一種室內植物的智能培養系統的製作方法
2023-05-06 03:09:31 2
專利名稱:一種室內植物的智能培養系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種室內植物的智能培養系統，包括：控制板、光傳感器、溫度傳感器、PWM調製器、燈板、繼電器、風扇和循環水泵；所述光傳感器、溫度傳感器、PWM調製器、繼電器和循環水泵均與控制板連接；所述燈板與PWM調製器連接，風扇和繼電器連接；所述溫度傳感器的信號輸出端接控制板的I/O口輸入接口，所述風扇中間接入繼電器並將繼電器接到控制板I/O口的輸出接口；所述光照傳感器的信號輸出端接控制板的串口，所述LED光板通過驅動器接的控制板的PWM輸出口。本實用新型具有節約能源，結構簡單，使植物更加穩健的生長等優點。
【專利說明】
一種室內植物的智能培養系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種自動通風、自動調光和培養液循環的室內植物培養技術，特別涉及一種室內植物的智能培養系統。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活水平的提高，大家越來越關注飲食安全。目前隨著農業之類的化學用品廣泛的使用，越來越多的殺蟲劑和催熟劑用在我們天天吃的植物中。很多城市居民表示原來不敢吃肉現在連蔬菜也吃的提心弔膽。使得大家對擁有自家菜園的期望越來越高。但是城裡的居民基本上都不會種菜，所以很有必要為他們提供一種高智能化的室內植物培養模式。現在很多盆栽或室內培養架都是採用土培，經常要澆水施肥十分麻煩並且人們也往往沒時間去打理，所以水培方式越來越引起大家關注。由於在室內培養，光照不好，所以有效的提供光照對植物的光合作用和生長有著重大的影響，目前很多培養架都是採用普通光管以額定功率24小時給植物提供光源。首先普通光管不能提供植物最佳的光譜以供植物光合作用，其次十分的浪費能源，所以本設計實用紅、藍、白三種LED燈作為植物光源，能夠提供植物所需的光譜;並且通過光傳感器檢測光照強度，調整LED的光強，在保證滿足植物的需求下儘量減少能源消耗。其次本設計加入自動通風模塊，可以加速氣體流動降低植物表面溫度並且增強植物光合作用；更有專家提出通風可以增加植物運動，使植物生長更加穩健。
[0003]中國專利CN104067927 A公布了一種植物培養架，涉及生物工程技術領域，為解決現有的植物培養架浪費水資源等問題而設計。該植物培養架包括框架，框架自上而下由隔板分割為多個空間層，最底層的空間層設置有營養液箱，其他空間層內設置有植物培養箱，設置有植物培養箱的空間層的頂部安裝有照明燈，照明燈上設置有熱沉，熱沉內具有冷卻水道，每個植物培養箱均通過第一水慄與營養液箱連接，通過第二水慄與熱沉內的冷卻水道連接。營養液箱內的營養液通過第一水慄輸送至植物培養箱內，營養物質被植物吸收，而剩餘的水則通過第二水慄輸送至熱沉內的冷卻水道對照明燈進行冷卻，冷卻效果好，且大大節約了水資源。但是上述專利缺乏光的自動調節，並且沒有自動通風功能。
[0004]中國專利CN104542049 A公布了一種適合多種植物區別養殖、可根據土壤溼度自動灑水的全自動室內植物培養系統。包括防水臺體，其結構要點防水臺體上由隔板分割成多個種植區域，每個種植區域內均設置有一個土壤溼度傳感器，每個土壤溼度傳感器的輸出埠分別與計算機輸入埠相連所述防水臺體的上方相應於每個種植區域均設置有灑水頭，每個灑水頭均通過一個電磁閥與進水管連通每個電磁閥的控制埠分別與所述計算機的輸出埠相連。但是上述專利為土培方式，並且沒有考慮室內光照、通風等環境並不十分理想。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種室內植物的智能培養系統，該智能培養系統的結構簡單，使用方便。
[0006]本實用新型的目的可以通過下述技術方案實現:一種室內植物的智能培養系統，包括:控制板、光傳感器、溫度傳感器、PWM調製器、燈板、繼電器、風扇和循環水慄;所述控制板可以採用目前市面上可以購買到的型號為mini2440的ARM晶片；所述燈板可以為LED燈板;所述光傳感器、溫度傳感器、PWM調製器、繼電器和循環水慄均與控制板連接;燈板和PWM調製器連接，風扇和繼電器連接;所述溫度傳感器的信號輸出端接控制板的I/O 口輸入接口，所述風扇中間接入繼電器並將繼電器接到控制板I/O口的輸出接口 ；所述光照傳感器的信號輸出端接控制板的串口，所述LED光板通過驅動器接的控制板的PffM輸出口 ；
[0007]所述光傳感器用於檢測現場光照，控制板循環採集光傳感器檢測的數據，控制板將採集的光照與預先設定的光照進行比較，當採集的光照大小大於預先設定的光照大小時，控制板發送一個高佔空比信號給PWM調製器，PWM調製器控制LED燈板，增強燈亮度;如果採集的光照大小小於預先設定的光照大小時，控制板發送一個底佔空比信號給PWM調製器，PWM調製器將控制LED燈板，降低燈亮度;溫度感器檢測現場溫度，控制板循環採集溫度感器檢測的數據，控制板將採集的溫度與預先設定的溫度進行比較，當採集的溫度值大於預先設定的溫度值時，控制板將發送一個高電平信號給繼電器，使繼電器閉環，從而打開風扇進行通風;如果採集的溫度值小於預先設定的溫度值時，控制板將發送一個低電平信號給繼電器，使繼電器斷開，從而關閉風扇;控制板定時發送高低電平給循環水慄，從而實現水循環;溫度傳感器、控制板與風扇實現閉環自動通風，光照傳感器、控制板與LED光板實現光閉環自動控制。
[0008]為了使本實用新型的智能培養系統更加方便使用，所述智能培養系統還設計有培養架，所述培養架具有均與連接杆固定連接的底層培養液容器、下層培養槽、上層培養槽和頂層LED光板，上層培養槽的底部安裝有LED燈板，用於給下層培養槽中的植物提供光照;所述上層培養槽和下層培養槽上均放置一塊泡沫板，泡沫板上放有定植籃;底層培養液容器中放置有循環水慄，所述循環水慄通過繼電器連接到控制板的I/O輸出口，所述控制板控制循環水慄定時將培養液從底層培養液容器中抽到最上層培養槽中，然後上層培養槽內的培養液在重力的作用下從上層培養槽的出口流入下層培養槽中，最後經過下層培養槽重新流入底層培養液容器中。
[0009]所述培養架培的尺寸最好為:長850mm、寬400mm、高1600mm;所述的培養槽長850mm、寬400m、深110mm;培養槽另一端離培養槽底部50mm處開有一個直徑為20mm的出水口，保證培養液深為50mm?60mm;所述泡沫板長850mm、寬400m、高245mm;泡沫板上開有4行6列直徑為32mm的圓孔24個，圓孔寬距和長距分別為80m和120mm，每個圓孔上面有定植籃。
[0010]所述定植籃杯身和底部均為鏤空狀，有利於通風。
[0011]所述培養架從下到上依次為底層培養液容器、下層培養槽、上層培養槽和頂層LED光板，所述底層培養液容器、下層培養槽、上層培養槽和頂層LED光板與四根連接杆固定連接。
[0012]本實用新型的目的也可以通過以下技術方案實現:一種室內植物的智能培養系統，可以包括培養架和控制電路；
[0013]所述培養架的尺寸可以為:長850mm、寬400mm、高1600mm，所述培養架的架體從外觀上看雖然有4層，但是用來種植物的卻主要只有中間兩層，最上面的是一層LED燈板用來給下面的第三層培養槽植物層提供光照，第三層底部還貼有一塊LED燈板，用來給第二層培養槽植物層提供光照。底部是培養液容器層，用來裝新鮮的培養液。水慄就放在培養液容器裡，將培養液抽到第三層培養槽，再從第三層培養槽流入第二層培養層，最後回流入底層培養液容器中實現培養液循環。
[0014]所述控制電路包括光自動調節、風扇自動控制和培養液循環控制。首先將光傳感器安裝在架體適當的位置中，通過光傳感器檢測到室內的光強，然後將光強信息傳遞給控制板，控制板通過比較傳遞迴來的外界實時光強和設定的最佳光強，然後改變PWM波形的佔空比大小，從而調節LED燈板亮度，最終實現光的自動調節;風扇自動控制是通過溫度傳感器與控制板輸入I/O 口連接，溫度傳感器實時檢測室內溫度。然後將溫度值通過I/O 口傳遞給控制板，當溫度達到事先設定的上限溫度時，控制板通過輸出I/O口輸出高電平，繼電器動作吸合使風扇迴路接通，風扇開始轉動。當溫度傳感器檢測到溫度低於上限溫度值時，同理繼電器斷開使風扇迴路斷路，風扇停止轉動，以實現自動通風;培養液循環實現是通過將繼電器接在水慄和控制板之間，通過程序計時每隔一段時間讓控制板輸出高電平或低電平使繼電器接通或斷開，從而使水慄抽水或不抽水，實現培養液定時循環。
[0015]本實用新型相對於現有技術具有如下的優點及效果:
[0016]1、本實用新型的智能培養系統結構簡單，易於推廣，使用方便，是一種智能化的室內植物培養模式，實現了讓人們簡單方便的吃上自己種的蔬菜。
[0017]2、本實用新型採用了兩個閉環控制和一個水慄循環控制，解決了如何讓植物在室內更易生長並且易於管理的問題;其中的溫度傳感器、控制板與風扇實現閉環自動通風，光照傳感器、控制板與LED光板實現光閉環自動控制。本設計也涉及到培養架外型、架體尺寸、培養槽尺寸、種植泡沫尺寸與開口等具體實現。本實用新型的創新點在於不僅能夠實現普通培養架培養液的循環吸收方式，並且增加了自動通風和自動調光兩個新技術。通過光的自動調節，不但使植物充分的利用光照進行光合作用並且節約能源;而自動通風的實現，一定程度上可以起到降溫的作用，並且加快空氣流動，利於植物光合作用，還促進了植物運動，使植物更加穩健的生長。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的智能培養系統的控制電路原理框圖。
[0019]圖2為本實用新型的架體外型圖；圖中，I為頂層LED光板、2為下層培養槽的LED燈板、3為上層培養槽、4為下層培養槽、5為底層培養液容器。
[0020]圖3為本實用新型用於固定植物的泡沫板。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限於此。
[0022]實施例
[0023]如圖1所示，一種室內植物的智能培養系統，包括:控制板、光傳感器、溫度傳感器、PWM調製器、燈板、繼電器、風扇和循環水慄。所述光傳感器、溫度傳感器、PWM調製器、繼電器和循環水慄均與控制板連接。LED燈板和PWM調製器連接，風扇和繼電器連接。所述溫度傳感器的信號輸出端接控制板的I/O 口輸入接口，所述風扇中間接入繼電器並將繼電器接到控制板I/o口的輸出接口。所述光照傳感器的信號輸出端接控制板的串口，所述LED光板通過驅動器接的控制板的PWM輸出口。
[0024]光傳感器檢測現場光照，控制板循環採集光傳感器檢測的數據，控制板將採集的光照與預先設定的光照進行比較，當採集的光照大小大於預先設定的光照大小時，控制板發送一個高佔空比信號給PWM調製器，Pmi調製器控制LED燈板，增強燈亮度;如果採集的光照大小小於預先設定的光照大小時，控制板發送一個底佔空比信號給PWM調製器，PWM調製器將控制LED燈板，降低燈亮度。溫度感器檢測現場溫度，控制板循環採集溫度感器檢測的數據，控制板將採集的溫度與預先設定的溫度進行比較，當採集的溫度值大於預先設定的溫度值時，控制板將發送一個高電平信號給繼電器，使繼電器閉環，從而打開風扇進行通風;如果採集的溫度值小於預先設定的溫度值時，控制板將發送一個低電平信號給繼電器，使繼電器斷開，從而關閉風扇。控制板定時發送高低電平給循環水慄，從而實現水循環。溫度傳感器、控制板與風扇實現閉環自動通風，光照傳感器、控制板與LED光板實現光閉環自動控制。所述控制板採用型號為mini2440的ARM晶片;所述燈板為LED燈板。
[0025]如圖2所示，是本實用新型智能培養系統的培養架的結構圖，從下到上分別是底層培養液容器5、下層培養槽4、LED光板2、上層培養槽3和頂層LED光板I。底層培養液容器5中裝有適量培養液，並且水慄就放在底層培養液容器5中，經過繼電器由控制板控制。水慄進水口浸沒在培養液中，出水口經水管連接到培養槽3培養液入口。上層培養槽3的出水口經水管連接到下層培養槽4的進水口，而下層培養槽4的出水口經水管接回到底層培養液容器中。上層培養槽3和下層培養槽4中都放有如圖3所示的泡沫板，泡沫板的每個圓孔上都會放有一個定植籃，所述定植籃杯身和底部均為鏤空狀，用來放入帶有定植海綿的植物幼苗。上層培養槽3和下層培養槽4的側面固定有一個風扇，風扇經繼電器接到控制板上。頂層LED光板I和LED光板2分別給上層培養槽3和下層培養槽4上的植物提供光源。控制板上還有溫度傳感器和光照傳感器，分別用來為風扇的自動控制和光自動調節提供反饋。
[0026]將足夠的培養液倒入底層培養液容器5中，再將帶有定值海綿的植物放到定植籃中。啟動主控制板系統開關，培養液就會從底層培養液容器5中抽到上層培養槽3中，達到5?6cm深度後流入下層培養槽4中，同樣達到5?6cm深度後流入底層培養液容器5中實現培養液循環。當光照傳感器檢測到外界光照強度過強或過暗時，放送信號給控制板，控制板根據信號調整PWM佔空比放送相應的佔空比波形給LED燈板，使LED燈板光照增強或減弱，實現光的自動調節。溫度傳感器液實時檢測現場溫度，當溫度達到事先設定的上限溫度時，控制板通過輸出I/O 口輸出高電平，繼電器動作吸合使風扇迴路接通，風扇開始轉動。當溫度傳感器檢測到溫度低於上限溫度值時，同理繼電器斷開使風扇迴路斷路，風扇停止轉動，實現自動通風。
[0027]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。
【主權項】
1.一種室內植物的智能培養系統，其特徵在於，包括:控制板、光傳感器、溫度傳感器、PffM調製器、燈板、繼電器、風扇和循環水慄;所述光傳感器、溫度傳感器、PWM調製器、繼電器和循環水慄均與控制板連接;所述燈板與PWM調製器連接，風扇和繼電器連接;所述溫度傳感器的信號輸出端接控制板的I/O 口輸入接口，所述風扇中間接入繼電器並將繼電器接到控制板I/O口的輸出接口 ；所述控制板的串口連接到光照傳感器的信號輸出端。2.根據權利要求1所述的室內植物的智能培養系統，其特徵在於，所述控制板採用型號為mini2440的ARM晶片;所述燈板為LED燈板。3.根據權利要求1所述的室內植物的智能培養系統，其特徵在於，所述智能培養系統還包括培養架，所述培養架具有均與連接杆固定連接的底層培養液容器、下層培養槽、上層培養槽和頂層LED光板，上層培養槽的底部安裝有LED燈板;所述上層培養槽和下層培養槽上均放置泡沫板，泡沫板上放有定植籃;底層培養液容器中放置有循環水慄，所述循環水慄通過繼電器連接到控制板的I/O輸出口。4.根據權利要求3所述的室內植物的智能培養系統，其特徵在於，所述培養架的尺寸為:長850mm、寬400mm、高1600mm;所述培養架的培養槽尺寸為:長850mm、寬400m、深I 1mm;離所述培養槽的底部50mm處開有一個直徑為20mm的出水口 ；所述泡沫板的尺寸為:長850mm、寬400m、高245mm;泡沫板上開有24個直徑為32mm的若干圓孔，所述圓孔排列成4行6列，所述圓孔之間具有長為80m且寬為120mm的間距，並且每個圓孔上面均放置有定植籃。5.根據權利要求3所述的室內植物的智能培養系統，其特徵在於，所述定植籃的杯身和底部均為鏤空狀。6.根據權利要求3所述的室內植物的智能培養系統，其特徵在於，所述培養架從下到上依次為底層培養液容器、下層培養槽、上層培養槽和頂層LED光板，所述底層培養液容器、下層培養槽、上層培養槽和頂層LED光板均與四根連接杆固定連接。
【文檔編號】A01G31/06GK205694827SQ201620208349
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月17日
【發明人】吳玉香, 王子輝, 文尚勝
【申請人】華南理工大學