一種基于無線網(wǎng)絡(luò)控制的多波長led陣列光源對(duì)照儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于無線網(wǎng)絡(luò)控制的多波長LED陣列光源對(duì)照儀，具體是一種用于培養(yǎng)微生物、飼養(yǎng)昆蟲和小動(dòng)物、植物組織培養(yǎng)、育種和其他試驗(yàn)的LED陣列光源對(duì)照儀。
【背景技術(shù)】
[0002]光照培養(yǎng)箱是具有光照功能的高精度冷熱恒溫設(shè)備?？捎糜谥参锏陌l(fā)芽、組織、育苗、微生物的培養(yǎng)、昆蟲、小動(dòng)物的飼養(yǎng)，水質(zhì)監(jiān)測的BOD測定，以及其他用途恒溫試驗(yàn)，是生物遺傳工程、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境科學(xué)、畜牧、水產(chǎn)等生產(chǎn)、科研、教學(xué)部門較為理想的試驗(yàn)設(shè)備?，F(xiàn)有光照培養(yǎng)箱的光源一般為相應(yīng)功率的焚光燈，其發(fā)出的是復(fù)合光，光譜中含較多的藍(lán)、黃和綠色光，適用于普通的組織培養(yǎng)和種苗生產(chǎn)。但其波長和光通量分布是固定的，且波長范圍很寬，不能滿足實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研宄需要特定波段的光譜的需要，另外熒光燈為熱光源，存在著表面溫度較高的缺點(diǎn)，同時(shí)大多數(shù)光源采用的是傳統(tǒng)的有線控制方式，需要現(xiàn)場調(diào)控光強(qiáng)和觀察相關(guān)數(shù)據(jù)，給使用者造成諸多不便，不能很好的滿足于使用者對(duì)光照培養(yǎng)箱的便捷使用的要求。
[0003]近年來，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了高亮度紅光、藍(lán)光、黃光、白光、綠光等LED(發(fā)光二極管，light-emitting d1de，簡稱LED)的發(fā)展。由于LED具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如壽命長、穩(wěn)定性高、發(fā)光波長覆蓋范圍廣、價(jià)格低廉以及節(jié)能性、光譜可調(diào)性、良好的點(diǎn)光源性、冷光性等，使其作為照射光源的優(yōu)勢不斷凸顯。因此利用LED光源替代傳統(tǒng)光源，不僅能夠保證光照質(zhì)量，而且還能極大地降低照射成本，從而有效地提高了其應(yīng)用于照射或照明等領(lǐng)域的性價(jià)比。同時(shí)隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)和無線通信技術(shù)的發(fā)展和融合，超低功耗無線收發(fā)系統(tǒng)技術(shù)逐步成熟，應(yīng)用范圍越來越廣。在無線鼠標(biāo)、無線鍵盤、遙控游戲等PC機(jī)外設(shè)，以及音頻/圖像娛樂中心和家庭應(yīng)用的遙控裝置上都得到了成功應(yīng)用。因此運(yùn)用無線網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)替代傳統(tǒng)光照培養(yǎng)箱控制模式時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種基于無線網(wǎng)絡(luò)控制的多波長LED陣列光源對(duì)照儀。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]本實(shí)用新型提供一種基于無線網(wǎng)絡(luò)控制的多波長LED陣列光源對(duì)照儀，由LED陣列光源和遙控器兩部分組成。LED陣列光源由上至下包括開關(guān)電源、LED光源控制器、LED陣列光照板和支架。AC220V經(jīng)開關(guān)電源轉(zhuǎn)換為DC24V為后續(xù)LED光源控制器和LED陣列光照板供電，LED光源控制器配有5個(gè)控制接口，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)和控制5塊LED陣列光照板；遙控器包括電池組、控制信號(hào)處理器、功能按鍵和RF發(fā)射模塊；所述遙控器使用RF射頻信號(hào)與LED陣列光源以無線方式連結(jié)；所述LED光源控制器內(nèi)部包含有微處理器，該微處理器連接有RF接收模塊，接收來自遙控器的指令信號(hào)，并采用PWM信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電流大小來調(diào)節(jié)LED陣列光照板的光照強(qiáng)度。
[0007]所述的開關(guān)電源為隔離式直流開關(guān)電源，輸入電壓為100-240V，輸出電壓為24V，輸出電流為0-3.2A。
[0008]所述的遙控器面板上設(shè)置有開關(guān)、模式、亮度增加、亮度減小四種功能按鍵和LED顏色指示燈，采用無線射頻信號(hào)，有效控制距離20m。
[0009]所述的LED陣列光照板有5塊，分別為紅光LED、藍(lán)光LED、黃光LED、綠光LED和白光LED，每塊均由厚度很薄的正方形電路板和焊接在其上的單色LED組成；LED發(fā)光面朝下，呈方陣等間距均勻排列，各相鄰LED的中心行間距和列間距相等，LED陣列光照板的大小和LED排列密度可根據(jù)試驗(yàn)需要調(diào)整；所用LED均為高亮度圓頭LED，半值角7°、直徑5mm，其中紅光LED波長637nm，藍(lán)光LED波長459nm，黃光LED波長592nm，綠光LED波長520nm。
[0010]每塊LED陣列光照板配置4根支架，所述支架高度可自由調(diào)節(jié)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:本基于無線網(wǎng)絡(luò)控制的多波長LED陣列光源對(duì)照儀具有波寬窄、波長類型豐富、光色光質(zhì)可調(diào)，可控性強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于各種培養(yǎng)箱，極大地提高了應(yīng)用性能和光的利用效率；同時(shí)本基于無線網(wǎng)絡(luò)控制的多波長LED陣列光源對(duì)照儀采用RF遙控技術(shù)，工作在2.4-2.5GHz ISM自由頻段，全球通用，可以非常方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)LED陣列光源的遠(yuǎn)程控制，具有功耗低，傳輸距離遠(yuǎn)，空中通訊速率高，抗干擾性更強(qiáng)，穩(wěn)定性更高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型LED陣列光照板上LED分布和接線示意圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型遙控器電路原理框圖。
[0015]圖4為本實(shí)用新型LED陣列光源電路原理框圖。
[0016]圖5為本實(shí)用新型降壓穩(wěn)壓電路原理圖。
[0017]圖6為本實(shí)用新型微處理器和RF接收模塊電路原理圖。
[0018]圖7為本實(shí)用新型恒流驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
[0019]圖8為本實(shí)用新型遙控器電路原理圖。
[0020]圖9為PWM調(diào)光模式占空比為10%原理圖。
[0021]圖10為PWM調(diào)光模式占空比為90%原理圖。
[0022]圖11為本實(shí)用新型處理6天后松材線蟲種群數(shù)量差異比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本實(shí)用新型下面結(jié)合實(shí)施例并參照附圖作進(jìn)一步詳述:
[0024]參見圖3，掌上遙控器200上的功能按鍵發(fā)出的指令信號(hào)經(jīng)控制信號(hào)處理器處理后通過RF發(fā)射模塊發(fā)射出去。電池組輸出3.3-5V供電電壓驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)處理器和RF發(fā)射模塊。
[0025]參見圖4，LED陣列光源100的開關(guān)電源101輸出24V電壓至恒流驅(qū)動(dòng)電路，輸出5V接至微處理器，3.3V接至RF接收模塊；RF接收模塊將接收到的控制信號(hào)經(jīng)微處理器轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)控制恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出電流的大小，該電流流向LED陣列，點(diǎn)亮不同光色的LED。
[0026]參見圖1、圖5和圖7，本基于無線網(wǎng)絡(luò)控制的多波長LED陣列光源對(duì)照儀采用了低壓恒流源。220V交流電經(jīng)開關(guān)電源101后輸出24V，一路接至降壓穩(wěn)壓電路，另一路接至恒流驅(qū)動(dòng)電路。24V電壓經(jīng)開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片LM2596-5.0降壓穩(wěn)壓后輸出5V工作電壓至微處理器，經(jīng)開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片LM2596-3.3降壓穩(wěn)壓后輸出3.3V工作電壓至RF接收模塊。恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出恒定電流至LED陣列，點(diǎn)亮LED燈珠內(nèi)的紅光、藍(lán)光、黃光、綠光和白光芯片。U2-U6為恒流驅(qū)動(dòng)芯片，采用目前應(yīng)用廣泛、廉價(jià)且性能比較穩(wěn)定的PT4115。D1-D5為續(xù)流二極管，由于工作在高頻脈沖下，故采用肖特基二極管SS110。L1-L5是整流電感，設(shè)計(jì)為50 μ Ho R1-R5為取樣電阻，控制ΡΤ4115輸出電流大小，一般用以下公式計(jì)算:R=0.1/1ut。參見圖2，由于紅光串并聯(lián)電路額定工作電流為320mA(以16顆串聯(lián)為I組，16組并聯(lián)為例，下同)，藍(lán)光額定工作電流為240mA，黃光額定工作電流為160mA，綠光額定工作電流為320mA，白光額定工作電流為320mA，故紅光驅(qū)動(dòng)電路中R5取0.3125 Ω，藍(lán)光驅(qū)動(dòng)電路中R4取0.417 Ω，黃光驅(qū)動(dòng)電路中R3取0.625 Ω，綠光驅(qū)動(dòng)電路中R2取0.3125 Ω，白光驅(qū)動(dòng)電路中Rl取0.3125 Ω。PT4115的DIM端可外接PWM脈沖或直流電壓調(diào)光，由于本設(shè)計(jì)采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)調(diào)節(jié)LED光強(qiáng)，故DM外接由微處理器輸出的PWM信號(hào)，頻率設(shè)置為250Hz。具體實(shí)現(xiàn)過程為PWM脈沖信號(hào)由微處理器P1.1-P1.5產(chǎn)生，其高低電平?jīng)Q定LED的通斷狀態(tài)。將定時(shí)器TO溢出中斷定為1/25000秒(即40 μ S)，每100次脈沖