一种用于智慧农业的补光系统及补光设备技术方案

本实用新型专利技术涉及照明技术领域，具体涉及一种用于智慧农业的补光系统及补光设备，包括供电电路

【技术实现步骤摘要】
一种用于智慧农业的补光系统及补光设备


[0001]本技术涉及照明
，具体而言，涉及一种用于智慧农业的补光系统及补光设备
。

技术介绍

[0002]光是植物的生命之源，植物的育种
、
生长
、
开花和结果都离不开光的参与
。
通过光合作用，绿色植物将水和二氧化碳合成有机物为植物生长发育提供养分，并促成有机物在植物生长发育过程中所需的能量
。
光谱结构及光强都会对植物的生长发育产生较大的影响
。
不同作物适合的光质类型不同，但适合的光质类型都可以显著促进作物的生长发育
。
光谱能量分布对植物生长及光合作用发挥着显著的调节作用，植物在生长阶段对红光和蓝光利用较多，对绿光需求很小；光照不足或过剩都会抑制植物的生长发育
。
[0003]随着社会的发展，依靠天时耕种难以满足人们对植物的需求，温室大棚耕种应运而生，并得到飞速的发展，但自然光照射强度依然制约着植物的生长速度
。
因此，在农作物不同的生长阶段，利用人工光源对植物进行补光是一种有效的人工干预手段
。
[0004]就目前而言，业界对人工补光技术做出了一些有益的探索，但是对应的研究结果存在自身的缺陷：其补光方式或过于单一，或过于复杂
、
系统庞大
、
操控不够灵活
、
实时性差等
。
因此，设计一款结构简单
、
安装灵活
、
>补光方式多样又兼容稳定
、
可靠的补光系统是有必要的
。
[0005]目前，业界对植物补光的方案进行了有益的探索，典型的实例如图7所示
。
该方式采用8位单片机
stc15W 410
作为主控芯片，利用光敏电阻对所处环境光照进行实时的采集，光敏电阻前端设置红光蓝光滤波片实现对红光和蓝光进行检测，并将采集到的检测信息送至单片机，通过单片机对采集到的光照情况进行综合分析，分别启动恒流源驱动红光和蓝光发光二极管发光，实现补光操作
。
[0006]该方案尽管采用了单片机技术对智能控制实现迈出了关键的一步，但是针对光谱结构的检测不够细致，尤其是在采用光敏电阻作为传感器进行光谱检测的方式降低了系统的灵敏度；滤光板的使用也会增加系统复杂程度，降低整个系统的效率；同时，在对
LED
驱动电路实现补光的控制过程采用专用的恒流驱动模块
(QX7138)
，该模块需要
24V
直流电源，该电源配置方案增加了系统的构造复杂度，增加了系统的功耗和维护成本，在没有网络技术的支撑下，降低了系统操作的灵活性和工作效率
。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于提供一种用于智慧农业的补光系统，采用数控恒流的方式分别控制三基色
LED
发光，能够以较高精度实现测量农作物光合作用所需的红光及蓝光成分，精准对接农作物在不同阶段的光谱需求，以解决
技术介绍
中所指出的问题
。
[0008]本技术的实施例通过以下技术方案实现：一种用于智慧农业的补光系统，包括供电电路
、
光谱检测电路以及恒流补光电路，所述供电电路分别连接至光谱检测电路以
及恒流补光电路以提供电源；
[0009]所述光谱检测电路由光敏二极管
、
跨阻放大器以及
ADC
构成，其中，所述光谱检测电路的输出端连接至
DAC
的输入端，所述光敏二极管的输出端连接至跨阻放大器的输入端，所述跨阻放大器的输出端连接至
ADC
的输入端，所述
ADC
的输出端连接至
MCU
的输入端；
[0010]所述恒流补光电路由
DAC、3
路
LED
电流驱动器及三基色发光
LED
构成，其中，所述
MCU
的输出端连接至
DAC
的输入端，所述
DAC
的输出端连接至3路
LED
电流驱动器的输入端，所述三基色发光
LED
分别由三路独立的
LED
电流驱动器控制
。
[0011]根据一种优选实施方式，所述供电电路包括稳压子电路以及缓冲器，所述稳压子电路的输出端与缓冲器的输入端连接，所述缓冲器的第一输出端分别连接光谱检测电路以及恒流补光电路以提供电源，所述缓冲器的第二输出端连接至光谱检测电路以提供参考电压
。
[0012]根据一种优选实施方式，所述稳压子电路由电容
C6、
电容
C7、
电容
C8
以及线性稳压器
U3
构成，所述缓冲器由两个采用运算放大器所构成的第一缓冲电路以及第二缓冲电路组成；
[0013]其中，所述第一缓冲电路由运算放大器
U1B、
电阻
R2
以及电容
C1
构成，输入电压经所述电容
C6
的第一端
、
电容
C7
的第一端连接至线性稳压器
U3
的1脚，所述线性稳压器
U3
的2脚接地，所述线性稳压器的3脚经电容
C8
的第一端连接至运算放大器
U1B
的5脚，所述电容
C6
的第二端经电容
C7
的第二端
、
电容
C8
的第二端连接至运算放大器
U1B
的4脚，所述运算放大器
U1B
的8脚接电压输入，所述运算放大器
U1B
的6脚经电阻
R2
的第一端
、
电容
C1
的第一端
、
电容
C1
的第二端连接至运算放大器
U1B
的7脚，所述电阻
R2
的第二端输出电压；
[0014]所述第二缓冲电路由运算放大器
U1A、
电阻
R1、
电阻
R3、
电阻
R4、
电容
C2
以及电容
C5
构成，所述电阻
R3
的第一端连接至电容
C2
的第二端，所述电阻
R3
的第二端经电阻
R4
的第一端连接至运算放大器
U1A
的3脚，所述运算放大器
U1A
的2脚经电阻
R1
的第一端
、
电容
C2
的第一端
、
电容
C2
的第二端
、
电阻
R1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于智慧农业的补光系统，其特征在于，包括供电电路
、
光谱检测电路以及恒流补光电路，所述供电电路分别连接至光谱检测电路以及恒流补光电路以提供电源；所述光谱检测电路由光敏二极管
、
跨阻放大器以及
ADC
构成，其中，所述光敏二极管的输出端连接至跨阻放大器的输入端，所述跨阻放大器的输出端连接至
ADC
的输入端，所述
ADC
的输出端连接至
MCU
的输入端；所述恒流补光电路由
DAC、3
路
LED
电流驱动器及三基色发光
LED
构成，其中，所述光谱检测电路的输出端连接至
DAC
的输入端，所述
MCU
的输出端连接至
DAC
的输入端，所述
DAC
的输出端连接至3路
LED
电流驱动器的输入端，所述三基色发光
LED
分别由三路独立的
LED
电流驱动器控制
。2.
如权利要求1所述的用于智慧农业的补光系统，其特征在于，所述供电电路包括稳压子电路以及缓冲器，所述稳压子电路的输出端与缓冲器的输入端连接，所述缓冲器的第一输出端分别连接光谱检测电路以及恒流补光电路以提供电源，所述缓冲器的第二输出端连接至光谱检测电路以提供参考电压
。3.
如权利要求2所述的用于智慧农业的补光系统，其特征在于，所述稳压子电路由电容
C6、
电容
C7、
电容
C8
以及线性稳压器
U3
构成，所述缓冲器由两个采用运算放大器所构成的第一缓冲电路以及第二缓冲电路组成；其中，所述第一缓冲电路由运算放大器
U1B、
电阻
R2
以及电容
C1
构成，输入电压经所述电容
C6
的第一端
、
电容
C7
的第一端连接至线性稳压器
U3
的1脚，所述线性稳压器
U3
的2脚接地，所述线性稳压器的3脚经电容
C8
的第一端连接至运算放大器
U1B
的5脚，所述电容
C6
的第二端经电容
C7
的第二端
、
电容
C8
的第二端连接至运算放大器
U1B
的4脚，所述运算放大器
U1B
的8脚接电压输入，所述运算放大器
U1B
的6脚经电阻
R2
的第一端
、
电容
C1
的第一端
、
电容
C1
的第二端连接至运算放大器
U1B
的7脚，所述电阻
R2
的第二端输出电压；所述第二缓冲电路由运算放大器
U1A、
电阻
R1、
电阻
R3、
电阻
R4、
电容
C2
以及电容
C5
构成，所述电阻
R3
的第一端连接至电容
C2
的第二端，所述电阻
R3
的第二端经电阻
R4
的第一端连接至运算放大器
U1A
的3脚，所述运算放大器
U1A
的2脚经电阻
R1
的第一端
、
电容
C2
的第一端
、
电容
C2
的第二端
、
电阻
R1
的第二端连接至运算放大器
U1A
的1脚，所述电阻
R4
的第二端经电容
C5
的第一端
、
电容
C5
的第二端连接至运算放大器
U1A
的1脚，所述运算放大器
U1A
的4脚接地，所述运算放大器
U1A
的8脚接电压输入，所述运算放大器
U1A
的1脚输出电压
。4.
如权利要求3所述的用于智慧农业的补光系统，其特征在于，所述跨阻放大器由运算放大器
U5、
电阻
R5、
电容
C10、
电容
C14、
电容
C15、
电阻
R6、
电阻
R7、
电容
C16、
电容
C17、
电容
C18
以及电容
C19
构成；输入电压经电容
C18
的第一端连接至运算放大器
U5
的3脚，所述电容
C18
的第二端经接地端连接至运算放大器
U5
的2脚，所述运算放大器
U5
的4脚经电阻
R5
的第一端
、
电容
C10
的第一端
、
电容
C10
的第二端
、
电阻
R5
的第二端连接至运算放大器
U5
的1脚，所述光敏二极管
D1
的第一端接电压输入，所述光敏二极管
D1
的第二端经电阻
R5
的第一端连接至运算放大器
U5
的4脚，所述运算放大器
U5
的5脚接电压输入，且所述运算放大器
U5
的5脚连接至电容
C15
以及电容
C14
的第一端，同时连接
U1B
的7脚；所述电容
C15
以及电容
C14
的第二端接地，所述运算放大器
U5
的1脚经电阻
R5
的第二端连接至电阻
R6
的第一端，所述电阻
R6
的第二端连接至电容
C16
以及电容
C17
的第一端，所述电容
C16
的第二端接地，所述电容
C17
的第二端连接至电
容
C19
的第一端以及电阻
R7
的第一端，所述电阻
R7
的第二端接电压输入，所述电容
C19
的第二端接地
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨平，袁春兰，徐莉，
申请(专利权)人：四川化工职业技术学院，
类型：新型
国别省市：