本實用新型屬于植物生長補光設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種促進蔬菜或多肉植物生長的LED植物燈自動補光設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前在家庭陽臺種植蔬菜（或多肉植物）的用戶普遍采用夜晚不補光的方法粗放式種植。這樣會影響到蔬菜（或多肉植物）花芽分化、抽穗開花、結(jié)果實，也會影響到塊莖、塊根、球莖的形成。很多蔬菜（或多肉植物）在每天夜晚來臨時由于白天太陽光照射時間不夠，光飽和度和光補償點不足有機物質(zhì)的消耗多余累積，會導(dǎo)致植株干質(zhì)量下降從而導(dǎo)致其生長緩慢、瘦弱、葉面易枯萎和焦黃等癥狀影響口味（或觀賞性）。

而目前采用補光技術(shù)的用戶只是在現(xiàn)有的LED植物燈補光技術(shù)的指導(dǎo)下簡單粗暴地整夜對蔬菜（或多肉植物）進行同一亮度的照射。此方法雖比前一種方式對蔬菜（或多肉植物）在光照方面有所改進但是依然不是科學(xué)合理的補光方式。

其采用的LED植物燈補光技術(shù)僅僅是把LED植物燈補光燈插在220V電源插排上機械地進行整夜的單一照度的光照，等早晨起床后關(guān)掉電源停止補光。雖然此補光技術(shù)和本實用新型的實現(xiàn)方案有些淵源，但是它比本實用新型浪費電能，影響了蔬菜（或多肉植物）的休息規(guī)律，也達不到本設(shè)備實現(xiàn)的補光效果。

現(xiàn)有的補光技術(shù)浪費電能，不能智能化補光，同時影響了蔬菜（或多肉植物）的休息規(guī)律起不到最好的效果，反而對蔬菜（或多肉植物）生長起到了反作用，不利于蔬菜（或多肉植物）的根莖形成。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型就是針對上述問題，提供一種節(jié)省人力、節(jié)能的促進蔬菜或多肉植物生長的LED植物燈自動補光設(shè)備的硬件基礎(chǔ)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案，本實用新型包括MCU，MCU的信號輸入端口分別與NPN三極管的發(fā)射極、光照度傳感器的信號輸出端口、采樣電阻一端、存儲器的信號輸出端口、溫濕度傳感器的信號輸出端口、時鐘芯片的信號輸出端口相連。

MCU的電源端口與開關(guān)電源的輸出端口相連，開關(guān)電源的正極輸出端口通過LED補光燈與NPN三極管的集電極相連，NPN三極管的基極與MCU的控制信號輸出端口相連，開關(guān)電源的輸入端口與220V交流相連，開關(guān)電源的負極端口與采樣電阻另一端相連。

作為一種優(yōu)選方案，本實用新型所述采樣電阻采用1%高精度采樣電阻。

作為另一種優(yōu)選方案，本實用新型所述MCU的電源端口與開關(guān)電源的5V輸出端口相連，開關(guān)電源的42V輸出端口通過發(fā)光二極管與NPN三極管的集電極相連。

作為另一種優(yōu)選方案，本實用新型所述采樣電阻經(jīng)過運算放大器電路與MCU的信號輸入端口相連。

作為另一種優(yōu)選方案，本實用新型所述MCU采用STM32F103VET6芯片U1，所述運算放大器電路采用MCP602芯片U3，所述光照度傳感器采用BH1750FVI型光照度傳感器U6，所述存儲器采用W25Q64芯片U10，所述溫濕度傳感器采用DHT11型溫濕度傳感器U5，所述時鐘芯片采用DS1302芯片U8。

U1的85引腳分別與電阻R11一端、電容C22一端相連，C22另一端接地，R11另一端分別與U3的1引腳相連，U3的3引腳通過電阻R13、R12分別與電阻R6一端、電阻R7一端、NPN三極管發(fā)射極相連，R7另一端接地，R6另一端分別與電阻R4一端、NPN三極管基極相連，R4另一端接U1的84引腳。

U6的6、4引腳分別與U1的95、96引腳對應(yīng)連接；U6的5引腳分別與電阻R22一端、電容C26一端相連，C26另一端接地，R22另一端接3V3電源。

U10的1引腳通過電阻R32接3V3電源，U10的6、5引腳與U1的30、31對應(yīng)連接。

U5的2腳分別與電阻R23一端、U1的87腳相連，R23另一端分別與3V3電源、U5的1腳相連。

U8的2、3引腳分別與晶振Y1兩端連接，U8的5、6、7引腳分別與U1的53、52、51引腳對應(yīng)連接，U8的5引腳通過電阻R28接3V3電源，U8的6引腳通過電阻R27接3V3電源，U8的7引腳通過電阻R26接3V3電源。

U3的7腳通過電阻R20與U1的86腳相連，U3的5腳通過電阻R21分別與電阻R1一端、電阻R5一端相連，R5另一端接地，R1另一端接LED+。

作為另一種優(yōu)選方案，本實用新型所述U1的82腳通過電阻R36分別與電阻R38一端、三極管Q4基極相連，Q4發(fā)射極和R38另一端接地，Q4集電極接蜂鳴器負極，蜂鳴器正極接3V3電源。

本實用新型有益效果。

本實用新型電路設(shè)計精巧、成本低廉，改變了傳統(tǒng)的LED等控制電路的設(shè)計理念，變傳統(tǒng)的220V交流補光燈設(shè)計為42V直流電源供電設(shè)計，智能化補光或關(guān)閉由嵌入在設(shè)備內(nèi)的嵌入式軟件程序精確控制，減少了人為干預(yù)的工作，從而節(jié)省人力，減少了電能的浪費。

本實用新型利用LED植物補光燈中的紅藍光譜促進蔬菜在夜晚沒太陽光照射的情況下依然進行光合作用促進快速成長，不但節(jié)省電能，同時最大程度縮短了植物的生長周期。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。本實用新型保護范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。

圖1是本實用新型電路原理框圖。

圖2是本實用新型控制流程圖。

圖3～8是本實用新型電路原理圖。

具體實施方式

如圖所示，本實用新型包括MCU，MCU的信號輸入端口分別與NPN三極管的發(fā)射極、光照度傳感器的信號輸出端口、采樣電阻一端、存儲器的信號輸出端口、溫濕度傳感器的信號輸出端口、時鐘芯片的信號輸出端口相連。

MCU的電源端口與開關(guān)電源的輸出端口相連，開關(guān)電源的正極輸出端口通過LED補光燈與NPN三極管的集電極相連，NPN三極管的基極與MCU的控制信號輸出端口相連，開關(guān)電源的輸入端口與220V交流相連，開關(guān)電源的負極端口與采樣電阻另一端相連。

所述采樣電阻采用1%高精度采樣電阻。

所述MCU的電源端口與開關(guān)電源的5V輸出端口相連，開關(guān)電源的42V輸出端口通過發(fā)光二極管與NPN三極管的集電極相連。本實用新型在傳統(tǒng)市電220V交流電壓下，通過開關(guān)電源轉(zhuǎn)換成為直流5V和42V，分別給單片機(MCU)正負極以及和LED補光燈的正極供電，LED植物補光燈的負極連接NPN型三極管的集電極端。NPN型三極管的發(fā)射極端串接1%高精度采樣電阻與開關(guān)電源負極連接。

所述采樣電阻經(jīng)過運算放大器電路與MCU的信號輸入端口相連。

所述MCU采用STM32F103VET6芯片U1，所述運算放大器電路采用MCP602芯片U3，所述光照度傳感器采用BH1750FVI型光照度傳感器U6，所述存儲器采用W25Q64芯片U10，所述溫濕度傳感器采用DHT11型溫濕度傳感器U5，所述時鐘芯片采用DS1302芯片U8。

U1的85引腳分別與電阻R11一端、電容C22一端相連，C22另一端接地，R11另一端分別與U3的1引腳相連，U3的3引腳通過電阻R13、R12分別與電阻R6一端、電阻R7一端、NPN三極管發(fā)射極相連，R7另一端接地，R6另一端分別與電阻R4一端、NPN三極管基極相連，R4另一端接U1的84引腳。

U6的6、4引腳分別與U1的95、96引腳對應(yīng)連接；U6的5引腳分別與電阻R22一端、電容C26一端相連，C26另一端接地，R22另一端接3V3電源。

U10的1引腳通過電阻R32接3V3電源，U10的6、5引腳與U1的30、31對應(yīng)連接。

U5的2腳分別與電阻R23一端、U1的87腳相連，R23另一端分別與3V3電源、U5的1腳相連。

U8的2、3引腳分別與晶振Y1兩端連接，U8的5、6、7引腳分別與U1的53、52、51引腳對應(yīng)連接，U8的5引腳通過電阻R28接3V3電源，U8的6引腳通過電阻R27接3V3電源，U8的7引腳通過電阻R26接3V3電源。

U3的7腳通過電阻R20與U1的86腳相連，U3的5腳通過電阻R21分別與電阻R1一端、電阻R5一端相連，R5另一端接地，R1另一端接LED+。這部分通過電阻采樣，完成PWM調(diào)光功能。R1另一端接LED+,而LED-連接R2和C3串聯(lián)的部分，單片機程序通過PID算法對U1的第84腳進行PWM調(diào)光控制，U1的第84腳通過R4連接到Q1的G端，R6和G端相連然后通過R12、R13被運算放大器MCP602被放大處理，由于R11的存在則被采集到的電流值轉(zhuǎn)換成了可被U1的第85腳采樣的電壓值然后與R21通過運算放大器MCP602和R20相連的而被U1的86腳采集的電壓值做對比檢測二者是否一致，防止采樣過程中出現(xiàn)大的偏差或者毛刺。比如想調(diào)節(jié)燈光亮度占空比為50%，則通過此電路和單片機的PID算法程序調(diào)節(jié)，很快能高效穩(wěn)定地達到目的。

所述U1的82腳通過電阻R36分別與電阻R38一端、三極管Q4基極相連，Q4發(fā)射極和R38另一端接地，Q4集電極接蜂鳴器負極，蜂鳴器正極接3V3電源。蜂鳴器用來提示信息，比如按鍵輸入設(shè)定數(shù)據(jù)時會有“滴”的一聲鳴響，或者設(shè)備在整個運行過程中出現(xiàn)故障而持續(xù)鳴叫。

所述單片機對采樣到的采樣電阻經(jīng)過運算放大器MCP602電路處理后的電壓值進行分析，結(jié)合記錄在W25Q64內(nèi)部的BH1750FVI光照度傳感器的光照強度數(shù)據(jù)、DHT11的溫濕度值、以及DS1302的年月日時分秒數(shù)據(jù)，通過輸出PWM值對三極管的基極進行控制，對LED植物燈的補光進行調(diào)節(jié)和控制。

本實用新型數(shù)據(jù)的處理可采用下面的方式。

單片機（MCU）上電后程序執(zhí)行完各種初始化信息完畢，開始讀取EEPROM芯片AT24C02內(nèi)對應(yīng)位置上的值n，然后讀取W25Q64內(nèi)保存的光照度的值u,則全天的實際光照度值為U=u+n*65536。對比U值是否和設(shè)定值一致。如果U值比人工設(shè)定（或程序設(shè)定）的值小則是需要另外補光的。

比如種植西紅柿?xí)r人工通過外置按鍵對設(shè)備設(shè)置的光飽和點為7萬lux,當(dāng)單片機程序識別出太陽光照射時W25Q64內(nèi)的值超過65536后，則對AT24C02內(nèi)對應(yīng)位置的數(shù)據(jù)加1保存，而W25Q64內(nèi)的值自動從0開始被新采集到的值覆蓋掉保存。根據(jù)U=u+n*65536，當(dāng)單片機（MCU）識別到的U值大于或者等于0x11170,（7萬lux,其值為人工設(shè)置值或者程序自動設(shè)置）時即說明不再需要LED植物補光燈另外補光，無需啟動LED補光燈設(shè)備。如果U值小于0x11170則，程序繼續(xù)向下執(zhí)行，開始讀取DS1302時鐘芯片里的小時寄存器（0x85H），一般根據(jù)蔬菜（或多肉植物）的生長習(xí)性和補光規(guī)律在其不能被太陽照射的時間段內(nèi)設(shè)定經(jīng)驗值（比如下午18:00），此經(jīng)驗值會隨著日照時間的長短被自動記錄和保存在W25Q64的對應(yīng)位置為下一年的日光照射時長提供參考依據(jù)。

可以理解的是，以上關(guān)于本實用新型的具體描述，僅用于說明本實用新型而并非受限于本實用新型實施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本實用新型進行修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。