[发明专利]规模化组培苗生长环境二氧化碳浓度自动调控装置

摘要

本发明涉及一种规模化组培苗生长环境二氧化碳浓度自动调控装置，属于植物生长调控技术领域。由CO₂自动精确施放装置、CO₂浓度自动在线箱内循环监测装置、信号处理板以及控制器和上位机组成。控制器是以C8051F005单片机为核心的嵌入式系统，控制器软件采用MCS－51汇编语言编写，上位机软件采用VB6.0设计。采用定压、定量高纯度CO₂精确施放和CO₂浓度自动箱内循环在线监测，其监测和调控精度高，并能用于研究组培苗对CO₂的同化速率，能够满足规模化组培育苗对环境调控的需求和组培环境建模的要求。

主权项

1、一种规模化组培苗生长环境二氧化碳浓度自动调控装置，由CO2自动精确施放装置、CO2浓度自动在线箱内循环监测装置、信号处理板以及控制器和上位机组成，其特征在于：(1)CO2自动精确施放装置由CO2气罐、减压罐、调压阀、2个电磁阀、设置于2个电磁阀之间的长度为L的施放管、2个固态继电器和组培箱组成，组培箱由透光材料制成，施放管的进口通过电磁阀与调压阀相连，出口端通过电磁阀与组培箱相连，固态继电器通过通讯线与控制器相连；调压阀与减压罐相连，减压罐与CO2气罐相连；(2)CO2浓度自动在线箱内循环监测装置，位于组培箱内，由监测装置和风机组成：监测装置的核心部件是GMD20D CO2浓度传感器，信号通过通讯线传至信号处理板；风机由固态继电器驱动，固态继电器接收来自控制器的信号；(3)信号处理板由放大电路和滤波电路组成，其输出电压信号被控制器外端接口中的A/D通道采集；信号处理板用于接收并调理监测装置传送的信号，使其输出的电压信号符合控制器外端接口的要求；(4)控制器是以C8051F005单片机为核心的嵌入式系统，包括键盘、LCD显示器、JTAG接口、外端接口、SPI串行口、C8051F005单片机，外接端口包括4个12位模拟量A/D输入通道和4个I/O输出端，1个A/D输入通道用于采集CO2浓度信号，预留3个A/D输入通道作为功能扩展；4个I/O输出端分别用来驱动固态继电器以控制电磁阀；设置JTAG接口用于调试系统或将程序存入程序存储器并与上位机联机，在正常运行时此接口无用；JTAG接口与RS232间的协议转换由Cygnal公司提供的串行适配器EC2实现，控制程序可随时通过此接口修改；控制器与上位机的通讯采用串行通讯的方式；SPI串行口设为预留口；(5)控制器软件采用MCS-51汇编语言编写，上位机软件采用VB6.0设计；其工作过程是：CO2气罐提供高浓度、高压气源，通过减压阀向减压罐充气，减压罐通过调压阀向施放管充气；根据生长需要在控制器中设定CO2浓度设置点，CO2浓度自动在线箱内循环监测装置采集CO2浓度信息并输送至信号处理板和控制器，当满足CO2施放条件时，控制器输出控制信号至固态继电器，固态继电器启动电磁阀打开，CO2 气体从施放管进入组培箱内，当实时监测数据在设定范围时，控制器显示组培箱内实时CO2浓度，并同步采集施气后的CO2浓度，施放管内CO2气体压力由调压阀设定并保持恒定，施放管的容积决定每次施放的气体量，为自动配合监测装置的信号采集，控制器根据程序设定向控制风机的固态继电器发出信号，自动开启风机，促使气体流经监测装置。