一種應(yīng)用于養(yǎng)魚池的led光源控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于養(yǎng)魚池的LED光源控制系統(tǒng)，包括：光源控制器、多個(gè)LED投光燈、計(jì)算機(jī)，其中，每個(gè)LED投光燈由短波長的LED芯片構(gòu)成，光源控制器包括微處理器、與微處理器連接的時(shí)鐘單元和串口通信接口單元，微處理器用于存儲(chǔ)養(yǎng)魚池中生物生長及發(fā)育的參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)調(diào)節(jié)LED投光燈的光強(qiáng)，計(jì)算機(jī)用于對微處理器中存儲(chǔ)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。本發(fā)明不僅可以增加養(yǎng)殖魚水產(chǎn)養(yǎng)殖生長效率，提高商品魚的產(chǎn)量，而且可以改善魚的生理節(jié)律、攝食行為、性腺發(fā)育，獲得綠色高品質(zhì)的蛋白食品。
【專利說明】一種應(yīng)用于養(yǎng)魚池的LED光源控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光源控制系統(tǒng)，特別是一種應(yīng)用于養(yǎng)魚池的LED光源控制系統(tǒng)，可用于大西洋鮭科學(xué)化的養(yǎng)殖。

【背景技術(shù)】
[0002]光照作為一種穩(wěn)定性和規(guī)律性生態(tài)因子，對大西洋鮭的攝食、代謝、生殖、內(nèi)分泌等生理機(jī)能起著重要的觸發(fā)作用。多數(shù)大西洋鮭的晝夜節(jié)律呈現(xiàn)24小時(shí)循環(huán)周期，魚在光照達(dá)到一定亮度時(shí)行為積極，而在黑暗中卻不夠活躍，由于此種生活習(xí)性，投餌時(shí)增加光照強(qiáng)度，會(huì)提高養(yǎng)殖魚的攝食率。不同品種、不同生長階段及雌雄的大西洋鮭對光照的需求殊異，通過光調(diào)控來促進(jìn)新陳代謝，提高餌料利用率，可實(shí)現(xiàn)商品魚增產(chǎn)與源頭減排的目的。合理的利用LED人工光照的強(qiáng)度、時(shí)間周期和不同波長的光色這些物理手段，可以改善魚的生理節(jié)律、攝食行為、性腺發(fā)育，從而增加水產(chǎn)養(yǎng)殖生長效率，提高商品魚的產(chǎn)量，為社會(huì)提供更聞品質(zhì)綠色的食品。
[0003]目前相對于水系統(tǒng)處理、營養(yǎng)餌料、育苗技術(shù)及病害防治研究，我國對魚生理機(jī)能光照的影響研究相對較少而且粗放。LED光源及智能控制系統(tǒng)可以根據(jù)魚類品種生長性腺發(fā)育所需的光譜光強(qiáng)光周期需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，為商品魚的生長提供合理的光環(huán)境條件，可顯著提高魚的產(chǎn)量和品質(zhì)；為了降低循環(huán)水養(yǎng)殖工廠大西洋鮭病患及死亡的發(fā)生率且盡可能的增加餌料利用率，現(xiàn)在國內(nèi)外越來越多的學(xué)者開始研究各種各樣的光照方案。
[0004]此外，突然開、關(guān)照明燈具會(huì)使魚產(chǎn)生光脅迫應(yīng)急反應(yīng)，增加死亡率。解決這一問題可以采用LED的智能控制，使開、關(guān)的過程以逐漸亮、逐漸滅(3-5分完成)的方式完成，從而降低魚的死亡率。
[0005]綜上所述，在封閉循環(huán)清潔水養(yǎng)殖領(lǐng)域使用的人工光源主要有高壓鈉燈、熒光燈等，這些光源的突出缺點(diǎn)是光效、防水等級低、能耗大、運(yùn)行成本高、光質(zhì)光周期不能調(diào)控等問題。此外，熒光燈的廢棄會(huì)嚴(yán)重污染水源，一只節(jié)能燈的燈管平均含有0.5毫克的汞，破碎后至少污染180噸水，由于汞的沸點(diǎn)低，常溫下即可蒸發(fā)，破碎的節(jié)能燈管，瞬間可使車間潮濕空氣中的汞濃度超標(biāo)上百倍。傳統(tǒng)氣體放電光源已經(jīng)不適應(yīng)綠色環(huán)保、節(jié)能減排及優(yōu)化光參數(shù)的要求。所以，針對現(xiàn)有魚類照明控制系統(tǒng)存在的不足之處，需要在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行全面地改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有傳統(tǒng)光源存在的缺陷，提供一種用于養(yǎng)魚池的LED光源控制系統(tǒng)，可有效地提高大西洋鮭商品魚產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)與源頭減排的目的。
[0007]為此，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于養(yǎng)魚池的LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:光源控制器、多個(gè)LED投光燈、計(jì)算機(jī)，其中，每個(gè)LED投光燈由短波長的LED芯片構(gòu)成，光源控制器包括微處理器、與微處理器連接的時(shí)鐘單元和串口通信接口單元，微處理器用于存儲(chǔ)養(yǎng)魚池中養(yǎng)殖魚生長及發(fā)育的參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)調(diào)節(jié)LED投光燈的光強(qiáng)，計(jì)算機(jī)用于對微處理器中存儲(chǔ)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
[0008]針對養(yǎng)殖魚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(chǔ)到微處理器的內(nèi)部存儲(chǔ)器E2PR0M中，每次參數(shù)存儲(chǔ)完畢后，就可以將計(jì)算機(jī)從本發(fā)明中撤離(參數(shù)在同一生長階段中是一致的，不需要再進(jìn)行設(shè)置)。微處理器內(nèi)的控制軟件模塊從內(nèi)部存儲(chǔ)器E2PR0M讀取存儲(chǔ)參數(shù)，運(yùn)行該控制軟件模塊，用于對燈亮、滅的控制，從而實(shí)現(xiàn)對LED燈光強(qiáng)的調(diào)節(jié)。
[0009]本發(fā)明具有以下有益效果:從節(jié)能效果、綠色環(huán)保、防護(hù)等級、發(fā)光效率、光的利用率以及光色和光周期的可調(diào)控性上，本發(fā)明都比傳統(tǒng)人工光源具有更好的性能特點(diǎn)；有效地提高大西洋鮭的商品魚產(chǎn)量及質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)與源頭減排的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明中LED光源控制系統(tǒng)的原理示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明中微處理器的原理示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明中光源控制器控制LED總供電電源的電路原理圖。
[0013]圖4是本發(fā)明中MCU主控芯片的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種LED光源控制系統(tǒng)，其包括光源控制器、多個(gè)LED投光燈和計(jì)算機(jī)。所述光源控制器包括紅外探測器、MCU (微處理器)、與MCU連接的RTC (時(shí)鐘單元)和UART(串口通信接口單元)，所述紅外探測器用于探測自動(dòng)投餌機(jī)的位置；所述微處理器用于控制軟件模塊的執(zhí)行與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信、時(shí)間、周期的設(shè)定等工作，微處理器內(nèi)設(shè)有內(nèi)部存儲(chǔ)器E2PR0M和控制軟件模塊，分別用于存儲(chǔ)養(yǎng)殖魚生長、發(fā)育的相關(guān)參數(shù)和調(diào)節(jié)LED燈光強(qiáng)；所述時(shí)鐘單元用于提供系統(tǒng)時(shí)間，所述串口通信接口單元用于傳輸與計(jì)算機(jī)之間的通信數(shù)據(jù)等；每一個(gè)LED投光燈由短波長的LED芯片構(gòu)成，所述的每個(gè)LED投光燈安置在養(yǎng)魚池中自動(dòng)投餌機(jī)正上方的20-30cm處，每個(gè)LED燈由光源控制器的輸出接口控制驅(qū)動(dòng)。微處理器通過串口連接線與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)內(nèi)裝有調(diào)節(jié)大西洋鮭生長和性腺發(fā)育參數(shù)的設(shè)置軟件模塊，LED投光燈通過電源線與光源控制器的驅(qū)動(dòng)電路連接，根據(jù)養(yǎng)魚池的大小和個(gè)數(shù)對LED投光燈的光強(qiáng)與數(shù)量進(jìn)行選擇，根據(jù)照射光斑正好覆蓋養(yǎng)魚池幾何面積和光密度盡量均勻的要求，對每個(gè)投光燈的二次配光透鏡與反射罩進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作。根據(jù)大西洋鮭在不同生長階段對不同光質(zhì)的需求，設(shè)置軟件模塊通過計(jì)算機(jī)設(shè)置不同的生長曲線調(diào)節(jié)參數(shù)，將參數(shù)存儲(chǔ)到MCU內(nèi)部的E2PR0M中，控制軟件模塊根據(jù)生長曲線參數(shù)自動(dòng)調(diào)整光強(qiáng)。為滿足本發(fā)明中大西洋鮭生長對光強(qiáng)度的需求，將LED燈放置在養(yǎng)魚池正上方自動(dòng)投餌機(jī)的20-30cm處。
[0016]本發(fā)明針對大西洋鮭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(chǔ)到微處理器的內(nèi)部存儲(chǔ)器E2PR0M中，每次參數(shù)存儲(chǔ)完畢后，就可以將計(jì)算機(jī)從本發(fā)明中撤離(參數(shù)在同一生長階段中是一致的，不需要再進(jìn)行設(shè)置)。微處理器內(nèi)的控制軟件模塊從內(nèi)部存儲(chǔ)器E2PR0M讀取存儲(chǔ)參數(shù)，運(yùn)行該控制軟件模塊，用于對燈亮、滅的控制，從而實(shí)現(xiàn)對LED燈光強(qiáng)的調(diào)節(jié)。
[0017]所述LED光源控制系統(tǒng)還包括一 LED總供電電源,其包括市電電源插座和將市電轉(zhuǎn)換為直流電的電壓轉(zhuǎn)換裝置，其通過光源控制器向LED燈供電。
[0018]如圖2所示的MCU(微處理器)選取的主控芯片(即單片機(jī))為AVR系列的MEGA16，通過不同的1 口線分別驅(qū)動(dòng)MOS管來驅(qū)動(dòng)LED燈，通過控制軟件模塊實(shí)現(xiàn)I/O 口的高低電平來控制低壓電源的開、關(guān)，對LED燈的燈光比例進(jìn)行調(diào)整，或通過PWM輸出調(diào)節(jié)占空比，實(shí)現(xiàn)對LED燈光強(qiáng)的調(diào)節(jié)。所述占空比采用分級方式，分為0-100級。投光燈實(shí)現(xiàn)漸亮的過程中，PWM占空比按設(shè)定的漸變間隔以一定的漸變頻率進(jìn)行遞增，3-5分鐘從O增加至最大值80 ;關(guān)閉電源時(shí)，PWM占空比按設(shè)定的漸變間隔以一定的漸變頻率進(jìn)行遞減，3-5分鐘從當(dāng)前最大值80依次減少至O。
[0019]如圖3所示，該電路主要是把220V交流電轉(zhuǎn)換成DC、12V恒流恒壓電源提供給LED投光燈，220V的交流電通過Tl變壓器轉(zhuǎn)換成低壓的交流電，通過U2硅橋整合成直流電，再通過U1LM2576降壓成12V的直流電輸出，從而維持LED燈電壓不變。光源控制器與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)及設(shè)置軟件模塊來完成控制信號的輸入。通過本發(fā)明的光源控制器可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，時(shí)間、周期的設(shè)定等工作，實(shí)現(xiàn)硬骨魚類生長燈光的控制。
[0020]圖4是本發(fā)明微處理器的主控芯片的電路原理圖。其中微處理器的芯片的高電位引腳VCC與接地引腳之間連接有電容C4，其作用是保證整個(gè)控制系統(tǒng)的電路的安全運(yùn)行，引腳SCL和引腳SDA分別連接時(shí)鐘芯片的控制線(SCL)和源數(shù)據(jù)采集線(SDA)，用于與時(shí)鐘電路的信號傳輸，并且引腳SCL和引腳SDA在連接VDD-2電源中，分別連接有降壓電阻Rl和R2，電阻Rl和R2的阻值相等。
[0021]所述紅外探測器探測到自動(dòng)投餌機(jī)定期移動(dòng)到養(yǎng)魚池上方、燈具下方時(shí)，電信號傳到微處理器，其控制投光燈實(shí)現(xiàn)亮度從80%至100%的變化。
[0022]反之，自動(dòng)投餌機(jī)移走后2-5分鐘，投光燈實(shí)現(xiàn)亮度從100%至80%的變化；
[0023]所述時(shí)鐘單元的電路包括DS1302芯片，該DS1302芯片中Xl與X2引腳之間串聯(lián)有兩端陶瓷濾波器。
[0024]本發(fā)明可對LED燈的光色、光強(qiáng)與光照時(shí)間周期等方面進(jìn)行針對性的調(diào)節(jié)，能夠滿足大西洋鮭從幼魚到商品魚全部生長階段的各種光照需求。不僅可以增加大西洋鮭水產(chǎn)養(yǎng)殖生長效率，提高商品魚的產(chǎn)量，而且可以改善魚的生理節(jié)律、攝食行為、性腺發(fā)育，獲得綠色高品質(zhì)的蛋白食品。本發(fā)明不僅僅適用于大西洋鮭的生長，還適用于任何其他養(yǎng)殖在養(yǎng)魚池中的生物的生長。
[0025]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、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】
1.一種應(yīng)用于養(yǎng)魚池的LED光源控制系統(tǒng),其特征在于,包括:光源控制器、多個(gè)LED投光燈、計(jì)算機(jī)，其中，每個(gè)LED投光燈由短波長的LED芯片構(gòu)成，光源控制器包括微處理器、與微處理器連接的時(shí)鐘單元和串口通信接口單元，微處理器用于存儲(chǔ)養(yǎng)魚池中養(yǎng)殖魚生長及發(fā)育的參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)調(diào)節(jié)LED投光燈的光強(qiáng)，計(jì)算機(jī)用于對微處理器中存儲(chǔ)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于:每個(gè)所述LED投光燈安置在養(yǎng)魚池中自動(dòng)投餌機(jī)正上方的20-30cm處，每個(gè)LED投光燈由光源控制器的輸出接口控制驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括一LED總供電電源，其包括市電電源插座和將市電轉(zhuǎn)換為直流電的電壓轉(zhuǎn)換裝置，其通過光源控制器向LED投光燈供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于:所述微處理器采用AVR系列的MEGA16作為主控芯片，通過I/O線驅(qū)動(dòng)MOS管來驅(qū)動(dòng)LED投光燈，通過PWM輸出調(diào)節(jié)占空比，實(shí)現(xiàn)對LED投光燈光強(qiáng)的調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于:接通電源時(shí)，采用微處理器控制實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC與PWM波形輸出的方式調(diào)節(jié)占空比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于:占空比采用分級方式，分為0-100級；所述LED投光燈在漸亮的過程中，PWM占空比按設(shè)定的漸變間隔以一定的漸變頻率進(jìn)行遞增，3-5分鐘從O增加至最大值；關(guān)閉電源時(shí)，PWM占空比按設(shè)定的漸變間隔以一定的漸變頻率進(jìn)行遞減，3-5分鐘從當(dāng)前最大值依次減少至O。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于:所述光源控制器還包括紅外探測器，其在探測到自動(dòng)投餌機(jī)移動(dòng)到養(yǎng)魚池上方、LED投光燈下方時(shí)，通知微處理器，所述微處理器控制所述LED投光燈實(shí)現(xiàn)亮度從80 %至100 %的變化；反之，其探測到自動(dòng)投餌機(jī)移走后2-5分鐘，通知微處理器，所述微處理器控制所述LED投光燈實(shí)現(xiàn)亮度從100%至80%的變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于:所述時(shí)鐘單元采用DS1302芯片，該DS1302芯片中Xl與X2引腳之間串聯(lián)有兩端陶瓷濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于:所述LED光源控制系統(tǒng)適用于大西洋鮭的養(yǎng)殖。
【文檔編號】H05B37/02GK104244537SQ201410515601
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】宋昌斌, 王軍喜, 楊華, 姚然, 孫達(dá), 仇登高, 劉鷹, 王朝夕 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所