一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統的製作方法

2023-06-18 14:42:46

一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型屬於植物工廠二氧化碳濃度控制【技術領域】，公開了一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統。該適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，包括：二氧化碳氣瓶、三通電磁閥、調速氣泵、可編程邏輯控制器、培養箱，培養箱的一個側壁上穿有管路；管路依次通過調速氣泵、三通電磁閥連接二氧化碳氣瓶；培養箱的內部底面固定有第一二氧化碳濃度檢測儀，培養箱的內部頂面固定有第二二氧化碳濃度檢測儀；第一二氧化碳濃度檢測儀電連接第一模數轉換器的輸入端，第二二氧化碳濃度檢測儀電連接第二模數轉換器的輸入端，可編程邏輯控制器的輸入端分別電連接第一模數轉換器、第二模數轉換器、調速氣泵和三通電磁閥。
【專利說明】一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於植物工廠二氧化碳濃度控制【技術領域】，特別涉及一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統。
【背景技術】
[0002]通常，植物進行光合作用時要消耗二氧化碳，二氧化碳的濃度是植物生長的關鍵因素之一。如果要利用植物培養箱對植物進行培育，那麼植物培養箱內就必須有光照和一定濃度的二氧化碳，但是，目前缺乏植物培養箱的二氧化碳控制方法和裝置。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於提出一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統。本實用新型能夠使植物培養箱內的二氧化碳濃度保持在設定的範圍之內，使植物在進行光合作用時得到充足的二氧化碳供應，有利於植物的生長。
[0004]為實現上述技術目的，本實用新型採用如下技術方案予以實現。
[0005]—種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，包括:二氧化碳氣瓶、三通電磁閥、調速氣泵、第一模數轉換器、第二模數轉換器、可編程邏輯控制器、長方體形狀的培養箱，所述培養箱的一個側壁上穿有管路，所述管路通過所述側壁伸入至培養箱的內部，所述管路的穿入點至培養箱底部的垂直高度為培養箱高度的85% ;所述管路依次通過調速氣泵、三通電磁閥連接二氧化碳氣瓶的出口 ；所述培養箱的內部底面固定有第一二氧化碳濃度檢測儀，所述培養箱的內部頂面固定有第二二氧化碳濃度檢測儀和多個通氣孔；
[0006]所述第一二氧化碳濃度檢測儀電連接所述第一模數轉換器的輸入端，所述第二二氧化碳濃度檢測儀電連接所述第二模數轉換器的輸入端，所述可編程邏輯控制器的輸入端分別電連接第一模數轉換器的輸出端和第二模數轉換器的輸出端；所述可編程邏輯控制器分別電連接調速氣泵的控制端和三通電磁閥的控制端。
[0007]本實用新型的特點和進一步改進在於:
[0008]所述適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，還包括轉換型繼電器、語音晶片、蓄電池、以及安裝在培養箱內部頂面的多個紅光LED燈，所述可編程邏輯控制器的輸出端分別電連接轉換型繼電器的控制端和語音晶片的輸入端，所述語音晶片的輸出端電連接有揚聲器，所述轉換型繼電器的輔助開關的一端分別電連接多個紅光LED燈，另一端電連接蓄電池。
[0009]所述適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，還包括鉸鏈和鎖扣件，所述培養箱的正面設置有密封門，所述密封門的上端通過鉸鏈連接培養箱的頂面，所述密封門在下端通過鎖扣件連接培養箱的底面。
[0010]所述二氧化碳氣瓶的出口處設置有手動閥門。
[0011]所述通氣孔個數為3?5，每個通氣孔的直徑與管路的直徑相同。
[0012]所述第一二氧化碳濃度檢測儀位於所述培養箱的內部底面的中心處。[0013]所述管路在培養箱I內部的長度為3?5cm。
[0014]所述可編程邏輯控制器電連接有按鍵。
[0015]本實用新型的有益效果為:本實用新型能夠使植物培養箱內的二氧化碳濃度保持在設定的範圍之內，使植物在進行光合作用時得到充足的二氧化碳供應，有利於植物的生長。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統的二氧化碳供給系統示意圖；
[0017]圖2為本實用新型的植物培養箱的內部頂面仰視示意圖；
[0018]圖3為本實用新型的植物培養箱的內部剖視示意圖；
[0019]圖4為本實用新型的一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統的電路連接示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0021]參照圖1，為本實用新型的一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統的二氧化碳供給系統示意圖。在該適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統中，主要利用培養箱I培育植物，培養箱I呈長方體形狀，其尺寸可以根據待培育植物的種類來確定。培養箱I的正面(培養箱I共有六個面，分別為正面、背面、兩個側面、頂面和底面)設置有密封門3，密封門3的上端通過鉸鏈4連接培養箱I的頂面，密封門3在下端通過鎖扣件5連接培養箱I的底面。利用密封門3可以方便地取出或放入物品，例如，需要在培養箱I內放入待培育植物時，只需打開鎖扣件5，即可打開密封門3。在培養箱I的內部頂面安裝有多個紅光LED燈6，這些紅光LED燈6用於向待培育植物提供紅光光源。
[0022]結合圖1，在培養箱I的一個側面上穿有管路，管路伸入至培養箱I的內部，管路伸入至培養箱I內部的長度為3cm。管路用於向培養箱I內提供二氧化碳，由於植物在光合作用時會吸收二氧化碳並放出氧氣，而二氧化碳的比重超過氧氣和空氣，輸入至培養箱I內的二氧化碳會逐漸下沉，為了便於植物吸收二氧化碳，將管路穿入點至培養箱I的底面的垂直高度設置為培養箱I的高度的85%，這樣，當二氧化碳輸入至培養箱I內時，二氧化碳下沉，正好便於植物吸收。植物通過光合作用產生的氧氣會上浮至培養箱I的內部上部，參照圖2，為本實用新型的植物培養箱的內部頂面仰視示意圖；本實用新型實施例中，在培養箱I的內部頂面設置若干個通氣孔12，通氣孔12的直徑與管路12的直徑相同，通氣孔12的數目可以根據植物的種類和植物的株數來確定，即:單位時間內產生的氧氣越多，則設置越多的通氣孔12。例如，通氣孔12的數目為3。氧氣會通過通氣孔12排出培養箱I外，這樣，根據上述過程，植物能夠在不斷吸收二氧化碳的同時，將氧氣排出培養箱I外，從而有利於植物生長。
[0023]結合圖1，管路依次通過調速氣泵9、三通電磁閥13連接二氧化碳氣瓶11的出口，調速氣泵9在外部信號的控制下，可以用於調節管路中二氧化碳氣體的流速，三通電磁閥13可以在外部信號的控制下，釋放管路中的壓力。三通電磁閥13為一進二出結構，當植物處於光照期時，三通電磁閥13在外部信號的控制下,使其中一個出口處於關閉狀態，另一出口處於接通狀態，二氧化碳通過處於接通狀態的出口輸送至調速氣泵9中。當植物處於暗期時，三通電磁閥13的兩個出口的狀態發生反轉，二氧化碳可以通過處於接通狀態的出口排出管路之外，能夠有效地釋放管路中的壓力。此外，也可以在二氧化碳氣瓶11的出口處還設置有手動閥門10，當植物不需要進行光合作用時，只要關閉手動閥門10即可。
[0024]參照圖3，為本實用新型的植物培養箱的內部剖視示意圖。在植物培養箱I的內部底面中心處固定安裝有第一二氧化碳濃度檢測儀7，二氧化碳濃度檢測儀7用於檢測植物培養箱I內部底部的二氧化碳濃度。結合圖2，在植物培養箱I的內部頂面固定有第二二氧化碳濃度檢測儀8，第二二氧化碳濃度檢測儀8用於檢測植物培養箱I內部頂部的二氧化碳濃度。
[0025]參照圖4，為本實用新型的一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統的電路連接示意圖。第一二氧化碳濃度檢測儀7電連接第一模數轉換器的輸入端(例如，第一二氧化碳濃度檢測儀7的RS485通訊接口電連接第一模數轉換器的輸入端)，第一模數轉換器的輸出端電連接可編程邏輯控制器的輸入端。第一二氧化碳濃度檢測儀7將採集到的模擬信號發送至第一模數轉換器中，第一模數轉換器對該模擬信號進行模數轉換，並將轉換後的數位訊號發送至可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器根據該數位訊號計算得出植物培養箱I內部底部的二氧化碳濃度。第二二氧化碳濃度檢測儀8電連接第二模數轉換器的輸入端(例如，第二二氧化碳濃度檢測儀8的RS485通訊接口電連接第二模數轉換器的輸入端)，第二模數轉換器的輸出端電連接可編程邏輯控制器的輸入端。第二二氧化碳濃度檢測儀8將採集到的模擬信號發送至第二模數轉換器中，第二模數轉換器對該模擬信號進行模數轉換，並將轉換後的數位訊號發送至可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器根據該數位訊號計算得出植物培養箱I內部頂部的二氧化碳濃度。可編程邏輯控制器還電連接有按鍵，可以通過按鍵事先向可編程邏輯控制器輸入植物培養箱I內部底部的二氧化碳濃度下限(例如800ppm)、植物培養箱I內部底部的二氧化碳濃度上限(例如lOOOppm)、植物培養箱I內部頂部的二氧化碳濃度上限(例如500ppm)。可編程邏輯控制器設置有模擬量輸出埠和數字量輸出埠，其中，模擬量輸出埠電連接調速氣泵9的控制端，數字量輸出埠電連接三通電磁閥的控制端。可編程邏輯控制器通過模擬量輸出埠向調速氣泵9發送PWM(脈衝寬度調製)信號，從而控制調速氣泵9的工作狀態。本實用新型實施例中，在植物培養箱I的底面設置有一個穿線孔(未畫出)，第一二氧化碳濃度檢測儀7的外接導線穿過該穿線孔後連接第一模數轉換器。在植物培養箱I的頂面設置有多個穿線孔(未畫出)，第二二氧化碳濃度檢測儀8的外接導線在穿過對應的穿線孔後連接第二模數轉換器。多個紅光LED燈6的外接導線可以穿過對應的穿線孔。
[0026]本實用新型實施例中，當植物培養箱I內部底部的二氧化碳濃度小於植物培養箱I內部底部的二氧化碳濃度下限時，可編程邏輯控制器通過模擬量輸出埠向調速氣泵9發送對應的PWM信號，調速氣泵9接收到該PWM信號，控制增大管路中的二氧化碳流速，從而可以提高植物培養箱I的二氧化碳濃度。當植物培養箱I內部底部的二氧化碳濃度大於植物培養箱I內部底部的二氧化碳濃度上限，且大於植物培養箱I內部頂部的二氧化碳濃度上限時，由於植物處在植物培養箱I的底部和頂部之間，而且二氧化碳的比重比氧氣大，所以，此時植物培養箱I內出現了大量的剩餘的二氧化碳，這些二氧化碳不能夠被植物充分利用，造成了二氧化碳的浪費。因而，在此時，可編程邏輯控制器通過模擬量輸出埠向調速氣泵9發送對應的PWM信號，調速氣泵9接收到該PWM信號，控制減小管路中的二氧化碳流速，從而可以避免二氧化碳的浪費。
[0027]由於植物在被光照射時，會消耗二氧化碳並進行光合作用。當植物不被光照射時(處於暗期)，會進行呼吸作用(消耗氧氣產生二氧化碳)。因而，根據此，本實用新型還設置了光照和二氧化碳的綜合控制系統，結合圖4，可編程邏輯控制器的數字量輸出端電連接轉換型繼電器的控制端，轉換型繼電器的輔助開關的一端分別電連接多個紅光LED燈6，另一端電連接蓄電池。本實用新型實施例中，按鍵可以事先向可編程邏輯控制器輸入待培育植物的光照期或暗期，可編程邏輯控制器根據待培育植物的光照期或暗期，在對應的時間內向轉換型繼電器發送控制信號，切換轉換型繼電器的工作狀態；轉換型繼電器的工作狀態發生變化時，其輔助開關由「接通狀態」變為「斷開狀態」，或者由「斷開狀態」變為「接通狀態」。這樣紅光LED燈6的狀態(發光與不發光)也會發生變化。當可編程邏輯控制器向轉換型繼電器發送控制信號，使轉換型繼電器的輔助開關由「接通狀態」變為「斷開狀態」時，可編程邏輯控制器同時向三通電磁閥發送對應的控制信號，使三通電磁閥切換其工作狀態，管路中的二氧化碳通過三通電磁閥的一個出口向管路外排出。這樣，當植物接收不到光照時，自動切斷植物培養箱I的二氧化碳供應，通氣孔3可以為植物培養箱I輸入空氣，滿足植物的呼吸作用需要。當可編程邏輯控制器向轉換型繼電器發送控制信號，使轉換型繼電器的輔助開關由「斷開狀態」變為「接通狀態」時，可編程邏輯控制器同時向三通電磁閥發送對應的控制信號，使三通電磁閥切換其工作狀態，管路中的二氧化碳通過三通電磁閥的一個出口輸送至可調氣泵9。這樣，當植物剛接收到光照時，可以自動為植物培養箱I提供二氧化碳，從而滿足植物的光合作用需求。
[0028]本實用新型實施例中，還可已設置語音晶片和揚聲器，結合圖4，可編程邏輯控制器的輸出端分別電連接語音晶片的輸入端，語音晶片的輸出端電連接有揚聲器。語音晶片的型號為ISD1420。當可編程邏輯控制器向轉換型繼電器發送控制信號，使轉換型繼電器的輔助開關由「接通狀態」變為「斷開狀態」時，可編程邏輯控制器向語音晶片發送對應的語音控制信號，語音晶片控制揚聲器發出提示聲，工作人員在停到提示聲後，可以關閉手動閥門10，植物培養箱I的二氧化碳供應，同時避免造成二氧化碳浪費；此時，為了便於植物培養箱I的通風，可以將植物培養箱I放置在黑暗的室內，同時打開密封門3，增加植物培養箱I與外界的空氣流動。當可編程邏輯控制器向轉換型繼電器發送控制信號，使轉換型繼電器的輔助開關由「斷開狀態」變為「接通狀態」時，可編程邏輯控制器向語音晶片發送對應的語音控制信號，語音晶片控制揚聲器發出提示聲，工作人員在停到提示聲後，可以打開手動閥門10，恢復植物培養箱I的二氧化碳供應；與此同時，將密封門3關閉。
[0029]顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，其特徵在於，包括:二氧化碳氣瓶(11)、三通電磁閥(13)、調速氣泵(9)、第一模數轉換器、第二模數轉換器、可編程邏輯控制器、長方體形狀的培養箱(1)，所述培養箱(I)的一個側壁上穿有管路，所述管路通過所述側壁伸入至培養箱(I)的內部，所述管路的穿入點至培養箱(I)底部的垂直高度為培養箱(I)高度的85%;所述管路依次通過調速氣泵(9)、三通電磁閥(13)連接二氧化碳氣瓶(11)的出口；所述培養箱(I)的內部底面固定有第一二氧化碳濃度檢測儀(7 )，所述培養箱(O的內部頂面固定有第二二氧化碳濃度檢測儀(8)和多個通氣孔(12)； 所述第一二氧化碳濃度檢測儀(7)電連接所述第一模數轉換器的輸入端，所述第二二氧化碳濃度檢測儀(8)電連接所述第二模數轉換器的輸入端，所述可編程邏輯控制器的輸入端分別電連接第一模數轉換器的輸出端和第二模數轉換器的輸出端；所述可編程邏輯控制器分別電連接調速氣泵(9)的控制端和三通電磁閥(13)的控制端。
2.如權利要求1所述的一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，其特徵在於，還包括轉換型繼電器、語音晶片、蓄電池、以及安裝在培養箱(I)內部頂面的多個紅光LED燈(6)，所述可編程邏輯控制器的輸出端分別電連接轉換型繼電器的控制端和語音晶片的輸入端，所述語音晶片的輸出端電連接有揚聲器，所述轉換型繼電器的輔助開關的一端分別電連接多個紅光LED燈(6 )，另一端電連接蓄電池。
3.如權利要求2所述的一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，其特徵在於，還包括鉸鏈(4)和鎖扣件(5)，所述培養箱(I)的正面設置有密封門(3)，所述密封門(3)的上端通過鉸鏈(4)連接培養箱(I)的頂面，所述密封門(3)在下端通過鎖扣件(5)連接培養箱(I)的底面。
4.如權利要求2所述的一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，其特徵在於，所述二氧化碳氣瓶(11)的出口處設置有手動閥門(10 )。
5.如權利要求1所述的一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，其特徵在於，所述通氣孔(12)個數為3?5，每個通氣孔(12)的直徑與管路的直徑相同。
6.如權利要求1所述的一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，其特徵在於，所述第一二氧化碳濃度檢測儀(7)位於所述培養箱(I)的內部底面的中心處。
7.如權利要求1所述的一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，所述管路在培養箱I內部的長度為3?5cm。
8.如權利要求1所述的一種適用於植物培養箱的二氧化碳濃度控制系統，所述可編程邏輯控制器電連接有按鍵。
【文檔編號】A01G9/20GK203444354SQ201320543321
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月2日 優先權日:2013年9月2日
【發明者】王 琦, 陳哲華, 李春濤 申請人:陝西旭田光電農業科技有限公司