植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，包括光照檢測部分和驅(qū)動控制部分，光照檢測部分包括光照動態(tài)檢測裝置，裝置由防護(hù)玻璃罩、凸透鏡、顏色傳感器、底座及塑料外殼組成；驅(qū)動控制部分包括穩(wěn)壓電源、晶振、單片機、顯示屏、驅(qū)動電路及紅、綠、藍(lán)三種顏色的補光燈。光照動態(tài)檢測裝置動態(tài)檢測環(huán)境光照，并將信息送入單片機，單片機根據(jù)輸入的信息量化出環(huán)境光照的RGB分量，根據(jù)植物生長對不同光照條件的需求，通過軟件計算，構(gòu)建三路不同的PWM信號，控制輸出三路不同的電壓，經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動，自動調(diào)節(jié)三種不同顏色補光燈的照明情況。本實用新型設(shè)計思路簡單，智能化程度高，能動態(tài)檢測并改變環(huán)境光照情況，使光照符合植物生長需求。
【專利說明】植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種補光燈的調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，尤其涉及一種植物補光燈的新型調(diào)控設(shè)計，屬于智能控制領(lǐng)域的范疇。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，溫室大棚在反季節(jié)瓜果、花卉的生產(chǎn)中起著重要的作用，然而目前溫室大棚普遍存在嚴(yán)重光照不足的問題，由于光照不足，植物的光合作用受到了抑制，有機物的合成過程受阻，農(nóng)作物產(chǎn)量難以有效提高。
[0003]研究表明，植物對光的吸收具有選擇性，特定時刻對植物施以不同波長、不同強度的光進(jìn)行補光照射可以促進(jìn)植物的生長。
[0004]基于上述理論，人們發(fā)明了植物補光燈，但目前大多數(shù)植物補光燈都是長明式或者依靠人工控制的，且對于不同光照強度及光色的需求主要依靠特定燈具實現(xiàn)，難以達(dá)到因時因地、自適應(yīng)、有效地控制光照，容易出現(xiàn)光照過強或者光照不足的情況。
[0005]以上情況，不僅不利于農(nóng)作物產(chǎn)量的提高，而且也會造成能源的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述現(xiàn)有的技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，以使植物的光照強度處于最佳范圍，促進(jìn)植物的生長，同時節(jié)約能源。其特點是設(shè)計思路簡單，智能化程度高，能動態(tài)檢測并改變環(huán)境光照情況。
[0007]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，包括光照檢測部分和驅(qū)動控制部分，光照檢測部分整體包括光照動態(tài)檢測裝置，裝置由防護(hù)玻璃罩、凸透鏡、顏色傳感器、底座以及塑料外殼組成；驅(qū)動控制部分包括穩(wěn)壓電源、晶振、單片機、顯示屏、驅(qū)動電路、紅色植物補光燈、綠色植物補光燈以及藍(lán)色植物補光燈；光照檢測部分與驅(qū)動控制部分相連，相互間進(jìn)行信息指令傳輸；所述的防護(hù)玻璃罩位于光照動態(tài)檢測裝置最上方，通過螺紋嵌合固定在裝置上，可拆卸；所述的凸透鏡位于防護(hù)玻璃罩及顏色傳感器之間，可將外界光線聚焦至顏色傳感器；所述的顏色傳感器位于凸透鏡下方，安置在裝置底座上；所述的光照動態(tài)檢測裝置整體置于外部檢測環(huán)境中，與單片機相連，其通過內(nèi)部感應(yīng)機制準(zhǔn)確反映外界光照情況；所述的單片機為系統(tǒng)主處理器，單片機與晶振、驅(qū)動電路以及顯示屏相連，驅(qū)動電路之后連接有植物補光燈。
[0008]進(jìn)一步的，所述的顏色傳感器采用的是TAOS公司推出的型號為TCS230的傳感器芯片，它具有高集成特性，即把硅光電二極管、電流頻率轉(zhuǎn)換器以及紅綠藍(lán)(RGB)三種濾光器集成在一個單一的CMOS電路上，且能夠?qū)崿F(xiàn)每個彩色信道10位以上的轉(zhuǎn)換精度輸出。
[0009]進(jìn)一步的，所述的顏色傳感器與凸透鏡兩者之間相隔的距離為凸透鏡的焦距。
[0010]進(jìn)一步的，所述的單片機采用的是AVR單片機系列中的ATMEGA8單片機，該單片機采用了先進(jìn)的RICS精簡指令集結(jié)構(gòu)，具有足夠快的運行速度，可達(dá)lMIPS/MHz，是普通CISC單片機的10倍。[0011]進(jìn)一步的，所述的晶振采用的是12MHz石英晶振，具有足夠快的響應(yīng)能力。
[0012]進(jìn)一步的，所述的紅色植物補光燈、綠色植物補光燈以及藍(lán)色植物補光燈均是采用LED，LED是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，它不同于白熾燈鎢絲發(fā)光以及節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光，具有光效高、無輻射與低功耗的特點。
[0013]進(jìn)一步的，所述的顯示屏采用的是液晶顯示屏。
[0014]本實用新型的有益效果是:
[0015]1.采用高精度顏色傳感器，可對環(huán)境光照情況進(jìn)行精確分析；
[0016]2.采用高速單片機，運算速度快；
[0017]3.采用紅、綠、藍(lán)三種顏色LED作為補光燈，由單片機分別控制輸出強度，得到的復(fù)色光可滿足植物對不同光色及強度的光的補光需求；
[0018]4.采用液晶顯示，由單片機控制，直接顯示輸出環(huán)境整體光成色及紅、綠、藍(lán)三原色光光照強度等信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0020]圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實用新型的系統(tǒng)工作流程圖；
[0022]圖3為本實用新型的光照動態(tài)檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]I為防護(hù)玻璃罩；2為凸透鏡；3為顏色傳感器；4為底座；5為塑料外殼。
【具體實施方式】
[0024]圖1中，一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括光照檢測部分和驅(qū)動控制部分，光照檢測部分整體包括光照動態(tài)檢測裝置，裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示；驅(qū)動控制部分包括穩(wěn)壓電源、晶振、單片機、顯示屏、驅(qū)動電路、紅色植物補光燈、綠色植物補光燈以及藍(lán)色植物補光燈；所述的光照動態(tài)檢測裝置整體置于外部檢測環(huán)境中，與單片機相連，其通過內(nèi)部感應(yīng)機制準(zhǔn)確反映外界光照情況；所述的單片機為系統(tǒng)主處理器，其接收光照動態(tài)檢測裝置返回的光照信息，通過邏輯分析判斷獲知外界光照紅、綠、藍(lán)三原色光的組成及其強度分布，單片機之后連接有晶振、驅(qū)動電路以及顯示屏，驅(qū)動電路分別驅(qū)動三種不同顏色的植物補光燈進(jìn)行補光照明。
[0025]上述光照動態(tài)檢測裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括有防護(hù)玻璃罩1、凸透鏡2、顏色傳感器3、底座4以及塑料外殼5。所述的防護(hù)玻璃罩I位于裝置最上方，通過螺紋嵌合安裝在裝置上，用于防護(hù)凸透鏡2及裝置內(nèi)光路免受外部損壞，可拆卸；所述的凸透鏡2位于防護(hù)玻璃罩I及顏色傳感器3之間，外界的平行光線通過凸透鏡2聚焦至顏色傳感器3 ;所述的顏色傳感器3安裝在裝置底座4上，通過感知輸入光線的R、G、B分量值獲知環(huán)境光照情況，并將信息輸入單片機供其處理。
[0026]所述的光照動態(tài)檢測裝置內(nèi)置有顏色傳感器，該傳感器采用的是TAOS公司推出可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器，即TCS230傳感器芯片，它把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉(zhuǎn)換器集成在一個單一的CMOS電路上，同時在單一芯片上集成了紅綠藍(lán)(RGB)三種濾光器，其輸出的是數(shù)字量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)每個彩色信道10位以上的轉(zhuǎn)換精度，其光照檢測工作原理如下:
[0027]根據(jù)三原色理論可知，各種顏色的光都可以通過不同比例的三原色(紅、綠、藍(lán))光混合而成。因此，如果測得構(gòu)成環(huán)境光照的三原色光的強度值，即直觀表現(xiàn)為RGB分量值的大小，就能夠分析環(huán)境的光照情況，包括光照強度和整體光成色。當(dāng)所述的顏色傳感器識別光照情況時，根據(jù)與單片機之間的指令傳輸，依次選通三種顏色的濾波器，分別只允許紅、綠、藍(lán)三種顏色的光通過，不同強度的光使傳感器輸出唯一的不同頻率的脈沖信號，因此通過對脈沖信號的計數(shù)便可獲知環(huán)境光照三原色光的強度信息，即直觀表現(xiàn)為R、G、B量值的大小，進(jìn)而也便獲得了環(huán)境整體光成色及光強信息。
[0028]單片機接收來自光照動態(tài)檢測裝置的光照信息，即環(huán)境光照的RGB分量脈沖信號，通過對不同頻率脈沖信號的分析可判定環(huán)境光照紅、綠、藍(lán)三原色光光強，直觀表現(xiàn)為RGB分量值大小，根據(jù)植物對光的不同需求及三種顏色補光燈的電壓與光強的關(guān)系，通過軟件計算，構(gòu)建三路不同的PWM脈沖信號，從而控制輸出三路不同的輸出電壓，經(jīng)過驅(qū)動電路驅(qū)動，分別調(diào)節(jié)三種不同顏色植物補光燈的照明情況，使環(huán)境的光照符合要求。單片機內(nèi)設(shè)定有定時器，每隔一定時間采集一次外界光照信息，因此便能達(dá)到動態(tài)檢測并改變環(huán)境光照情況。
[0029]圖2中，一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)工作流程圖，軟件系統(tǒng)初始化后開始判斷是否進(jìn)行環(huán)境光照的RGB分量檢測，當(dāng)系統(tǒng)允許檢測，光照動態(tài)檢測裝置開始感應(yīng)環(huán)境的光照情況，并通過R、G、B分量值的形式量化輸出光信息，包括光強信息以及光色信息，在單片機內(nèi)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的植物生長所需的光照條件，計算出紅、綠、藍(lán)三種顏色LED補光燈所需的補充照射強度，并通過PWM波形的形式構(gòu)建三路不同的輸出電壓分別用于驅(qū)動紅、綠、藍(lán)三種顏色的LED補光燈。環(huán)境光照情況以及紅、綠、藍(lán)三種顏色的LED補光燈所需的驅(qū)動電壓通過液晶顯示屏動態(tài)顯示輸出。
[0030]以上僅為本實用新型的較佳實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，包括光照檢測部分和驅(qū)動控制部分，其特征在于:光照檢測部分整體包括光照動態(tài)檢測裝置，裝置由防護(hù)玻璃罩、凸透鏡、顏色傳感器、底座以及塑料外殼組成；驅(qū)動控制部分包括穩(wěn)壓電源、晶振、單片機、顯示屏、驅(qū)動電路、紅色植物補光燈、綠色植物補光燈以及藍(lán)色植物補光燈；光照檢測部分與驅(qū)動控制部分相連，相互間進(jìn)行信息指令傳輸；所述的防護(hù)玻璃罩位于光照動態(tài)檢測裝置最上方，通過螺紋嵌合固定在裝置上，可拆卸；所述的凸透鏡位于防護(hù)玻璃罩及顏色傳感器之間，可將外界光線聚焦至顏色傳感器；所述的顏色傳感器位于凸透鏡下方，安置在裝置底座上；所述的光照動態(tài)檢測裝置整體置于外部檢測環(huán)境中，與單片機相連，其通過內(nèi)部感應(yīng)機制準(zhǔn)確反映外界光照情況；所述的單片機為系統(tǒng)主處理器，單片機之后連接有晶振、驅(qū)動電路以及顯示屏，驅(qū)動電路之后連接有植物補光燈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，其特征在于:所述的光照動態(tài)檢測裝置內(nèi)部安裝有凸透鏡，用于將外界光線聚焦至顏色傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，其特征在于:所述的光照動態(tài)檢測裝置安裝有玻璃防護(hù)罩，用于保護(hù)凸透鏡及內(nèi)部光路免受外部損傷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，其特征在于:所述的顏色傳感器采用的是TAOS公司推出的型號為TCS230的傳感器芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，其特征在于:所述的顏色傳感器與凸透鏡兩者之間的距離為凸透鏡的焦距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，其特征在于:所述的紅色植物補光燈、綠色植物補光燈以及藍(lán)色植物補光燈均是采用LED。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，其特征在于:所述的單片機采用的是AVR單片機系列中的ATMEGA8單片機。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物補光燈的新型調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，其特征在于:所述的顯示屏為液晶顯示屏。
【文檔編號】A01G9/20GK203399339SQ201320315288
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月30日
【發(fā)明者】李子印, 朱明凌, 陳柱, 許斌, 陳立峰 申請人:中國計量學(xué)院