氣體，環(huán)保性能佳，對于植物的組培是一種非常適合的人工光源系統(tǒng)。現(xiàn)有技術(shù)中還沒有直接應(yīng)用到植物生長，尤其是蘭科植物組培的LED燈具的光源 控制系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有植物生長過程中采用傳統(tǒng)人工光源存在的高能耗、高成本、 長培育周期等不足，提供一種用于組態(tài)化植物生長的LED光源控制系統(tǒng)，有效地提高植物 生長的生長量與有效成分，以解決蘭科植物繁育中出現(xiàn)的高能耗、周期長等問題，極大縮短 種苗培育周期。為此，本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特 征在于它包括控制底板、多個控制基板和多塊LED燈板三部分組成，LED燈板上裝有LED燈， 控制底板包括一微處理器和多個電源插座，微處理器通過串口連接線與一計算機(jī)連接，在 計算機(jī)內(nèi)裝一參數(shù)設(shè)置模塊?？刂苹灏惭b在電源插座上，LED燈板通過電源控制線與控 制基板的驅(qū)動電路連接，控制基板的個數(shù)根據(jù)LED燈板數(shù)量和LED燈種類組態(tài)來配置。微 處理器用于完成參數(shù)設(shè)置模塊的執(zhí)行與計算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊，通過微處理器和參數(shù)設(shè)置模塊 就能實(shí)現(xiàn)對LED燈板中燈的智能控制，可實(shí)現(xiàn)純光燈板的光強(qiáng)與光周期控制，也可實(shí)現(xiàn)混光燈板的光強(qiáng)、光比例與光周期控制。作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)措施所述的微處理器包括微處理單元和與所述的微處理單元(MCU)連接的時鐘單元 (RTC)和串口通信接口單元(UART)，主要完成參數(shù)設(shè)置模塊的執(zhí)行與計算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊， 用于與計算機(jī)通信進(jìn)行接收、發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，用于時間、周期的設(shè)定等。所述的LED燈板由純光LED燈板或/和紅藍(lán)混光LED燈板組成，由2個控制基板 控制1塊純光LED燈板，由5個控制基板控制1塊紅藍(lán)混光LED燈板，純光LED燈板上裝有 純光LED燈，紅藍(lán)混光LED燈板上裝有紅光和藍(lán)光LED燈。使用紅光與藍(lán)光高亮度發(fā)光二 極管(LED)能建立可調(diào)整光量、光譜、給光頻率與工作比的人工光源，可視需要提供連續(xù)無 閃爍的光或高頻閃爍的光?？刂频装宓碾娫床遄蚩刂苹逄峁?20V交流電，控制基板將220V的交流電轉(zhuǎn) 換成12V、1A的低壓直流電源，再通過其輸出端向LED燈板內(nèi)的LED燈供電。針對某一種植物在不同生長階段對不同光質(zhì)的需求，設(shè)置不同的生長曲線調(diào)節(jié)參 數(shù)，將參數(shù)存儲到計算機(jī)的內(nèi)部存儲器E2PROM中，紅、藍(lán)光比例根據(jù)生長曲線調(diào)節(jié)參數(shù)通過 參數(shù)設(shè)置模塊自動調(diào)整。本實(shí)用新型具有以下有益效果從發(fā)光效率、光的利用率以及光的可調(diào)控性上，本 實(shí)用新型都比傳統(tǒng)人工光源具有更好的性能特點(diǎn)；有效地提高植物生長的生長量與有效成 分，解決了蘭科植物繁育中出現(xiàn)的高能耗、周期長等問題，極大的縮短了種苗培育周期。下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型的原理示意圖。圖2是本實(shí)用新型控制底板的原理示意圖。圖3是本實(shí)用新型控制基板的電路原理圖。圖4是本實(shí)用新型MCU主控芯片的電路原理圖。圖5是本實(shí)用新型UART的電路原理圖。圖6是本實(shí)用新型RTC的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示的組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，控制底板包括兩個部分一是微 處理器，包括MCU (微處理單元)、與MCU連接的RTC (時鐘單元)和UART (串口通信接口單 元)，主要完成參數(shù)設(shè)置模塊的執(zhí)行與計算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊，用于與計算機(jī)通信進(jìn)行接收、發(fā) 送相關(guān)數(shù)據(jù)，時間、周期的設(shè)定等工作；二是共用交流電源的電源插座，每個電源插座上安 裝一個控制基板。微處理器通過串口連接線與計算機(jī)連接，計算機(jī)內(nèi)裝有參數(shù)設(shè)置模塊， LED燈板通過電源控制線與控制基板的驅(qū)動電路連接，控制基板的個數(shù)根據(jù)LED燈板數(shù)量 和LED燈種類組態(tài)來配置。LED燈板由純光LED燈板或/和紅藍(lán)混光LED燈板組成，由2個 控制基板控制1塊純光LED燈板，由5個控制基板控制1塊紅藍(lán)混光LED燈板。針對某一 種植物在不同生長階段對不同光質(zhì)的需求，設(shè)置不同的生長曲線調(diào)節(jié)參數(shù)，將參數(shù)存儲到 計算機(jī)內(nèi)部的E2PROM,紅、藍(lán)光比例根據(jù)生長曲線通過參數(shù)設(shè)置模塊自動調(diào)整。
4[0022]控制底板的電源插座向控制基板提供220V交流電，控制基板2將220V的交流電 進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換成12V、1A的低壓直流電源，再通過12V、1A低壓電輸出端向LED燈板3上的 LED燈提供正常的工作電壓。如圖4所示，MCU(微處理單元)是由AVR系列的MEGA8L做主控芯片(即單片機(jī))， 通過18路I/O 口線分別驅(qū)動MOS管來驅(qū)動LED燈板，通過對MCU的MEGA8L芯片進(jìn)行編程可 實(shí)現(xiàn)I/O 口的高低電平來控制低壓電源的開關(guān)，能對純光板和混光板進(jìn)行燈光比例調(diào)整， 或通過PWM輸出調(diào)節(jié)占空比，實(shí)現(xiàn)對燈板光強(qiáng)的調(diào)節(jié)，在I/O 口的數(shù)量上只能控制最多9組 純光板或3組混光板。如圖5所示，串口通信接口單元由MAX232芯片與標(biāo)準(zhǔn)串口接口與計算機(jī)機(jī)相互通如圖6所示，RTC(時鐘單元)與光周期的設(shè)定是由RTC時鐘芯片PCF8563以及相 關(guān)元件完成，本電路還設(shè)有后備電源，為了在斷電的時候不會發(fā)生時間丟失問題。如圖3所示的控制基板的電路原理圖，控制基板的主要功能是接受單片機(jī)控制， 輸出一個恒流恒壓的LED燈板驅(qū)動電源?？刂苹宓墓ぷ髟砣缦买?qū)動電路是由M0SFET、 二極管等構(gòu)成，脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制，當(dāng)接入啟動電源后由R4給開關(guān)管Q3提供啟動電 流，使Q3開始導(dǎo)通，電路開始工作，后級輸出AC 12V電壓再經(jīng)過肖特基二極管SR560與Cl 電解電容進(jìn)行整流濾波后輸出直流DC 12V恒流恒壓電源。當(dāng)MCU的I/O控制口控制三極 管Q2導(dǎo)通時，開關(guān)管Ql同時也導(dǎo)通，二極管D4截止，輸人的整流電壓經(jīng)Ql和L向C充電， 這一電流使電感L中的儲能增加。當(dāng)MCU的I/O控制口控制三極管Q2截止時，開關(guān)管Ql 也截止，電感L感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，經(jīng)負(fù)載LED燈板和續(xù)流二極管Ql釋放電感L中存 儲的能量，從而維持輸出直流12V LED燈板電壓不變。LED燈板包括兩種一種是純色LED燈板，LED顏色可任選白光、紅光、藍(lán)光、綠光、 黃光等純色光；另一種是混光LED燈板，主要是由紅光與藍(lán)光根據(jù)實(shí)際需要按比例組成。在 LED燈板上，不同波長和不同數(shù)量的LED燈能夠任意配搭組合形成光源，具有相應(yīng)的光密度 和復(fù)合的光波長，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置LED燈板中燈。
權(quán)利要求組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于它包括控制底板、多個控制基板和多塊LED燈板，LED燈板上裝有LED燈，控制底板包括一微處理器和多個電源插座，微處理器通過串口連接線與一計算機(jī)連接，在計算機(jī)內(nèi)裝一參數(shù)設(shè)置模塊，控制基板安裝在電源插座上，LED燈板通過電源控制線與控制基板的驅(qū)動電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于所述的微處 理器包括微處理單元和與所述的微處理單元連接的時鐘單元和串口通信接口單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 LED燈板由純光LED燈板或/和紅藍(lán)混光LED燈板組成，由2個控制基板控制1塊純光LED 燈板，由5個控制基板控制1塊紅藍(lán)混光LED燈板。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于組態(tài)化植物生長用的LED光源控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)中還沒有直接應(yīng)用到植物生長，尤其是蘭科植物組培的LED燈具的光源控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案一種組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于它包括控制底板、多個控制基板和多塊LED燈板三部分組成，LED燈板上裝有LED燈，控制底板包括一微處理器和多個電源插座，微處理器通過串口連接線與一計算機(jī)連接，在計算機(jī)內(nèi)裝一參數(shù)設(shè)置模塊，控制基板安裝在電源插座上。本實(shí)用新型有效地提高植物生長的生長量與有效成分，解決了蘭科植物繁育中出現(xiàn)的高能耗、周期長等問題，極大的縮短了種苗培育周期。
文檔編號F21Y101/02GK201639824SQ201020111140
公開日2010年11月17日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者周泓, 李許可, 潘學(xué)冬, 王文海, 黃華宏 申請人:杭州漢徽光電科技有限公司