[发明专利]一种植物培养箱的多色光照装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是在生物培养箱内实现LED多色光照功能的一种植物培养箱的多色光照装置。

背景技术

地球上一切具有生命特征的物体都是以植物(或微生物)的光合作用为基础而存在的。植物的光合作用需要有光进行照射，光提供植物进行光合作用所需要的能量，同时光质、光谱也对植物的光合作用产生重要影响。在自然光逐渐无法满足人类的生产和生活需求时，光照培养箱被发明并加以利用。光照培养箱是已经成为农业、林业、医学等部门所必须的实验设备。

光质，即光的颜色，对植物的生长和发育产生重要作用。同时光质也影响植物进行光合作用的效率。光信号被植物体内不同的光受体所感知，每一种光受体被其所对应的光质所触发，因此对植物的光合作用、生长等产生影响。可见光一般划分为：红光(650～700nm)、橙光(650～650nm)、黄光(560～600nm)、青光(470～500nm)、蓝光(430～470nm)、紫光(390nm以下)。植物有选择性地吸收光，不同植物吸收光的光谱也是各不相同，但是基本上对红橙光和蓝紫光吸收量最大。研究也表明，植物在红橙光和蓝紫光下的光合效率比较高。所以在此要实现多色光照控制，来让植物更好更高效地进行光合作用。光照培养箱内培养植物的种类不同，工作人员可以参照植物的各个阶段所需的光色要求来进行控制，从而提高植物培养箱的经济效益。

目前绝大多数的光照培养箱采用普通的人工光源进行光照，不具备多色光照的功能，不能满足科研工作人员对光谱、光色对植物进行光合作用的影响，更无法提高培养箱培养植物的效率。在查阅的文献资料后，未见关于多色光照技术在植物培养箱上的具体应用及具体实现方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植物培养箱的多色光照装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种植物培养箱的多色光照装置，包括LED驱动电路、光强度检测电路、控制模块，其中控制模块是采用MSP430F5529单片机最小系统进行控制的，LED驱动电路采用LM3404恒流驱动器实现LED恒流工作，光强度检测电路采用GY-30光照强度传感器模块来检测的，单片机控制系统调节LED恒流驱动电路来改变LED灯的光照强度，GY-30光照强度传感器实时检测植物培养箱内的光照强度，并输出一个数字信号与所设定的光照强度信号进行对比，形成一个闭环控制电路来控制光照强度信号；

GY-30光照强度传感器模块是一款光照强度数字转换器，通过I2C总线与单片机连接。GY-30能分辨出1-65535勒克斯的光照强度，GY-30有5个引脚，其中VCC引脚接3.3V电压，GND引脚和ADDR引脚均接地，SCL引脚接MSP430F5529单片机的P6.1管脚，SDL接MSP430F5529单片机的P6.2管脚，SCL和SDL均需要加上拉电阻R45、R46；

MSP430F5529具有4个能输出PWM的I/O口，其中一路白光调光光路接MSP430F5529的PWM输出引脚P2.5上，一路蓝光调光光路接MSP430F5529的PWM输出引脚P2.4上，一路红光调光光路接MSP430F5529PWM输出引脚P1.5上；每一路的6个LED灯以串联的方式接在电路中，串联电路能够保证在每一路上的每一个LED灯流过的电流都是相等的，从而达到每一路的同颜色的LED灯亮度一样；不同颜色的LED灯有不同的额定工作电压，其中，白色LED灯的额定工作电压为3.0V～3.3V，红色LED灯的额定工作电压为2.0V～2.3V，蓝色LED灯的额定工作电压为3.0V～3.4V。

本发明的有益效果在于：为了提供光照培养箱内培养植物光合作用的效率，实现培养箱经济效益最大化，设计了一种多色光照培养箱。该多色光照培养箱比普通的光照培养箱可以极大地提高植物光合作用效率。

附图说明

图1总体硬件框图。

图2 LED电路控制系统框图。

图3 GY-30接线原理图。

图4 MSP430F5529单片机最小系统原理图。

图5 LED驱动电路的原理图。

图6增量式PID控制LED的流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。