專利名稱：一種組態(tài)化植物生長led光源控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光源控制系統(tǒng)，特別是一種用于組態(tài)化植物生長用的LED光源控制系統(tǒng)。
背景技術：
植物的光合作用是地球上一切生命的基礎，光合作用需要光，但是光對植物的影 響除了提供光合作用所需之外，還包括光譜、光周期的調節(jié)。植物的生長發(fā)育需要的光照主常依賴太陽光，但蔬菜、花卉、藥用植物等其他經(jīng)濟 作物的工廠化生產(chǎn)、組織培養(yǎng)等還需進行人工光源補充光照。特別考慮到晚秋、冬、春等季 節(jié)的光照時間相對較短，溫室大棚內嚴重缺光，作物不能正常生長，如連遇陰天、霧天、雨雪 天，作物生長受到的影響會更嚴重。因此，采用人工光源在棚室內直接給作物補光是促進植 物生長的有效途徑，而高效節(jié)能地對植物補光的理論依據(jù)主要是植物對光的選擇性吸收的 理論。近年來，人們一直在努力模擬植物的吸收光譜，以求研制出某種光源，使其發(fā)射光譜 最大限度地接近植物的吸收光譜以產(chǎn)生共振吸收，促使光合作用高效地進行。目前，國內植物組織培養(yǎng)主要采用的人工光源是白熾燈、日光燈、鈉燈、高壓汞燈 等，但這些人工光源的發(fā)射光譜不能很好地滿足植物生長對光的選擇性需求，補光效率低， 燈管的壽命與發(fā)光效率均不夠理想，燈管發(fā)熱量大還需另外耗電來移除，以致整體耗電成 本頗高。國外和臺灣利用LED光源的初步研究已證實利用LED光源作為溫室人工光源能夠 有效的提高植物的生長量和品質。與傳統(tǒng)的人工光源相比，LED具有可調整光強、光譜、冷 卻負荷低、電光轉換效率高、體積小、壽命長、使用直流電及可設定特定波長、波長固定等特 點，且不含有害氣體，環(huán)保性能佳，對于植物的組培是一種非常適合的人工光源系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術中還沒有直接應用到植物生長，尤其是蘭科植物組培的LED燈具的光源 控制系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有植物生長過程中采用傳統(tǒng)人工光源存在的高能耗、高成本、長培 育周期等不足，提供一種用于組態(tài)化植物生長的LED光源控制系統(tǒng)，有效地提高植物生長 的生長量與有效成分，以解決蘭科植物繁育中出現(xiàn)的高能耗、周期長等問題，極大縮短種苗 培育周期。為此，本發(fā)明采用以下的技術方案一種組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特 征在于它包括控制底板、多個控制基板和多塊LED燈板三部分組成，LED燈板上裝有LED燈， 控制底板包括一微處理器和多個電源插座，微處理器通過串口連接線與一計算機連接，在 計算機內裝一參數(shù)設置模塊?？刂苹灏惭b在電源插座上，LED燈板通過電源控制線與控 制基板的驅動電路連接，控制基板的個數(shù)根據(jù)LED燈板數(shù)量和LED燈種類組態(tài)來配置。微 處理器用于完成參數(shù)設置模塊的執(zhí)行與計算機的數(shù)據(jù)通訊，通過微處理器和參數(shù)設置模塊 就能實現(xiàn)對LED燈板中燈的智能控制，可實現(xiàn)純光燈板的光強與光周期控制，也可實現(xiàn)混光燈板的光強、光比例與光周期控制。作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本發(fā)明采取以下技術措施所述的微處理器包括微處理單元和與所述的微處理單元(MCU)連接的時鐘單元 (RTC)和串口通信接口單元(UART)，主要完成參數(shù)設置模塊的執(zhí)行與計算機的數(shù)據(jù)通訊， 用于與計算機通信進行接收、發(fā)送相關數(shù)據(jù)，用于時間、周期的設定等。所述的LED燈板由純光LED燈板或/和紅藍混光LED燈板組成，由2個控制基板 控制1塊純光LED燈板，由5個控制基板控制1塊紅藍混光LED燈板，純光LED燈板上裝有 純光LED燈，紅藍混光LED燈板上裝有紅光和藍光LED燈。使用紅光與藍光高亮度發(fā)光二 極管(LED)能建立可調整光量、光譜、給光頻率與工作比的人工光源，可視需要提供連續(xù)無 閃爍的光或高頻閃爍的光?？刂频装宓碾娫床遄蚩刂苹逄峁?20V交流電，控制基板將220V的交流電轉 換成12V、1A的低壓直流電源，再通過其輸出端向LED燈板內的LED燈供電。針對某一種植物在不同生長階段對不同光質的需求，設置不同的生長曲線調節(jié)參 數(shù)，將參數(shù)存儲到計算機的內部存儲器E2PROM中，紅、藍光比例根據(jù)生長曲線調節(jié)參數(shù)通過 參數(shù)設置模塊自動調整。本發(fā)明具有以下有益效果從發(fā)光效率、光的利用率以及光的可調控性上，本發(fā)明 都比傳統(tǒng)人工光源具有更好的性能特點；有效地提高植物生長的生長量與有效成分，解決 了蘭科植物繁育中出現(xiàn)的高能耗、周期長等問題，極大的縮短了種苗培育周期。下面結合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。


圖1是本發(fā)明的原理示意圖。圖2是本發(fā)明控制底板的原理示意圖。圖3是本發(fā)明控制基板的電路原理圖。圖4是本發(fā)明MCU主控芯片的電路原理圖。圖5是本發(fā)明UART的電路原理圖。圖6是本發(fā)明RTC的電路原理圖。
具體實施例方式如圖所示的組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，控制底板包括兩個部分一是微 處理器，包括MCU (微處理單元)、與MCU連接的RTC (時鐘單元)和UART (串口通信接口單 元)，主要完成參數(shù)設置模塊的執(zhí)行與計算機的數(shù)據(jù)通訊，用于與計算機通信進行接收、發(fā) 送相關數(shù)據(jù)，時間、周期的設定等工作；二是共用交流電源的電源插座，每個電源插座上安 裝一個控制基板。微處理器通過串口連接線與計算機連接，計算機內裝有參數(shù)設置模塊， LED燈板通過電源控制線與控制基板的驅動電路連接，控制基板的個數(shù)根據(jù)LED燈板數(shù)量 和LED燈種類組態(tài)來配置。LED燈板由純光LED燈板或/和紅藍混光LED燈板組成，由2個 控制基板控制1塊純光LED燈板，由5個控制基板控制1塊紅藍混光LED燈板。針對某一 種植物在不同生長階段對不同光質的需求，設置不同的生長曲線調節(jié)參數(shù)，將參數(shù)存儲到 計算機內部的E2PR0M，紅、藍光比例根據(jù)生長曲線通過參數(shù)設置模塊自動調整。
控制底板的電源插座向控制基板提供220V交流電，控制基板2將220V的交流電 進行電壓轉換成12V、1A的低壓直流電源，再通過12V、1A低壓電輸出端向LED燈板3上的 LED燈提供正常的工作電壓。如圖4所示，MCU(微處理單元)是由AVR系列的MEGA8L做主控芯片(即單片機)， 通過18路I/O 口線分別驅動M0S管來驅動LED燈板，通過對MCU的MEGA8L芯片進行編程可 實現(xiàn)I/O 口的高低電平來控制低壓電源的開關，能對純光板和混光板進行燈光比例調整， 或通過PWM輸出調節(jié)占空比，實現(xiàn)對燈板光強的調節(jié)，在I/O 口的數(shù)量上只能控制最多9組 純光板或3組混光板。如圖5所示，串口通信接口單元由MAX232芯片與標準串口接口與計算機機相互通如圖6所示，RTC(時鐘單元)與光周期的設定是由RTC時鐘芯片PCF8563以及相 關元件完成，本電路還設有后備電源，為了在斷電的時候不會發(fā)生時間丟失問題。如圖3所示的控制基板的電路原理圖，控制基板的主要功能是接受單片機控制， 輸出一個恒流恒壓的LED燈板驅動電源?？刂苹宓墓ぷ髟砣缦买寗与娐肥怯蒑0SFET、 二極管等構成，脈沖寬度調制(PWM)控制，當接入啟動電源后由R4給開關管Q3提供啟動電 流，使Q3開始導通，電路開始工作，后級輸出AC 12V電壓再經(jīng)過肖特基二極管SR560與C1 電解電容進行整流濾波后輸出直流DC 12V恒流恒壓電源。當MCU的I/O控制口控制三極 管Q2導通時，開關管Q1同時也導通，二極管D4截止，輸人的整流電壓經(jīng)Q1和L向C充電， 這一電流使電感L中的儲能增加。當MCU的I/O控制口控制三極管Q2截止時，開關管Q1 也截止，電感L感應出左負右正的電壓，經(jīng)負載LED燈板和續(xù)流二極管Q1釋放電感L中存 儲的能量，從而維持輸出直流12V LED燈板電壓不變。LED燈板包括兩種一種是純色LED燈板，LED顏色可任選白光、紅光、藍光、綠光、 黃光等純色光；另一種是混光LED燈板，主要是由紅光與藍光根據(jù)實際需要按比例組成。在 LED燈板上，不同波長和不同數(shù)量的LED燈能夠任意配搭組合形成光源，具有相應的光密度 和復合的光波長，根據(jù)實際需要設置LED燈板中燈。
權利要求
一種組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于它包括控制底板、多個控制基板和多塊LED燈板，LED燈板上裝有LED燈，控制底板包括一微處理器和多個電源插座，微處理器通過串口連接線與一計算機連接，在計算機內裝一參數(shù)設置模塊，控制基板安裝在電源插座上，LED燈板通過電源控制線與控制基板的驅動電路連接，控制基板的個數(shù)根據(jù)LED燈板數(shù)量和LED燈種類組態(tài)來配置。
2.根據(jù)權利要求1所述的組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于所述的微處 理器包括微處理單元和與所述的微處理單元連接的時鐘單元和串口通信接口單元。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 LED燈板由純光LED燈板或/和紅藍混光LED燈板組成，由2個控制基板控制1塊純光LED 燈板，由5個控制基板控制1塊紅藍混光LED燈板。
4.根據(jù)權利要求3所述的組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于控制底板的 電源插座向控制基板提供220V交流電，控制基板將220V的交流電轉換成12V、1A的低壓直 流電源，再通過輸出端向LED燈板供電。
5.根據(jù)權利要求3所述的組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于根據(jù)植物在 不同生長階段對不同光質的需求，設置不同的生長曲線調節(jié)參數(shù)，將參數(shù)存儲到計算機內 部的E2PROM，紅、藍光比例根據(jù)生長曲線通過參數(shù)設置模塊自動調整。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于組態(tài)化植物生長用的LED光源控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術中還沒有直接應用到植物生長，尤其是蘭科植物組培的LED燈具的光源控制系統(tǒng)。本發(fā)明采用以下的技術方案一種組態(tài)化植物生長LED光源控制系統(tǒng)，其特征在于它包括控制底板、多個控制基板和多塊LED燈板三部分組成，LED燈板上裝有LED燈，控制底板包括一微處理器和多個電源插座，微處理器通過串口連接線與一計算機連接，在計算機內裝一參數(shù)設置模塊，控制基板安裝在電源插座上。本發(fā)明有效地提高植物生長的生長量與有效成分，解決了蘭科植物繁育中出現(xiàn)的高能耗、周期長等問題，極大的縮短了種苗培育周期。
文檔編號A01G9/20GK101854761SQ20101010788
公開日2010年10月6日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權日2010年2月3日
發(fā)明者周泓, 李許可, 潘學冬, 王文海, 黃華宏 申請人:杭州漢徽光電科技有限公司