用于植物生长的LED光强自动调节系统
发布时间：2021-12-23 19:50
为克服传统植物补光方式的不足,设计用于植物生长的LED光强自动调节系统,实现植物光源的准确控制。该系统综合考虑环境温度和光强影响,通过光强与环境温度监测模块实时采集环境信息,使用单片机作为控制核心动态调节植物所需光强,有效解决补光不足和补光过度的问题。试验结果表明,该系统提供的光源更加符合植物生长需求,可显著提高作物产量。
【文章来源】：食品工业. 2019,40(06)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
系统基本架构
0V市电外，其他模块均使用蓄电池供电，以确保市电断电情况下系统仍能发出警报、采集数据、设置参数等。蓄电池12V，利用LM7805芯片及外围电路将蓄电池电压转为5V，利用TPS79530芯片及外围电路将蓄电池电压降为3V。降低后的电压用于给不同的模块供电。2.2光强与环境温度监测模块在不同温度下，植物生长对光照需求存在差异，因此在监测光强的同时对温度进行监测，可以更加准确地控制光照强度。监测模块实时采集植物生长环境温度以及蓝光和红光光强，采集信息经过转换后传至控制模块。光强与环境温度监测模块的电路图如图2和3所示。植物主要需要波长600~700nm的红光和波长400~500nm的蓝光。蓝光主要影响叶的生长，红光主要影响茎的生长，蓝光过多植物会变矮，红光过多则会产生黄化，因此科学的蓝光和红光搭配才会利于植物生长。为减少干扰，使用透光率为95%的滤光片对光线进行处理，分别将波段400~500nm、600~700nm以外的光线大量滤除，应用ISL29010光照传感器分别监测处理后的蓝光和红光。监测信号使用I2C总线连接，光照传感器数据线连接控制模块的P1.6口，时钟线连接控制模块的P1.7口，达到分波段光照度监测的目标。温度传感器使用18B20，温度传感器的采集信息送至控制模块的P1.5口，为光强的调节提供重要参考。图2光照监测电路图图3温度监测电路图2.3控制模块LED光强自动调节系统的控制模块基于单片机STC12C5A60S2[9]构建。STC12C5A60S2具有专用复位电路和晶振时钟电路，在工业生产、智能控制领域得到了大量应用。该单片内部具有2路PWM输出口，可分别用于控制2个对象，非常适合植物蓝光、红光控制。此外，该电器器件可以实现高精度的A/D转换，可连接各类传感器；具有56KFlash存储空间、1280字节RAM，便于程序编写?
要影响茎的生长，蓝光过多植物会变矮，红光过多则会产生黄化，因此科学的蓝光和红光搭配才会利于植物生长。为减少干扰，使用透光率为95%的滤光片对光线进行处理，分别将波段400~500nm、600~700nm以外的光线大量滤除，应用ISL29010光照传感器分别监测处理后的蓝光和红光。监测信号使用I2C总线连接，光照传感器数据线连接控制模块的P1.6口，时钟线连接控制模块的P1.7口，达到分波段光照度监测的目标。温度传感器使用18B20，温度传感器的采集信息送至控制模块的P1.5口，为光强的调节提供重要参考。图2光照监测电路图图3温度监测电路图2.3控制模块LED光强自动调节系统的控制模块基于单片机STC12C5A60S2[9]构建。STC12C5A60S2具有专用复位电路和晶振时钟电路，在工业生产、智能控制领域得到了大量应用。该单片内部具有2路PWM输出口，可分别用于控制2个对象，非常适合植物蓝光、红光控制。此外，该电器器件可以实现高精度的A/D转换，可连接各类传感器；具有56KFlash存储空间、1280字节RAM，便于程序编写和参数调节，适合作为LED光强自动调节系统的控制核心。控制模块电路如图4所示。引脚连接情况见表1。图4控制模块电路表1控制核心引脚连接引脚功能P0数据显示P1.0输出继电器信号P1.1输出报警信号P1.5接入温度传感器信号P1.6、P1.7接入红光、蓝光传感器信号P2连接键盘P3.0、P3.1程序烧写P3.2~P3.7连接显示器P4.2、P4.3两路PWM信号输出,控制LED光强
【参考文献】：
期刊论文
[1]番茄NBS-LRR抗根结线虫基因同源序列的克隆与分析[J]. 陆秀红,张雨,秦舒婷,黄金玲,张禹,刘志明. 华中农业大学学报. 2019(01)
[2]高光泽番茄育种及果实表面光泽度[J]. 周蓉,赵统敏,赵丽萍,王银磊,宋刘霞,余文贵. 江苏农业学报. 2018(06)
[3]土壤渗透剂对番茄生长发育的影响[J]. 王亮亮,宋伟杰,高志山,宋涛. 中国土壤与肥料. 2018(06)
[4]高均匀度LED植物光源的设计[J]. 靳肖林,文尚胜,马丙戌,付萌,蔡明兴,左欣,康丽娟. 发光学报. 2018(10)
[5]夏季温室环境下植物生长用LED灯具散热结构的温度分布模型构建与验证[J]. 吕北轩,陈豫仁,熊峰. 发光学报. 2018(08)
[6]新型并联交错型多电平变换器的桥臂统一脉宽调制策略[J]. 公铮,张海军,戴鹏,李明. 中国电机工程学报. 2018(23)
[7]LC串联式脉宽调制整流器及其电流迭代控制方法[J]. 马伏军,易伟浪,梅成成,马伏强,罗安. 电力系统自动化. 2017(12)
[8]基于LabVIEW的智能LED植物补光照明系统设计[J]. 牛萍娟,李艳艳,田会娟,苏政晓,柳建新,张浩伟. 江苏农业科学. 2016(10)
[9]基于LED光源的植物智能补光控制系统设计[J]. 罗斯瀚,陈婷,夏梓祥,彭文,王白娟. 食品工业. 2016(02)
[10]基于比色测温原理的动态辐射扫描测温仪研制[J]. 于为雄,戴景民,王勇. 红外与激光工程. 2014(05)
本文编号：3549081
【文章来源】：食品工业. 2019,40(06)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
系统基本架构
0V市电外，其他模块均使用蓄电池供电，以确保市电断电情况下系统仍能发出警报、采集数据、设置参数等。蓄电池12V，利用LM7805芯片及外围电路将蓄电池电压转为5V，利用TPS79530芯片及外围电路将蓄电池电压降为3V。降低后的电压用于给不同的模块供电。2.2光强与环境温度监测模块在不同温度下，植物生长对光照需求存在差异，因此在监测光强的同时对温度进行监测，可以更加准确地控制光照强度。监测模块实时采集植物生长环境温度以及蓝光和红光光强，采集信息经过转换后传至控制模块。光强与环境温度监测模块的电路图如图2和3所示。植物主要需要波长600~700nm的红光和波长400~500nm的蓝光。蓝光主要影响叶的生长，红光主要影响茎的生长，蓝光过多植物会变矮，红光过多则会产生黄化，因此科学的蓝光和红光搭配才会利于植物生长。为减少干扰，使用透光率为95%的滤光片对光线进行处理，分别将波段400~500nm、600~700nm以外的光线大量滤除，应用ISL29010光照传感器分别监测处理后的蓝光和红光。监测信号使用I2C总线连接，光照传感器数据线连接控制模块的P1.6口，时钟线连接控制模块的P1.7口，达到分波段光照度监测的目标。温度传感器使用18B20，温度传感器的采集信息送至控制模块的P1.5口，为光强的调节提供重要参考。图2光照监测电路图图3温度监测电路图2.3控制模块LED光强自动调节系统的控制模块基于单片机STC12C5A60S2[9]构建。STC12C5A60S2具有专用复位电路和晶振时钟电路，在工业生产、智能控制领域得到了大量应用。该单片内部具有2路PWM输出口，可分别用于控制2个对象，非常适合植物蓝光、红光控制。此外，该电器器件可以实现高精度的A/D转换，可连接各类传感器；具有56KFlash存储空间、1280字节RAM，便于程序编写?
要影响茎的生长，蓝光过多植物会变矮，红光过多则会产生黄化，因此科学的蓝光和红光搭配才会利于植物生长。为减少干扰，使用透光率为95%的滤光片对光线进行处理，分别将波段400~500nm、600~700nm以外的光线大量滤除，应用ISL29010光照传感器分别监测处理后的蓝光和红光。监测信号使用I2C总线连接，光照传感器数据线连接控制模块的P1.6口，时钟线连接控制模块的P1.7口，达到分波段光照度监测的目标。温度传感器使用18B20，温度传感器的采集信息送至控制模块的P1.5口，为光强的调节提供重要参考。图2光照监测电路图图3温度监测电路图2.3控制模块LED光强自动调节系统的控制模块基于单片机STC12C5A60S2[9]构建。STC12C5A60S2具有专用复位电路和晶振时钟电路，在工业生产、智能控制领域得到了大量应用。该单片内部具有2路PWM输出口，可分别用于控制2个对象，非常适合植物蓝光、红光控制。此外，该电器器件可以实现高精度的A/D转换，可连接各类传感器；具有56KFlash存储空间、1280字节RAM，便于程序编写和参数调节，适合作为LED光强自动调节系统的控制核心。控制模块电路如图4所示。引脚连接情况见表1。图4控制模块电路表1控制核心引脚连接引脚功能P0数据显示P1.0输出继电器信号P1.1输出报警信号P1.5接入温度传感器信号P1.6、P1.7接入红光、蓝光传感器信号P2连接键盘P3.0、P3.1程序烧写P3.2~P3.7连接显示器P4.2、P4.3两路PWM信号输出,控制LED光强
【参考文献】：
期刊论文
[1]番茄NBS-LRR抗根结线虫基因同源序列的克隆与分析[J]. 陆秀红,张雨,秦舒婷,黄金玲,张禹,刘志明. 华中农业大学学报. 2019(01)
[2]高光泽番茄育种及果实表面光泽度[J]. 周蓉,赵统敏,赵丽萍,王银磊,宋刘霞,余文贵. 江苏农业学报. 2018(06)
[3]土壤渗透剂对番茄生长发育的影响[J]. 王亮亮,宋伟杰,高志山,宋涛. 中国土壤与肥料. 2018(06)
[4]高均匀度LED植物光源的设计[J]. 靳肖林,文尚胜,马丙戌,付萌,蔡明兴,左欣,康丽娟. 发光学报. 2018(10)
[5]夏季温室环境下植物生长用LED灯具散热结构的温度分布模型构建与验证[J]. 吕北轩,陈豫仁,熊峰. 发光学报. 2018(08)
[6]新型并联交错型多电平变换器的桥臂统一脉宽调制策略[J]. 公铮,张海军,戴鹏,李明. 中国电机工程学报. 2018(23)
[7]LC串联式脉宽调制整流器及其电流迭代控制方法[J]. 马伏军,易伟浪,梅成成,马伏强,罗安. 电力系统自动化. 2017(12)
[8]基于LabVIEW的智能LED植物补光照明系统设计[J]. 牛萍娟,李艳艳,田会娟,苏政晓,柳建新,张浩伟. 江苏农业科学. 2016(10)
[9]基于LED光源的植物智能补光控制系统设计[J]. 罗斯瀚,陈婷,夏梓祥,彭文,王白娟. 食品工业. 2016(02)
[10]基于比色测温原理的动态辐射扫描测温仪研制[J]. 于为雄,戴景民,王勇. 红外与激光工程. 2014(05)
本文编号：3549081
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