專利名稱：一種全自動植物光照裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子技術和生物技術領域，尤其是涉及一種全自動控制的植物光照裝置。
背景技術：
在農業(yè)生產中，人工光源的應用已有相當長的歷史，隨著LED技術的快速發(fā)展，大功率LED制備技術已日趨成熟，將LED作為光源應用于植物光照具有重大的經(jīng)濟價值。但我國將LED應用于農業(yè)上處于起步階段。有研究表明，以藍色、紅色LED對植物生長有促進作用，調節(jié)藍光和紅光LED的組合，并在藍光、紅光最佳組合基礎上，加上一定配比的紫外更有利于植物的生長。目前該研究處于起步階段，且存在以下問題(1)現(xiàn)有的植物光照裝置無法全自動調光。不同植物生長周期，不同的外界環(huán)境都對植物的光照條件有影響，現(xiàn)有裝置無法根據(jù)這些因素進行自動調節(jié)，無法最優(yōu)化地促進植物生長；(2)現(xiàn)有的植物光照裝置不能廣泛用于不同植物光照中。不同植物對不同波長的光的強度要求不同，固定的光強不能用于不同種類的植物光照中；(3)現(xiàn)有的植物裝置沒有很好的解決散熱問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是解決上述現(xiàn)有植物光照裝置中存在的技術問題，提供全自動植物光照裝置，可以根據(jù)植物種類、植物生長期選擇不同的光照方式，同時根據(jù)外界溫度、光強和濕度，通過微機電路自動調節(jié)LED光源，具體技術方案如下。一種全自動植物光照裝置，包括可控恒流電源、水泵、傳感器組、顯示電路、按鍵控制電路、微機電路和一個以上的照射單元；可控恒流電源、水泵、傳感器組、顯示電路和按鍵控制電路分別與微機電路連接，微機電路實時讀取按鍵控制電路發(fā)出的指令和傳感器組數(shù)據(jù)并對可控恒流電源、水泵、顯示電路進行控制；所述顯示電路用于顯示時間、控制選項和傳感器組所檢測的數(shù)據(jù)；每個照射單元包括LED光源電路板、鋁基板和多個LED光源，所述的多個LED光源焊接在LED光源電路板上，LED光源電路板緊貼在鋁基板的下表面，LED光源電路與可控恒流電源連接；所述的鋁基板由上下兩片鋁片緊密疊加構成，兩片鋁片之間形成有用于冷卻散熱的流水通道，兩個以上照射單元的鋁基板中的流水通道相互連通成回路，回路一端通過水管連接至水泵，另一端連接至水源處。作為上述全自動植物光照裝置進一步優(yōu)化的技術方案，所述的多個LED光源選取峰值波長為(445nm士 IOnm)的藍光、(660nm士 IOnm)的紅光、(370nm士 IOnm)的紫外光。作為上述全自動植物光照裝置進一步優(yōu)化的技術方案，LED光源分布時可采用行交叉分布、列交叉分布或環(huán)形交叉分布。每種顏色的LED光源通過由微機電路控制的PWM (脈沖寬度可調)可控恒流電源調節(jié)光強，單片機通過改變輸出脈沖的占空比來調節(jié)PWM可控恒流電源的輸出電流，從而調節(jié)LED光源的光強。所有顏色的LED光源可由一個可控恒流電源控制，也可以每種顏色的LED光源單獨配有一個可控恒流電源。作為上述全自動植物光照裝置進一步優(yōu)化的技術方案，所述的照射單元設有用于控制LED光源通電與斷電的一個或三個開關，當設有三個開關，三個開關分別控制每一種顏色的LED光源；兩個以上照射單元通過電線連接起來，最后連接至可控恒流電源。作為上述全自動植物光照裝置進一步優(yōu)化的技術方案，所述兩片鋁片中至少有一片具有凹槽，所述流水通道由兩片鋁片之間的凹槽構成；所述流水通道的入口與水泵連接。 流水通道的水流由水泵控制，水泵連接至微機電路，由微機電路控制水泵的工作時間和工作方式。作為上述全自動植物光照裝置進一步優(yōu)化的技術方案，所述可控恒流電源為PWM 可控恒流電源，三種LED光源通過由微機電路控制的PWM可控恒流電源進行光強調節(jié)。上述全自動植物光照裝置，微機電路內部設有用于存儲不同植物照射程序的可重復擦寫的程序存儲器，微機電路讀取傳感器組數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)和程序存儲器的植物照射程序自動控制水泵、可控橫流電源和顯示電路的工作。作為上述全自動植物光照裝置進一步優(yōu)化的技術方案，傳感器組包含溫度傳感器、濕度傳感器和光強傳感器。傳感器組安裝時放置于與植物相同高度的位置，可準確反映植物的外界信息。作為上述全自動植物光照裝置進一步優(yōu)化的技術方案，在鋁基板的兩片鋁片之間加入用于增加流水通道氣密性的橡皮片。上述全自動植物光照裝置中，按鍵控制電路用于輸入控制指令，通過微機電路調節(jié)時間、初始化照射單元、選擇裝置總的照射單元數(shù)量，調節(jié)照射單元的光強、選擇植物生長期、選擇植物種類、控制水泵工作和微機電路復位。所述的LED光源電路板緊貼在鋁基板的下表面，兩者之間可以加入散熱膠，增強散熱效果，使LED光源電路板能很好的將熱量傳到鋁基板。所述的照射單元設有獨立開關，用于控制該照射單元LED的通電情況，設計時可以選擇一個開關控制所有LED光源，也可以選用三個開關分別控制每一種顏色的LED光源。 每個照射單元上設有電線連接口，電線連接口可以是常用的Spin連接口，也可以是其他形狀。照射單元拼湊使用時，可以拼湊在一個平面上，也可以將兩照射單元之間拼成存在一定夾角類屋頂形狀。使用電線連接各個照射單元的電線連接口，將各個照射單元連接起來，最后連接至可控恒流電源。兩個以上照射單元的流水通道通過接口緊密連接，流水通道連接成回路，貫穿所有照射單元?；芈芬欢送ㄟ^水管連接至水泵，另一端連接至水源處。裝置工作時，微機電路讀取存儲器的植物照射程序和傳感器組的信息，自動調節(jié)LED光源的光強和照射方法。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術相比具有以下的優(yōu)點和效果
1)本發(fā)明具有自動調光功能，可以通過微機電路自動調節(jié)不同波長的LED光源的光
強；
2)本發(fā)明可以廣泛用于不同植物光照中，根據(jù)不同植物和不同植物生長期選擇照射方式，由微機電路自動控制整個植物光照裝置；
3)本發(fā)明可以由傳感器組讀取外界溫度、濕度和光強，實時考慮外界環(huán)境條件；
4)本發(fā)明可以通過照射單元的拼湊使用，滿足不同照射面積的需求。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。圖1為本發(fā)明的植物光照裝置示意圖。圖2為本發(fā)明所述的一個照射單元示意圖。圖3為圖2所示A-A面的剖視圖
圖4為LED光源電路板的LED分布示意5為四個照射單元拼湊使用時和可控恒流電源電氣連接示意6為本發(fā)明裝置的電路框圖。圖7為按鍵控制電路的控制內容構成圖本照明燈具圖注說明
1照射單元；2水管；3傳感器組；4水泵；5微機電路；6按鍵控制電路；7顯示電路；8可控恒流電源；9照射單元連接電線；10固定架；11螺絲釘；12螺絲孔；13橡皮片；14流水通道凹入接口 ；15流水通道；16LED光源電路板；17鋁基板；18LED燈珠；19流水通道凸出接口； 20開關；21電線連接口。
具體實施例方式參閱圖1至圖7所示，這是一種全自動植物光照裝置的較佳實施方式，但本發(fā)明的實施方式不限于此。該例中的發(fā)明內容是一種根據(jù)不同植物種類和植生長期選擇不同的光照方式，同時根據(jù)外界溫度、光強和濕度，通過微機電路自動調節(jié)LED光源光強和照射方法的植物光照裝置。包括一個以上的照射單元1、可控恒流電源8、水泵4、傳感器組3、顯示電路7、 按鍵控制電路和微機電路6，可控恒流電源、水泵、傳感器組、顯示電路和按鍵控制電路分別與微機電路連接，每個照射單元包括LED光源電路板、鋁基板和多個LED光源。以圖1所示的六個照射單元拼湊使用為例，LED光源采用波長為440nm藍光、660nm 紅光，370nm紫外LED燈珠18，傳感器組3包括溫度傳感器，濕度傳感器，光強傳感器。照射單元1拼湊使用時選擇在同一個平面拼湊，各照射單元之間的流水通道15通過接口(14、 19)緊密連接，流水通道連接成回路，回路一端通過水管2連接至水泵4，另一端連接至水源處，照射單元1之間通過固定架10固定。照射單元采用圖2、3、4所示，每個照射單元上設有一個開關20和一個電線連接口 21，LED燈珠18焊接在LED光源電路板16上，LED光源電路板16與鋁基板17下表面緊密連接。鋁基板17由上下兩片鋁片緊密疊加構成，兩片鋁片之間形成有用于冷卻散熱的流水通道15，并在兩片鋁片之間加入用于增加流水通道氣密性的橡皮片13，上下鋁片通過螺絲孔12和螺絲釘11固定，
圖5所示，四個照射單元相互連接時，通過照射單元連接電線9連接照射單元的電線連接口 21，最后連接至可控恒流電源8，該例中采用一個高功率可控恒流電源分別控制三種不同LED光源。圖6所示，微機電路包含可重復擦寫的程序存儲單元，可重復擦除和存儲不同的植物照射程序?？煽睾懔麟娫?、水泵、傳感器組、顯示電路和按鍵控制電路分別與微機電路連接，微機電路實時讀取按鍵控制電路指令并做出相應操作；微機電路讀取傳感器組數(shù)據(jù)， 根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)和程序存儲器的植物照射程序自動控制水泵、可控橫流電源和顯示電路。傳感器組包括溫度傳感器、濕度傳感器和光強傳感器。顯示電路可顯示裝置時間，控制選項，傳感器組所檢測的數(shù)據(jù)等。圖7所示，機電路實時讀取按鍵控制電路指令并做出相應操作，操作內容包括調節(jié)裝置時間、初始化照射單元、選擇裝置總的照射單元數(shù)量、調節(jié)照射單元的光強、選擇植物生長期、選擇植物種類、控制水泵工作方式和微機電路復位等。裝置通電，通過按鍵控制電路選擇裝置初始化，微機電路執(zhí)行按鍵控制電路的指令對裝置進行初始化，初始化包括檢測水泵，傳感器組，LED可控恒流電源的工作情況，并讀取傳感器組數(shù)據(jù)，包括外界溫度、濕度和光強，通過顯示電路顯示出來，顯示電路同時顯示時間和控制選項。通過按鍵控制系統(tǒng)，依次選擇植物種類、植物種植周期和初始化照射單元，微機電路執(zhí)行按鍵控制電路的指令對照射單元進行初始化，初始化過程如下微機電路調節(jié)輸出脈沖的占空比控制可控恒流電源，逐次將三種LED光源單獨開至最亮，通過光強傳感器記錄下每種LED光源的最大光強，微機電路根據(jù)光強傳感器讀取到的數(shù)據(jù)判斷該裝置能否滿足所選植物的光強要求，如不滿足，微機電路通過顯示電路提醒用戶，咨詢用戶是否繼續(xù)使用該裝置，用戶如選擇繼續(xù)使用，裝置將自動選擇在該情況下的最優(yōu)的照射方式。裝置開始工作，微機電路讀取所選植物種類、植物種植周期的照射程序和傳感器組實時讀取的數(shù)據(jù)，自動控制可控橫流電源，從而調節(jié)每種LED光源至預設光強。當裝置溫度達到預設值時，微機電路打開水泵工作，降低裝置溫度。本發(fā)明裝置根據(jù)外界因素、不同植物對光的需求，自動調節(jié)不同波長的LED光源的光強，使植物得到最好的生長環(huán)境，最優(yōu)化促進植物生長。
權利要求
1.一種全自動植物光照裝置，包括可控恒流電源、水泵、傳感器組、顯示電路、按鍵控制電路、微機電路和一個以上的照射單元；可控恒流電源、水泵、傳感器組、顯示電路和按鍵控制電路分別與微機電路連接，微機電路實時讀取按鍵控制電路發(fā)出的指令和傳感器組數(shù)據(jù)并對可控恒流電源、水泵、顯示電路進行控制；所述顯示電路用于顯示時間、控制選項和傳感器組所檢測的數(shù)據(jù)；每個照射單元包括LED光源電路板、鋁基板和多個LED光源，所述的多個LED光源焊接在LED光源電路板上，LED光源電路板緊貼在鋁基板的下表面，LED光源電路與可控恒流電源連接；所述的鋁基板由上下兩片鋁片緊密疊加構成，兩片鋁片之間形成有用于冷卻散熱的流水通道，兩個以上照射單元的鋁基板中的流水通道相互連通成回路，回路一端通過水管連接至水泵，另一端連接至水源處。
2.根據(jù)權利要求1所述的全自動植物光照裝置，其特征在于所述LED光源峰值波長為 445nm士 10nm、660nm士 IOnm 或 370nm士 10nm。
3.根據(jù)權利要求廣3任一項所述的全自動植物光照裝置，其特征在于所采用的三種 LED光源分布時采用行交叉分布、列交叉分布或環(huán)形交叉分布。
4.根據(jù)權利要求4所述的全自動植物光照裝置，其特征在于所述的照射單元設有用于控制LED光源通電與斷電的一個或三個開關，當設有三個開關，三個開關分別控制每一種顏色的LED光源；兩個以上照射單元通過電線連接起來，最后連接至可控恒流電源。
5.根據(jù)權利要求1所述的全自動植物光照裝置，其特征在于所述兩片鋁片中至少有一片具有凹槽，所述流水通道由兩片鋁片之間的凹槽構成；所述流水通道的入口與水泵連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的全自動植物光照裝置，其特征在于所述可控恒流電源為PWM 可控恒流電源，三種LED光源通過由微機電路控制的PWM可控恒流電源進行光強調節(jié)。
7.根據(jù)權利要求1所述的全自動植物光照裝置，其特征在于微機電路內部設有用于存儲不同植物照射程序的可重復擦寫的程序存儲器，微機電路讀取傳感器組數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)和程序存儲器的植物照射程序自動控制水泵、可控橫流電源和顯示電路的工作。
8.根據(jù)權利要求1所述的全自動植物光照裝置，其特征在于傳感器組包含溫度傳感器、濕度傳感器和光強傳感器。
9.根據(jù)權利要求1所述的全自動植物光照裝置，其特征在于在鋁基板的兩片鋁片之間社設有用于增加流水通道氣密性的橡皮片。
10.根據(jù)權利要求1 9任一項所述的全自動植物光照裝置，其特征在于按鍵控制電路用于輸入控制指令，通過微機電路調節(jié)時間、初始化照射單元、選擇裝置總的照射單元數(shù)量，調節(jié)照射單元的光強、選擇植物生長期、選擇植物種類、控制水泵工作和微機電路復位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全自動植物光照裝置，包括一個以上的照射單元、可控恒流電源、水泵、傳感器組、顯示電路、按鍵控制電路和微機電路；每個照射單元包括LED光源電路板、鋁基板和多個LED光源。LED光源焊接在LED光源電路板上，LED光源電路板連接到由微機電路控制的可控恒流電源，通過微機電路自動調節(jié)LED光源的光強；本發(fā)明裝置可根據(jù)照射面積選擇照射單元的數(shù)量，兩個以上的照射單元通過電器連接拼湊使用。該裝置可根據(jù)不同植物種類選擇不同的光照方式，同時根據(jù)外界溫度、光強和濕度，通過微機電路自動調節(jié)LED光源光強和照射方法，最優(yōu)化地促進植物生長。本發(fā)明裝置全自動控制且散熱效果好，可廣泛應用于植物生長照射。
文檔編號A01G7/06GK102287711SQ20111022849
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權日2011年8月10日
發(fā)明者周德濤, 范廣涵, 許毅欽, 賀龍飛, 鄭樹文 申請人:華南師范大學