一种用于植物生长研究的实验系统及其实验方法技术方案

本申请涉及一种用于植物生长研究的实验系统，包括：实验箱体、调温机构、离合驱动机构、水平往复机构、上下往复机构、引水机构。本申请通过提高风速，加快水分蒸发吸热，完成降温，过程温和；同时风速提高，加快了植物表面的蒸腾作用，有利于调节植物内的水分情况；离合驱动装置有选择地与上下往复机构和水平往复机构配合，提高了自动化程度；上下往复机构驱动喷头作上下往复运动，提高了灌溉的均匀性；水平往复机构驱动图像采集装置作水平往复运动，减少了拍摄死角；通过图像采集装置记录的图像信息，对植物叶片大小、植株高度、颜色以及植物表面虫害情况等作出分析，配合各传感器记录的环境数据，有利于分析植物各阶段生长状况。有利于分析植物各阶段生长状况。有利于分析植物各阶段生长状况。

【技术实现步骤摘要】
一种用于植物生长研究的实验系统及其实验方法


[0001]本申请涉及植物研究实验的领域，尤其是涉及一种用于植物生长研究的实验系统及其实验方法。

技术介绍

[0002]CN201710638692.6公开了一种智能植物生长实验装置，其技术方案为：包括第一栽培室、第二栽培室、水冷式LED面光源、控制系统、盖板、公共气调间以及CO2施肥装置、压缩机、肥料桶、水箱等。所述装置采用压缩机制冷、PTC制热，并回收利用LED光源产生的热量，控制公共气调间温度的联合控温模式；其中，两个栽培室温度的控制通过控制公共气调间送风室的温度和栽培室风机的流量和转速来调控，可实现栽培室温度的独立管理。
[0003]该智能植物生长实验装置具有以下优点：通过管理气调间的温度和风机的转速实现栽培室温度的独立管理，可精量地控制进入每个栽培室的空气流量和流速，实现节能型温控方式；具有节省设备、能耗低、温度稳定性好等诸多优点，该实验装置可用于环境变化对植物生长发育影响的研究或育种的栽植。
[0004]但是，该智能植物生长实验装置也具有以下缺点：压缩机制冷速率过快，不够温和，植物生长时易产生应急反应导致生长不良。
[0005]因此， 需要一种调节温度过程温和的植物生长实验装置。

技术实现思路

[0006]为了解决调温温度过快易使植物产生应急反应的问题，本申请提供一种用于植物生长研究的实验系统。
[0007]本申请提供一种用于植物生长研究的实验系统，包括实验箱体、调温机构、离合驱动机构、水平往复机构、上下往复机构、引水机构：所述调温机构，设置在实验箱体内，包括：鼓风装置，设置在实验箱体中部；传动部，与鼓风装置驱动连接；搅动装置，设置在引水机构内，与传动部驱动连接；所述离合驱动机构，设置在实验箱体中部；所述水平往复机构，设置在实验箱体上部，与离合驱动机构配合，用于控制水平往复机构上的图像采集装置作水平往复运动；所述上下往复机构，设置在实验箱体中部，与离合驱动机构配合，用于控制上下往复机构上的喷头喷淋时上下往复运动；所述引水机构设置在实验箱体下部，与喷头连接，用于给喷头供水；还包括：植物培养盆，设置在引水机构上，底部设置有若干细孔，用于盛放土壤和植物；处理器，用于处理和分析数据；控制器，与处理器连接，用于接收和发出控制信号；数据存储器，与处理器连接，用于存储实验数据；温度传感器，设置在实验箱体上部，与处理器连接；空气湿度传感器，设置在实验箱体上部，与处理器连接；土壤湿度传感器，设置在植物培养盆内的土壤内，与处理器连接。
[0008]进一步的，所述离合驱动机构包括：减速电机，设置在实验箱体中部，与实验箱体侧壁中部固定连接，并与控制器电性连接；驱动齿轮，套接在减速电机的电机轴上，并与减速电机驱动连接；电动推杆，设置在减速电机上方，固定连接在实验箱体侧壁上，与控制器电性连接；从动轴，一端与电动推杆转动连接，两侧对称设置有平键；从动轴架，设置在从动轴的远离电动推杆的一端，与从动轴转动连接；从动齿轮，套接在从动轴上，与从动轴固定连接；第一主动皮带轮套接在从动轴一侧，位于从动齿轮和电动推杆之间，孔内设置有键槽，与从动轴一侧的平键配合，轴向上与从动轴驱动连接，水平方向上与从动轴滑动连接；第二主动皮带轮，套接在从动轴另一侧，位于从动齿轮和从动轴架之间，孔内设置有键槽，与从动轴一侧的平键配合，轴向上与从动轴驱动连接，水平方向上与从动轴滑动连接。
[0009]通过采用上述技术方案，第二主动皮带轮始终通过键槽与从动轴的平键啮合，即上下往复机构与离合驱动机构始终驱动连接。电动推杆伸长时，从动轴相对于第一主动皮带轮向外侧滑动，第一主动皮带轮的键槽与从动轮的平键脱离配合，水平往复机构未被驱动；电动推杆收缩时，第一主动皮带轮的键槽与从动轮的平键重新啮合，水平往复机构与离合驱动机构驱动连接。利用电动推杆和减速电机配合，可同时控制水平往复机构和上下往复机构的运转状况。
[0010]进一步的，所述水平往复机构包括：回转杆架，对称设置在实验箱体上部，与实验箱体上部固定连接；回转杆，设置在回转杆架之间，中部设置有回转杆螺纹部；转向切换装置，套接在回转杆上，与离合驱动机构驱动连接；螺母，套接在回转杆螺纹部上，与回转杆驱动连接；图像采集装置，设置在螺母下方，与螺母固定连接；滑块，设置在螺母上方，与螺母固定连接；滑轨，设置在滑块上方，与实验箱体固定连接，并与滑块滑动连接；所述滑轨长度大于所述回转杆螺纹部长度。
[0011]进一步的，所述回转杆与转向切换装置处设置有平键；所述转向切换装置包括：输出齿轮，套接在所述回转杆上，与回转杆驱动连接；第一切换齿轮，设置在输出齿轮的一侧，与实验箱体转动连接；若干个第一柱头，呈圆柱形，设置在第一切换齿轮面向输出齿轮一侧，与输出齿轮的齿部驱动配合；第二切换齿轮，设置在输出齿轮侧部，与实验箱体转动连接，形状尺寸与第一切换齿轮一致，并与第一切换齿轮啮合；若干个第二柱头，呈圆柱形，设置在第二切换齿轮面向输出齿轮一侧，与输出齿轮的齿部驱动配合；第一从动皮带轮，设置在第一切换齿轮背向输出齿轮一侧，与第一切换齿轮固定连接，同轴旋转，并与第一主动皮带轮通过皮带传动连接。
[0012]进一步的，所述第一柱头和第二柱头数量一致，且相加后的数量和等于输出齿轮的齿数；所述第一柱头和第二柱头不同时与输出齿轮的齿部驱动配合。
[0013]通过采用上述技术方案，第一主动皮带轮通过皮带带动第一从动皮带轮，从而带动第一切换齿轮旋转，第一切换齿轮与第二切换齿轮互相啮合，旋转方向相反，第一柱头和第二柱头轮流驱动输出齿轮的齿部，使输出齿轮交替正反旋转。输出齿轮带动回转杆交替正反旋转，回转杆螺纹部驱动螺母及螺母下方的图像采集装置在水平方向上作往复运动。图像采集装置从不同角度全面地采集植物图像信息，减少了拍摄死角，提高了实验的精确性以及实验结果的正确性。
[0014]进一步的，所述回转杆的导程：回转杆螺纹部长度=2:1。
[0015]通过采用上述技术方案，回转杆转半圈，图像采集装置从回转杆的一端移动到另一端。
[0016]进一步的，所述上下往复机构包括：凸轮，与实验箱体转动连接；第二从动皮带轮，设置在凸轮的一侧，与凸轮固定连接，同轴旋转，并与第二主动皮带轮通过皮带传动连接；活动轮，设置在凸轮上方，与凸轮表面抵接；机架，设置在活动轮上方，下部与活动轮转动连接；第一压板，设置在机架上方，与机架上部固定连接；从动杆，竖直设置在第一压板上方，与第一压板上部固定连接；第二压板，套接在从动杆中部，与实验箱体固定连接；复位弹簧，位于第一压板和第二压板之间，套接在从动杆上；喷头，设置在从动杆上部，与从动杆上部固定连接。
[0017]通过采用上述技术方案，第二主动皮带轮通过皮带带动第二从动皮带轮，从而带动凸轮旋转。凸轮旋转带动从动杆上下交替运动，从而带动喷头在竖直方向上作往复运动。喷头喷洒时，覆盖的灌溉范围更加全面，提高了灌溉的均匀性和全面性。
[0018]进一步的，所述引水机构包括：蓄水槽，设置在实验箱体下部；顶盖，设置在蓄水槽上部，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于植物生长研究的实验系统，包括实验箱体（1）、调温机构（2）、离合驱动机构（3）、水平往复机构（4）、上下往复机构（5）、引水机构（6），其特征在于：所述调温机构（2），设置在实验箱体（1）内，包括：鼓风装置（21），设置在实验箱体（1）中部；传动部（23），与鼓风装置（21）驱动连接；搅动装置（22），设置在引水机构（6）内，与传动部（23）驱动连接；所述离合驱动机构（3），设置在实验箱体（1）中部；所述水平往复机构（4），设置在实验箱体（1）上部，与离合驱动机构（3）配合，用于控制水平往复机构（4）上的图像采集装置（45）作水平往复运动；所述上下往复机构（5），设置在实验箱体（1）中部，与离合驱动机构（3）配合，用于控制上下往复机构（5）上的喷头（59）喷淋时上下往复运动；所述引水机构（6）设置在实验箱体（1）下部，与喷头（59）连接，用于给喷头（59）供水；还包括：植物培养盆（7），设置在引水机构（6）上方，底部设置有若干细孔，用于盛放土壤和植物；处理器（11），用于处理和分析数据；控制器（12），与处理器（11）连接，用于接收和发出控制信号；数据存储器（13），与处理器（11）连接，用于存储实验数据；温度传感器（14），设置在实验箱体（1）上部，与处理器（11）连接；空气湿度传感器（15），设置在实验箱体（1）上部，与处理器（11）连接；土壤湿度传感器（16），设置在植物培养盆（7）内的土壤内，与处理器（11）连接。2.根据权利要求1所述的一种用于植物生长研究的实验系统，其特征在于：所述离合驱动机构（3）包括：减速电机（31），设置在实验箱体（1）中部，与实验箱体（1）侧壁中部固定连接，并与控制器（12）电性连接；驱动齿轮（32），套接在减速电机（31）的电机轴上，并与减速电机（31）驱动连接；电动推杆（33），设置在减速电机（31）上方，固定连接在实验箱体（1）侧壁上，与控制器（12）电性连接；从动轴（34），一端与电动推杆（33）转动连接，两侧对称设置有平键；从动轴架（35），设置在从动轴（34）的远离电动推杆（33）的一端，与从动轴（34）转动连接；从动齿轮（36），套接在从动轴（34）上，与从动轴（34）固定连接；第一主动皮带轮（37）套接在从动轴（34）一侧，位于从动齿轮（36）和电动推杆（33）之间，孔内设置有键槽，与从动轴（34）一侧的平键配合，轴向上与从动轴（34）驱动连接，水平方向上与从动轴（34）滑动连接；第二主动皮带轮（38），套接在从动轴（34）另一侧，位于从动齿轮（36）和从动轴架（35）之间，孔内设置有键槽，与从动轴（34）一侧的平键配合，轴向上与从动轴（34）驱动连接，水平方向上与从动轴（34）滑动连接。3.根据权利要求2所述的一种用于植物生长研究的实验系统，其特征在于：所述水平往复机构（4）包括：回转杆架（42），对称设置在实验箱体（1）上部，与实验箱体（1）上部固定连接；回转杆（43），设置在回转杆架（42）之间，中部设置有回转杆螺纹部（431）；转向切换装置（41），套接在回转杆（43）上，与离合驱动机构（3）驱动连接；螺母（44），套接在回转杆螺纹部（431）上，与回转杆（43）驱动连接；图像采集装置（45），设置在螺母（44）下方，与螺母（44）固定连接；滑块（46），设置在螺母（44）上方，与螺母（44）固定连接；滑轨（47），设置在滑块（46）上方，与实验箱体（1）固定连接，并与滑块（46）滑动连接；所述滑轨（47）长度大于所述回转杆螺纹部（431）长度。4.根据权利要求3所述的一种用于植物生长研究的实验系统，其特征在于：所述回转杆（43）与转向切换装置（41）处设置有平键；
所述转向切换装置（41）包括：输出齿轮（416），套接在所述回转杆（43）上，与回转杆（43）驱动连接；第一切换齿轮（411），设置在输出齿轮（416）的一侧，与实验箱体（1）转动连接；若干个第一柱头（412），呈圆柱形，设置在第一切换齿轮（411）面向输出齿轮（416）一侧，与输出齿轮（416）的齿部驱动配合；第二切换齿轮（414），设置在输出齿轮（416）侧部，与实验箱体（1）转动连接，形状尺寸与第一切换齿轮（411）一致，并与第一切换齿轮（411）啮合；若干个第二柱头（415），呈圆柱形，设置在第二切换齿轮（414）面向输出齿轮（416）一侧，与输出齿轮（416）的齿部驱动配合；第一从动皮带轮（413），设置在第一切换齿轮（411）背向输出齿轮（416）一侧，与第一切换齿轮（411）固定连接，同轴旋转，并与第一主动皮带轮（37）通过皮带传动连接。5.根据权利要求4所述的一种用于植物生长研究的实验系统，其特征在于：所述第一柱头（412）和第二柱头（415）数量一致，且相加后的数量和等于输出齿轮（416）的齿数；所述第一柱头（412）和第二柱头（415）不同时与输出齿轮（416）的齿部驱动配合。6.根据权利要求4所述的一种用于植物生长研究的实验系统，其特征在于：所述回转杆（43）的导程：回转杆螺纹部（431）长度=2:1。7.根据权利要求4所述的一种用于植物生长研究的实验系统，其特征在于：所述上下往复机构（5）包括：凸轮（51），与实验箱体（1）转动连接；第二从动皮带轮（52），设置在凸轮（51）的一侧，与凸轮（51）固定连接，同轴旋转，并与第二主动皮带轮（38）通过皮带传动连接；活动轮（53），设置在凸轮（51）上方，与凸轮（51）表面抵接；机架...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔志明，
申请(专利权)人：徐州北之琪农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：