專利名稱：一種led植物生長(zhǎng)燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物生長(zhǎng)燈，特別是指一種智能LED植物生長(zhǎng)燈。
背景技術(shù)：
我國(guó)在21世紀(jì)前十年已逐步將LED燈應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，由于它具有能耗低、壽命長(zhǎng)、而且還能根據(jù)作物的需要調(diào)節(jié)光質(zhì)、光量，促進(jìn)作物生產(chǎn)發(fā)育，顯著提高了產(chǎn)量與品質(zhì)，因此，正越來(lái)越受到人們的關(guān)注。有資料記載，不同波長(zhǎng)的光線對(duì)于植物光合作用的影響是不同的，植物光合作用需要的光線，波長(zhǎng)在380 780納米之間；而波長(zhǎng)在380 520納米之間的藍(lán)紫光以及波長(zhǎng)在610 780納米之間的紅橙光對(duì)于光合作用貢獻(xiàn)最大。 藍(lán)色LED發(fā)出的波長(zhǎng)通常在450納米左右的藍(lán)光以及紅色LED發(fā)出的波長(zhǎng)在660納米左右的紅光，剛好可以提供植物所需的光線。因此，用于促進(jìn)植物生長(zhǎng)的所謂植物燈，比較理想的選擇就是使用這兩種顏色組合，藍(lán)色光能促進(jìn)綠葉生長(zhǎng)，紅色光有助于開花結(jié)果。所以，對(duì)不同植物，以及其生長(zhǎng)周期中去調(diào)節(jié)紅色和藍(lán)色光的比例，能達(dá)到最佳生長(zhǎng)效
果O然而現(xiàn)有的LED植物生長(zhǎng)燈只能達(dá)到對(duì)植物補(bǔ)光的效果并未為植物生長(zhǎng)提供適宜的環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種智能LED植物生長(zhǎng)燈，解決了現(xiàn)有技術(shù)中LED植物生長(zhǎng)燈無(wú)法為植物生長(zhǎng)提供適宜環(huán)境的缺陷，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能完成對(duì)LED光源的光量(光照強(qiáng)弱)、光質(zhì)(光譜成分及比例)、光周期(明暗期時(shí)間)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同植物生長(zhǎng)的需求，所設(shè)置的照度與溫度、濕度檢測(cè)及控制調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，可自動(dòng)啟/?？照{(diào)、風(fēng)扇、加濕機(jī)等裝置，為植物生長(zhǎng)提供適宜環(huán)境。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種LED植物生長(zhǎng)燈，其包括燈板、LED燈和控制裝置；所述LED燈安裝在所述燈板上，且所述LED燈與所述控制裝置電性連接；所述控制裝置內(nèi)設(shè)有電源、控制電路、鍵盤和顯示裝置，所述控制電路包括開關(guān)、單片機(jī)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、檢測(cè)電路、光隔調(diào)光、調(diào)節(jié)電路和通信電路，且所述電源、所述鍵盤、所述顯示裝置、所述開關(guān)、所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、所述檢測(cè)電路、所述光隔調(diào)光、所述調(diào)節(jié)電路和所述通信電路均電性連接于所述單片機(jī)。進(jìn)一步，所述LED燈包括紅光單元和藍(lán)光單元。進(jìn)一步，所述檢測(cè)電路包括照度檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路和濕度檢測(cè)電路。進(jìn)一步，所述LED燈與所述光隔驅(qū)動(dòng)電性連接，且所述光隔驅(qū)動(dòng)與所述LED燈之間電性連接開關(guān)。進(jìn)一步，所述鍵盤與所述顯示裝電性連接至所述單片機(jī)上。
進(jìn)一步，所述控制電路上進(jìn)一步設(shè)有模擬數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換器所述A/D轉(zhuǎn)換器電性連接所述溫度檢測(cè)電路和所述濕度檢測(cè)電路。進(jìn)一步，所述監(jiān)控電路電性連接于所述單片機(jī)與所述A/D轉(zhuǎn)換器之間。進(jìn)一步，所述控制電路進(jìn)一步設(shè)有光隔調(diào)光，且所述光隔調(diào)光電性連接于所述單片機(jī)與LED燈之間。進(jìn)一步，所述控制電路進(jìn)一步設(shè)有繼電器輸出電路，且所述繼電器輸出電路可控制空調(diào)機(jī)和加濕器。進(jìn)一步，所述LED植物生長(zhǎng)燈進(jìn)一步設(shè)有計(jì)算機(jī)，所述通信電路為光隔RS-485通信電路，所述光隔RS-485通信電路與所述計(jì)算機(jī)電性連接。
本發(fā)明LED植物生長(zhǎng)燈采用單片機(jī)測(cè)控技術(shù)，使LED光源的光量(光照強(qiáng)弱)、光質(zhì)(光譜成分及比例)和光周期(明暗時(shí)間)實(shí)現(xiàn)可調(diào)，以適應(yīng)不同植物生長(zhǎng)期的需求，并設(shè)有照度、溫度和濕度檢測(cè)及控制調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，可自動(dòng)啟/?？照{(diào)、風(fēng)扇、加濕機(jī)或噴水等裝置，為植物生長(zhǎng)提供適宜環(huán)境。還設(shè)置有實(shí)時(shí)不掉電時(shí)鐘，對(duì)光照時(shí)間，以及上述光源三參數(shù)，所需溫、濕度參數(shù)均可由人工通過鍵盤及數(shù)碼顯示器加以設(shè)定、修改。此外，還有RS-485通信接口，可方便與計(jì)算機(jī)機(jī)聯(lián)機(jī)，實(shí)行自動(dòng)監(jiān)控與管理。所以具有較高智能化水平與較強(qiáng)的實(shí)用功能。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明LED植物生長(zhǎng)燈控制裝置的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明LED植物生長(zhǎng)燈控制裝置的電路原理圖；圖3為本發(fā)明某一路LED燈驅(qū)動(dòng)電路圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。參照?qǐng)DI至圖3，一種LED植物生長(zhǎng)燈所述LED燈9安裝在所述燈板上，且所述LED燈9與所述光隔驅(qū)動(dòng)晶閘開關(guān)10電性連接。所述控制裝置內(nèi)設(shè)有單片機(jī)I、電源2、鍵盤3和顯示裝置4，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路5、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器6、微處理器監(jiān)控電路7、檢測(cè)電路(照度檢測(cè)81、溫度檢測(cè)82、濕度檢測(cè)83)、光隔調(diào)光11、調(diào)節(jié)電路12和通信電路13 ;且所述電源、所述鍵盤、所述顯示裝置、所述開關(guān)、所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、所述檢測(cè)電路、所述光隔調(diào)光、所述調(diào)節(jié)電路和所述通信電路均電性連接于所述單片機(jī)I。所述開關(guān)為晶閘管開關(guān)，且所述LED燈9受控于所述晶閘管開關(guān)10 ;所述鍵盤與所述顯示裝置經(jīng)鍵盤/顯示接口芯片U2接至所述單片機(jī)上。
本發(fā)明采用AT89C55WD單片機(jī)作為監(jiān)控器的MCU，它是AT89C52增強(qiáng)型單片機(jī)，片內(nèi)的Flash程序存儲(chǔ)器由8KB增加到20KB，還增加了看門狗定時(shí)器(WDT)與斷電標(biāo)志(POF)等功能，而指令系統(tǒng)和輸出引腳與AT89C52完全兼容。把Ptl 口的8位作為L(zhǎng)ED燈的開/關(guān)控制，P2 口高4位作為須調(diào)光LED燈控制。P2 口低4位作為繼電器輸出控制，可按需求靈活連接有關(guān)設(shè)備。P3-C1 P3-2仍作UART串行口，實(shí)現(xiàn)RS-485通信功能。而其它各口線均定義為I/O使用，以便與外圍串行接口芯片U2 (鍵盤/顯示專用芯片HD7279A)、U4 (串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302)、U5(8位串行A/D芯片ADC0832)，U6 (串行UP監(jiān)控芯片X5045)相匹配連接。實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路5作為開/關(guān)燈定時(shí)控制電路，計(jì)量光照時(shí)間，記錄信息傳送等提供準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。這里采用串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302(U4)，通過簡(jiǎn)單的三線與MCU接口，由程序軟件進(jìn)行讀/寫操作，可提供年、月、日、時(shí)、分、秒和星期等實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息。通過外接3. 6VNi-Cr電池并將5V電源經(jīng)R2. D1對(duì)其涓流充電，這樣構(gòu)成不掉電日歷時(shí)鐘。實(shí)時(shí)時(shí)鐘亦可通過鍵盤鍵入數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)或設(shè)置，以適應(yīng)植物生長(zhǎng)光周期的需要。所述鍵盤/顯示器3，4采用HD7279A(U2)鍵盤/顯示器接口芯片，它能同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰LED數(shù)碼管和64鍵鍵盤。與CPU間采用串行接口方式僅用4根口線(Pu'Pu)，現(xiàn)在我們只用16個(gè)鍵盤除O 9十個(gè)數(shù)字鍵外，還設(shè)置了 “燈控”鍵，用于控制投入照明LED燈數(shù)量與是否進(jìn)行調(diào)光控制，以保證不同作物生長(zhǎng)所需的光量與光質(zhì)(光譜)。此外，還有“時(shí)控”、“溫控”、“濕控”鍵，用于燈光定時(shí)控制與溫室環(huán)境溫度、濕度的控制，最后還有“確認(rèn)”鍵，即按下所需設(shè)置鍵與所需數(shù)字鍵后，再按“確認(rèn)”鍵，控制器才能識(shí)別并轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序，投入相應(yīng)工作。除了設(shè)置顯示外，還具有定時(shí)輪番顯示功能。進(jìn)一步，所述LED燈9包括紅光單元和藍(lán)光單元。通過靈活的設(shè)置紅光單元和藍(lán)光單元的比例，從而可以根據(jù)植物的不同生長(zhǎng)階段來(lái)調(diào)整紅光單元和藍(lán)光單元的比例，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。進(jìn)一步，所述檢測(cè)電路包括照度檢測(cè)電路81、溫度檢測(cè)電路82和濕度檢測(cè)電路83。所述照度檢測(cè)電路81僅用于白天時(shí)段因天氣陰暗而自動(dòng)點(diǎn)亮LED燈照明，而在夜間該檢測(cè)口(Pd由程序軟件屏蔽。采用NE555芯片與光敏電阻Re、電位器Rp等組成施密特觸發(fā)器電路(見U3周圍電路)只有當(dāng)天氣陰暗時(shí)，Re阻值增大，使與Rp分壓后，電平低于IY閾值(1/3VC)則NE555輸出置位(高電平)，由UpP^4 口檢測(cè)后，啟動(dòng)LED燈，進(jìn)行補(bǔ)光照明。R1C3組成防雷電閃光抗干擾電路。對(duì)溫度、濕度進(jìn)行檢測(cè)，是為了給植物補(bǔ)光時(shí)，創(chuàng)造一個(gè)有利的生長(zhǎng)環(huán)境，當(dāng)溫度過高或太干燥時(shí)應(yīng)自動(dòng)開啟空調(diào)機(jī)，風(fēng)扇，加濕機(jī)等設(shè)備，以維持合適的溫、濕度環(huán)境使光照更加有效。使用溫度傳感器LM35DZ(U7)測(cè)溫范圍O 100°C，溫度精度±1°C，靈敏度為10mV/°C。在溫度t°C時(shí)輸出電壓V。= t*10mV/°C。為了與A/D轉(zhuǎn)換相匹配須經(jīng)運(yùn)放LM358(U8)放大，放大倍數(shù)K= (1+R7/R6)為5倍。即當(dāng)測(cè)溫滿標(biāo)100°C時(shí)，輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器 6 的 CHtl 端的電壓為 Vin = 5V0 = 5*100*IOmV/°C = 5000mv = 5V。濕度檢測(cè)83由集成濕度傳感器808H5V5來(lái)完成，它內(nèi)部已包括傳感信號(hào)放大電路，輸出電壓為O. 8 3. 9V，對(duì)應(yīng)濕度范圍為O 100% RH，可以直接輸入到U5的CH1輸入端。已經(jīng)放大調(diào)理的溫度、濕度輸出電壓須經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能被MCU采集。這里由U5 (ADC0832)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它是8位串行A/D轉(zhuǎn)換器，有2個(gè)輸入通道，8位分辨率，逐次逼近型，基準(zhǔn)電壓為5V具有功耗低(15mw)性價(jià)比較高等特點(diǎn)。采用SPI串行外圍接口方式與單片機(jī)P3.3 P3.6 口線連接。MCU所采集溫、濕度數(shù)據(jù)除顯示外，還與鍵入設(shè)定值比較，以確定是否進(jìn)行溫、濕度控制。進(jìn)一步，所述LED燈與所述光隔驅(qū)動(dòng)電性連接，且所述光隔驅(qū)動(dòng)與所述LED燈之間電性連接開關(guān)。進(jìn)一步，所述鍵盤與所述顯示裝電性連接至所述單片機(jī)上。進(jìn)一步，所述控制電路 上進(jìn)一步設(shè)有模擬數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換器所述A/D轉(zhuǎn)換器電性連接所述溫度檢測(cè)電路和所述濕度檢測(cè)電路。進(jìn)一步，所述監(jiān)控電路電性連接于所述單片機(jī)與所述A/D轉(zhuǎn)換器之間。進(jìn)一步，所述控制電路進(jìn)一步設(shè)有光隔光隔調(diào)光，且所述光隔調(diào)光電性連接于所述單片機(jī)與LED燈之間。進(jìn)一步，所述控制電路進(jìn)一步設(shè)有繼電器輸出電路，且所述繼電器輸出電路可控制空調(diào)機(jī)和加濕器。進(jìn)一步，所述LED植物生長(zhǎng)燈進(jìn)一步設(shè)有計(jì)算機(jī)，所述通信電路為光隔RS-485通信電路，所述光隔RS-485通信電路與所述計(jì)算機(jī)電性連接。本發(fā)明共有8組LED燈9可實(shí)行白天陰暗時(shí)自動(dòng)“光控”控制，亦可從鍵盤鍵入“時(shí)控”、“燈控”及定時(shí)值與燈投入組數(shù)等進(jìn)行定時(shí)，定量LED燈照明控制，此時(shí)與夜晚照度檢測(cè)口被屏蔽(無(wú)效)。8組燈控制接口為Ptl.Cl-Pa7t5當(dāng)口為低電平時(shí)，經(jīng)過零型晶閘管光電耦合器(M0C3081)驅(qū)動(dòng)雙向晶閘管(Q2 Q9)導(dǎo)通，于是所需投入的燈組點(diǎn)亮。為了調(diào)節(jié)光量與光質(zhì)，紅/藍(lán)光(R/B)比例，設(shè)置了四路可調(diào)光信號(hào)輸出11)，從P2.4 P2.7接口由軟件產(chǎn)生占空比可調(diào)的PWM信號(hào)，經(jīng)PC817光耦輸出，對(duì)所須燈組進(jìn)行調(diào)光。下面是具體的某一路LED燈組驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，參照?qǐng)D3，輸入電壓經(jīng)L1J1 C4組成EMI濾波器，D1 D4橋式整流，C5, C6濾波后輸入直流電壓，作為L(zhǎng)ED燈組電源。由U1與Q1, L2, D5, LED等構(gòu)成BUCK開關(guān)變換器，該變換器與傳統(tǒng)BUCK變換器不同，它將開關(guān)管Q1移至IJ電感L2之后，這樣使得源極S可以接到低電位(或地)，以方便對(duì)Q1驅(qū)動(dòng)。LED與L2串聯(lián)，而續(xù)流二極管D5與該串聯(lián)電路反并聯(lián)，這樣電路不但簡(jiǎn)單，而且不需輸出濾波電容，降低了成本。LED燈有紅光(R)單元與藍(lán)光(B)單元，均采用模塊化設(shè)計(jì)，以便拼裝、更換。功率有12W、18W、24W、36W等多種規(guī)格。以下以18W紅光LED燈為例進(jìn)行設(shè)計(jì)選用GR8210作為L(zhǎng)ED的驅(qū)動(dòng)器，它內(nèi)部有一 NMOS管可與外部NMOS管實(shí)現(xiàn)串接式結(jié)構(gòu)，這樣具有寬的輸入電壓范圍(90 264Vac)，最大輸出電流為O. 8A，具有多種調(diào)光功能以及短路電流保護(hù)與過溫保護(hù)等功能，是一款較好LED驅(qū)動(dòng)器。圖3電路中主要參數(shù)計(jì)算如下電感器L2采用IW紅光LED管18pcs串聯(lián)，恒流值350mA。總壓降ΣVf = 3*18 = 54V。設(shè)置輸出電流漣波(峰對(duì)峰值)，建議值為輸出電流的10% 100%，取K = 40%。則 Irippie = O. 35*0. 4 = 0. 14A設(shè)置截止時(shí)間Irff. GR8210的Irff限制范圍為5 42 μ S。欲使系統(tǒng)工作于高頻可選用5-20 μ S，這里選20 μ S。
則L2 = ( Σ VF+VD/Iripple) *Toff =〔 (54+1) /0. 14〕*20 = 7857 μ H ^ 7. 86mH取L2 = 7. 9mH式中Vd為輸出二極管導(dǎo)通電壓(Vd = O. 7 IV)。Rt 電阻GR8210內(nèi)部流過Rt的電流Ikt = 83. 33PA，Rt的功能為設(shè)定系統(tǒng)截止時(shí)間，由于Toff = 20 μ S，已確定，所以 Rt = T0FF/IET = 20*1(Γ6/83· 33*1(Γ12 = 240ΚΩRs 電阻Rs為電流反饋電阻，由于GR8210已內(nèi)建有低通濾波器，故Rs可直接接入。Rs = O. 25/IpK = O. 5/ (2+K) *I0UT = O. 5/ (2+0. 4) *0. 35 = O. 595 Ω ^ O. 6 ΩPe = I2*Rs = O. 35*0. 35*0. 6 = 0. 0735W，選用 1/4W 電阻Rst電阻與Cst電容整流濾波后輸入電源Vin經(jīng)Rst降壓，Cst濾波后，維持ST端約有15V電壓，并作為外部MOS管Q1的驅(qū)動(dòng)電壓，一般Rst = 2M Ω，Cst = I μ f/25V。續(xù)流二極管D5，與外接MOS Q1選擇由于恒流值為350mA，但輸入電壓變動(dòng)范圍大，考慮到足夠余量，D5 選用 BYV26B (2. 3A/400V)，Q1 選用 IRF820 (2. 5A/500V)。從MCU，P2.4 P2.7接口由軟件產(chǎn)生占空比可調(diào)PWM信號(hào)，經(jīng)PC817輸出，由Rd、C8濾波后產(chǎn)生0-2V電壓加至DM腳，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)光，無(wú)PWM信號(hào)輸入時(shí)，因DM腳被上拉到電源，不調(diào)光。經(jīng)A/D采入的溫度、濕度數(shù)值與鍵盤鍵入的溫度、濕度設(shè)定值，經(jīng)程序軟件比較判斷后，若超出設(shè)定要求，則由MCU P2-C1-P2^ 口線輸出信號(hào)控制三極管(Qltl Q13)導(dǎo)通/截止，于是相對(duì)應(yīng)的繼電器J1 J4動(dòng)作/不動(dòng)作，其觸點(diǎn)閉合/釋放，致使執(zhí)行電器如空調(diào)機(jī)、加濕機(jī)或風(fēng)扇等投入工作或停止工作，以維持植物適宜的生長(zhǎng)光照環(huán)境。利用單片機(jī)P3.。 P3.2UART 口，通過光電耦合器PC817(U26 U28)與SN74LBC184 (U29) RS-485通信芯片連接，由軟件實(shí)現(xiàn)與上位PC機(jī)聯(lián)機(jī)通信，這樣各控制器運(yùn)行情況與數(shù)據(jù)等，可由上位機(jī)統(tǒng)一管理與監(jiān)控。上位PC機(jī)亦可通過該通信接口對(duì)下位的LED燈控制器設(shè)定參數(shù)進(jìn)行必要的修改。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化子程序結(jié)構(gòu)，主要包括初始化程序、監(jiān)控程序、檢測(cè)、顯示與控制程序、定時(shí)控制程序、串行通信程序等.系統(tǒng)初始化程序包括定義MCU的I/O 口，清內(nèi)存、給有關(guān)單元賦初值，設(shè)置PC、SP、DPTR等指針。同時(shí)，對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片(DS1302)，鍵盤/顯示芯片(HD7279A)，A/D轉(zhuǎn)換(ADC0832)，以及通信接口等進(jìn)行初始化操作。監(jiān)控程序中鍵掃描處理程序與顯示程序應(yīng)密切配合，當(dāng)有鍵按下時(shí)，讀鍵值并按鍵值散轉(zhuǎn)到數(shù)字鍵或功能鍵處理程序入口。這里執(zhí)行相應(yīng)控制程序包括定時(shí)以及依照度對(duì)LED燈進(jìn)行開/關(guān)燈及調(diào)光控制，還有溫度及濕度控制等程序。以下闡述是上述內(nèi)容簡(jiǎn)要小結(jié)，以便進(jìn)一步了解本發(fā)明內(nèi)容。
參照?qǐng)D2，為本發(fā)明LED植物生長(zhǎng)/補(bǔ)光燈控制裝置電路圖。它能完成對(duì)LED光源的光量(光照強(qiáng)弱)、光質(zhì)(光譜成分及比例)和光周期(明暗期時(shí)間)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同植物生長(zhǎng)的需求，所設(shè)置的照度與溫、濕度檢測(cè)及控制調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，可自動(dòng)啟/?？照{(diào)、風(fēng)扇、加濕機(jī)等裝置，為植物生長(zhǎng)提供適宜環(huán)境。圖2中所用的單片機(jī)是增強(qiáng)型8位單片機(jī)AT89C55WD (U1)，其擴(kuò)展U2-U6等多片串行接口芯片，這樣大大節(jié)省了 MPU有限的I/O 口資源，并降低硬件成本。所外擴(kuò)的HD7279A(U2)串行鍵盤/顯示接口芯片以及8位數(shù)碼管和16鍵數(shù)字/功能鍵盤相配合，可對(duì)上述LED光源三參數(shù)、以及光照時(shí)間，所需溫度、濕度參數(shù)加以設(shè)定、修改及顯示。所擴(kuò)展的NE555(U3)芯片及周邊電路組成施密特照度檢測(cè)電路可用于白天天氣陰暗的檢測(cè)而自動(dòng)點(diǎn)亮LED燈進(jìn)行補(bǔ)光。到夜晚該輸出口被程序軟件屏蔽。所擴(kuò)展的DS1302 (U4)串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片以及其周邊相關(guān)電路構(gòu)成不掉電實(shí)時(shí)時(shí)鐘為開/關(guān)燈定時(shí)控制，計(jì)量光照時(shí)間，記錄信息傳送等提供準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。所擴(kuò)展的ADC0832(U5)是具有2個(gè)通道，8位分辨率的串行A/D芯片，它將由溫度傳感器LM35DZ (U7)測(cè)得溫度模擬信號(hào)經(jīng)U8放大后加以轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便MPU采集。同樣濕度檢測(cè)由濕度傳感器808H5V5 (U9)來(lái)完成，同樣須經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、MPU采集。所擴(kuò)展的X5045 (U6)是μ p監(jiān)控器，它具有電壓監(jiān)控以及看門狗的功能，它為MPU提供了因外界干擾而引起程序死循環(huán)或跑飛狀態(tài)的保護(hù)功能。此外，內(nèi)部還具有512B的存貯器，可作為現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)定與修改使用。為了適應(yīng)不同植物生長(zhǎng)期間對(duì)光照與對(duì)環(huán)境溫、濕度等不同的要求，設(shè)置有8組 LED燈的控制電路，由Patl Pa7 口輸出控制信號(hào)(低/高電平)，經(jīng)過零型晶閘管光電耦合器(M0C3081)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的雙向晶閘管(Q2 Q9)導(dǎo)通/關(guān)斷，于是所需投入的某幾路LED燈被點(diǎn)亮。對(duì)于某一路LED燈的驅(qū)動(dòng)電路見圖3所示。圖中以18WLED燈為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用寬輸入電壓范圍(90 264Vac)及具有調(diào)光功能的驅(qū)動(dòng)芯片GR8210，再外接NMOS管Q1,電感L2及快恢復(fù)二極管D5再與18個(gè)IW LED串接，構(gòu)成BUCK開關(guān)變換器，可實(shí)現(xiàn)350mA的LED燈恒流驅(qū)動(dòng)。其中U1的第3腳DIM端為調(diào)光控制腳。為了達(dá)到調(diào)節(jié)光通量與光質(zhì)[紅/藍(lán)光(R/B)比例]，設(shè)置了四路可調(diào)光信號(hào)輸出，從MPU的P2.4 P2.7 口由軟件產(chǎn)生占空比可調(diào)的PWM信號(hào)，經(jīng)PC817光耦輸出，由R、C濾波后產(chǎn)生0-2V電壓加到GR8210的DM端，可對(duì)所須燈組進(jìn)行調(diào)光。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)環(huán)境的溫度、濕度的調(diào)節(jié)與控制，對(duì)A/D采入的溫度、濕度值與鍵盤鍵入的設(shè)定值經(jīng)程序軟件比較判斷后，若超出設(shè)定要求，則由MPU的P2^ P2.3 口線輸出信號(hào)控制三極管(Qltl Q13)導(dǎo)通/截止，于是相對(duì)應(yīng)的繼電器J1 J4動(dòng)作/不動(dòng)作，其觸點(diǎn)閉合/釋放，致使執(zhí)行電器如空調(diào)機(jī)、風(fēng)扇或加濕機(jī)/噴霧器等投入工作或停止工作，以維持植物適宜的生長(zhǎng)溫、濕度及光照環(huán)境。與上位機(jī)的通信。利用MPU的P3^ P3.2UART 口，通過光隔與RS-485通信芯片(SN74LBC184)連接，由軟件實(shí)現(xiàn)與上位PC機(jī)聯(lián)機(jī)通信，這樣各控制器運(yùn)行工況與數(shù)據(jù)等可由上位機(jī)統(tǒng)一管理與監(jiān)控。綜上所述，對(duì)LED植物生長(zhǎng)/補(bǔ)光燈的設(shè)計(jì)不僅對(duì)LED光源三參數(shù)，還對(duì)照度、溫度、濕度、光照時(shí)間等實(shí)現(xiàn)設(shè)定、檢測(cè)與調(diào)節(jié)控制，這樣更能為植物提供適宜的生長(zhǎng)光照環(huán)境，且在測(cè)控電路具體實(shí)施上采用串行接口芯片，這樣較好的節(jié)省了硬件成本開銷，實(shí)現(xiàn)價(jià)廉，但功能很強(qiáng)的實(shí)際效果。本發(fā)明LED植物生長(zhǎng)燈采用單片機(jī)測(cè)控技術(shù)，使LED光源的光量(光照強(qiáng)弱)、光質(zhì)(光譜成分及比例)和光周期(明暗時(shí)間)實(shí)現(xiàn)可調(diào)，以適應(yīng)不同植物生長(zhǎng)期的需求，并設(shè)有照度、溫度和濕度檢測(cè)及控制調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，可自動(dòng)啟/?？照{(diào)、風(fēng)扇、加濕機(jī)或噴水等裝置，為植物生長(zhǎng)提供適宜環(huán)境。還設(shè)置有實(shí)時(shí)不掉電時(shí)鐘，對(duì)光照時(shí)間，以及上述光源三參數(shù)，所需溫、濕度參數(shù)均可由人工通過鍵盤及數(shù)碼顯示器加以設(shè)定、修改。此外，還有RS-485通信接口，可方便與上位PC機(jī)聯(lián)機(jī)，實(shí)行自動(dòng)監(jiān)控與管理。所以具有較高智能化水平與較強(qiáng)的實(shí)用功能。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED植物生長(zhǎng)燈，其特征在于，包括燈板、LED燈和控制裝置； 所述LED燈安裝在所述燈板上，且所述LED燈與所述控制裝置電性連接； 所述控制裝置內(nèi)設(shè)有電源、控制電路、鍵盤和顯示裝置，所述控制電路包括開關(guān)、單片機(jī)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、檢測(cè)電路、光隔調(diào)光、調(diào)節(jié)電路和通信電路，且所述電源、所述鍵盤、所述顯示裝置、所述開關(guān)、所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、所述檢測(cè)電路、所述光隔調(diào)光、所述調(diào)節(jié)電路和所述通信電路均電性連接于所述單片機(jī)。
2.如權(quán)利要求I所述的LED植物生長(zhǎng)燈，其特征在于，所述LED燈包括紅光單元和藍(lán)光單元。
3.如權(quán)利要求2所述的LED植物生長(zhǎng)燈，其特征在于，所述檢測(cè)電路包括照度檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路和濕度檢測(cè)電路。
4.如權(quán)利要求3所述的LED植物生長(zhǎng)燈，其特征在于，所述LED燈與所述光隔驅(qū)動(dòng)電性連接，且所述光隔驅(qū)動(dòng)與所述LED燈之間電性連接開關(guān)。
5.如權(quán)利要求4所述的LED植物生長(zhǎng)燈，其特征在于，所述鍵盤與所述顯示裝置電性連接至所述單片機(jī)上。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的LED植物生長(zhǎng)燈，其特征在于，所述控制電路上進(jìn)一步設(shè)有模擬數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換器所述A/D轉(zhuǎn)換器電性連接所述溫度檢測(cè)電路和所述濕度檢測(cè)電路。
7.如權(quán)利要求6所述的LED植物生長(zhǎng)燈，其特征在于，所述監(jiān)控電路電性連接于所述單片機(jī)與所述A/D轉(zhuǎn)換器之間。
8.如權(quán)利要求7所述的LED植物生長(zhǎng)燈，其特征在于，所述控制電路進(jìn)一步設(shè)有光隔調(diào)光，且所述光隔調(diào)光電性連接于所述單片機(jī)與LED燈之間。
9.如權(quán)利要求8所述的LED植物生長(zhǎng)燈，其特征在于，所述控制電路進(jìn)一步設(shè)有繼電器輸出電路，且所述繼電器輸出電路可控制空調(diào)機(jī)和加濕器。
10.如權(quán)利要求9所述的LED植物生長(zhǎng)燈，其特征在于，所述LED植物生長(zhǎng)燈進(jìn)一步設(shè)有計(jì)算機(jī)，所述通信電路為光隔RS-485通信電路，所述光隔RS-485通信電路與所述計(jì)算機(jī)電性連接。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種LED植物生長(zhǎng)燈，其包括燈板、LED燈和控制裝置；LED燈安裝在燈板上，且LED燈與控制裝置電性連接；控制裝置內(nèi)設(shè)有電源、控制電路、鍵盤和顯示裝置，控制電路包括開關(guān)、單片機(jī)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、檢測(cè)電路、光隔調(diào)光、調(diào)節(jié)電路和通信電路；電源、鍵盤、顯示裝置、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、檢測(cè)電路、光隔調(diào)光、調(diào)節(jié)電路、通信電路均電性連接于單片機(jī)。本發(fā)明LED植物生長(zhǎng)燈采用單片機(jī)測(cè)控技術(shù)，使LED光源的光量、光質(zhì)和光周期實(shí)現(xiàn)可調(diào)，以適應(yīng)不同植物生長(zhǎng)期的需求，且本發(fā)明設(shè)置有照度與溫度，濕度檢測(cè)與控制調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，可自動(dòng)啟/停空調(diào)、風(fēng)扇、加濕機(jī)等裝置為植物生長(zhǎng)提供適宜環(huán)境，因此具有較高智能化水平與較強(qiáng)的實(shí)用功能。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102883510SQ20121037971
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者陳建明, 鄭學(xué)平 申請(qǐng)人:福州迪亞瑞節(jié)能科技有限公司