补光参数可调式红蓝LED植物补光系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种补光参数可调式红蓝LED植物补光系统，包括红蓝LED补光灯、译码器、PLC控制器、HMI触控屏、PWM控制电路单元、开关电源单元、自然光光照传感器、补光光照传感器；PLC控制器的IO端口分别连接译码器的输入端口，译码器的输出端分别连接红蓝LED补光灯的控制端；PLC控制器向PWM控制电路单元提供脉冲，PWM控制电路单元的输出端为红蓝LED补光灯提供电源电压；PLC控制器通过通信端口与HMI触控屏通信；自然光光照传感器、补光光照传感器采集的光照信号输入到PLC控制器；本实用新型专利技术所采用的LED补光灯红蓝光比例可调，可根据不同需要任意设定补光方案，使用范围广。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种红蓝光比、光强、补光时间可调的LED植物补光装置，尤其适用于设施农业温室大棚作物的补光领域。
技术介绍
光是作物进行光合作用和物质代谢的基础，对作物的生长发育、结构形态等具有重要影响。在设施栽培中，需要保证作物具有足够的光照，而在冬春季节，作物往往不可避免地要在弱光环境中生长，长期光照不足会导致植株体型不健壮、落花落果严重、果实发育迟缓、产量降低、品质下降等，因此，采用人工光源对作物进行延时补光，对保证冬春季节作物的正常生长具有十分重要的意义。科学验证表明，不同波长的光线对植物光合作用的影响是不同的，在可见光谱中，植物能够吸收利用的光线主要为波长在610?720nm的红色光，以及波长在400?520nm的蓝色光，且红光和蓝光对植物生长的影响较为悬殊:红光主要促进植物的生长发育，增加干物质积累量，促使作物开花结果；蓝光则可延迟植物开花结果时间，使以收获营养器官为主的植物可以得到充分生长。目前，用于设施栽培的传统的植物补光光源主要有荧光灯、白炽灯、钠灯、金属卤化物灯等。荧光灯通过改变荧光粉的成分改变光谱范围，但其光谱主要分布在蓝、黄、绿色波段，红色光谱成分较少，补光效果不是特别理想；白炽灯价格低廉、制造方便，其发光光源中的红橙光部分有利于植物生长，但发光效率低，发热量过大，能量损耗较高；钠灯利用钠蒸汽放电产生可见光，其发光光谱主要为黄光和红光，补光效率较高，但耗电量较大，补光成本较高，不能在农业上得到广泛利用；金属卤化物灯是在高压汞灯的基础上添加各种金属卤化物制成，可以制造出接近于太阳光的光谱，但其产生的紫外线会对人体产生一定的影响。近年来，随着温室栽培技术的大力推广，LED灯因其光质光量可调、寿命长、功耗低、冷光源、防潮等特点在植物补光领域得到了越来越广泛的应用。LED是发光二极管(light emitting d1de)的简称，它的发光光谱可调，在植物生长过程中可以根据需要调整不同生长时期的补光配比，从而获得更加理想的补光效果，并且光效高、发热少、小巧轻便、节能环保。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种参数可调式红蓝LED植物补光装置，针对传统补光光源的不足，主要进行植物最需要的红色及蓝色光的补光，可实现红蓝光线配比、补光光强、补光时间的实时调节功能，补光效率高，更省电。为了实现以上目的，本技术解决技术问题采用的技术方案:补光参数可调式红蓝LED植物补光系统，其特征在于，包括红蓝LED补光灯、译码器、PLC控制器、HMI触控屏、PWM控制电路单元、开关电源单元、自然光光照传感器、补光光照传感器；PLC控制器的1端口分别连接译码器的输入端口，译码器的输出端分别连接红蓝LED补光灯的控制端；PLC控制器向PWM控制电路单元提供脉冲，PWM控制电路单元的输出端为红蓝LED补光灯提供电源电压；PLC控制器通过通信端口与HMI触控屏通信；自然光光照传感器、补光光照传感器采集的光照信号输入到PLC控制器；开关电源将220VAC转换为直流电压分别为各个单元供电。进一步，所述的PWM控制电路单元采用PWM调压电路实现。进一步，PLC控制器与HMI触控屏之间通过RS232通信接口连接。进一步，开关电源将220VAC转换为24VDC、12VDC和5VDC，为PLC控制器、HMI触控屏、自然光光照传感器、补光光照传感器供电、译码器提供供电。与现有技术相比，本技术的有益效果是:(I)红蓝比例可调式LED补光:采用译码器实现了 LED补光灯红蓝光比例可调，可根据不同需要任意设定补光方案，使用范围广。(2) PWM控制补光亮度:本技术补光灯亮度的控制采用PWM电压控制模块，可实现补光亮度的无级调节，并且采用了两个光照传感器，分别是自然光光照传感器、补光光照传感器，而不是只采用一个光照传感器，主要原因在于:自然光光照传感器时刻采集自然光强度、补光光照传感器时刻采集补光的强度，时刻做差值运算，实现精准控制。(3)补光系统控制模式:本技术的LED植物补光系统有两种控制模式:自动控制模式和手动控制模式。自动控制模式:根据导入的成熟的补光参数，对植物进行标准补光；手动控制模式:由用户自己设定补光参数，驱动控制系统执行。(4) HMI触控系统:HMI触控系统具有简单易操作的补光控制界面，显示各传感器及执行设备的信息，并存储各传感器信息及系统执行日志信息于SD存储卡中，以便后期的查询与分析使用，可通过触摸屏设置与查询系统工作参数。(5)本技术特别适用于设施农业温室大棚作物冬春弱光季节的补光场合，在于采用光照强度传感器采集作物生长过程中的自然光照强度信息，使用可编程逻辑控制器(PLC)对这些信息进行记录和存储，并参照合理的补光模型，在检测到光照强度不足时对作物进行合理的补光，使之达到最佳的生长状态，提高作物整体产量及品质。本装置改善了传统红蓝LED补光装置存在的缺陷:补光灯的红蓝光比例无法调节，补光光谱单一，无法满足作物不同生长时期对补光光谱的不同需求；补光光强无法调节，补光灯补光范围不易掌控，可能造成资源浪费。【附图说明】图1为本技术补光系统结构原理图。图2为本技术补光控制电路结构示意图。图3为本技术补光系统工作流程示意图。图4为本技术HMI触控系统控制界面示意图。【具体实施方式】下面结合附图，对本技术进一步地描述，但其不代表为本技术的唯一实施方式。补光参数可调式红蓝LED植物补光系统，包括红蓝LED补光灯、译码器、PLC控制器、HMI触控屏、PWM控制电路单元、开关电源单元、自然光光照传感器、补光光照传感器；PLC控制器的1端口分别连接译码器的输入端口，译码器的输出端分别连接红蓝LED补光灯的控制端；PLC控制器向PWM控制电路单元提供脉冲，PWM控制电路单元的输出端为红蓝LED补光灯提供电源电压；PLC控制器通过通信端口与HMI触控屏通信；自然光光照传感器、补光光照传感器采集的光照信号输入到PLC控制器；开关电源将220VAC转换为直流电压分别为各个单元供电。其中，所述的PWM控制电路单元采用PWM调压电路实现。PLC控制器与HMI触控屏之间通过RS232通信接口连接。，开关电源将220VAC转换为24VDC、12VDC和5VDC，为PLC控制器、HMI触控屏、自然光光照传感器、补光光照传感器供电、译码器提供供电。请阅图1，LED植物补光系统总体分为四部分:光照信息检测装置、补光控制装置、补光执行装置、补光信息反馈装置。光照信息检测装置通过在各补光测试点处安装光照强度传感器对当前自然光照强度进行检测，传感器选用0-5V当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
补光参数可调式红蓝LED植物补光系统，其特征在于，包括红蓝LED补光灯、译码器、PLC控制器、HMI触控屏、PWM控制电路单元、开关电源单元、自然光光照传感器、补光光照传感器；PLC控制器的IO端口分别连接译码器的输入端口，译码器的输出端分别连接红蓝LED补光灯的控制端；PLC控制器向PWM控制电路单元提供脉冲，PWM控制电路单元的输出端为红蓝LED补光灯提供电源电压；PLC控制器通过通信端口与HMI触控屏通信；自然光光照传感器、补光光照传感器采集的光照信号输入到PLC控制器；开关电源将220VAC转换为直流电压分别为各个单元供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪小旵，陈景波，王煊，李玉同，丁跃林，孙国祥，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32