花园LED智能补光系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种花园LED智能补光系统，包括有电源模块、检测模块、控制模块、补光模块、用户交互模块，控制模块应用STC系列单片机为核心，根据系统采集到的数据、设置阈值，实现对应PWM控制信号的占空比计算和两路PWM控制信号输出；检测模块分波段检测红、蓝光强和实时温度，并将检测信号进行滤波、放大后传入单片机，实现相关环境信息的检测；补光模块采用两路带有PWM电流控制功能的恒流驱动电路，分别控制红、蓝光LED补光阵列灯的亮度，从而实现定量精确补光；用户交互模块采用液晶屏完成检测结果显示，键盘实现按需阈值修改等功能，完成阈值修改与设置。本实用新型专利技术提高了输出光能的利用率，具有误差低、响应速度快、成本低、维护简单等特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术主要涉及植物灯领域，尤其涉及一种花园LED智能补光系统。
技术介绍
植物都需要阳光的照射才能生长的更加茂盛。光对植物生长的作用是促进植物叶绿素吸收二氧化碳和水等养份，合成碳水化合物。但现代科学可以让植物在没有太阳的地方更好地生长，人们掌握了植物对太阳需要的内在原理，就是叶片的光合作用，在叶片光合作用时需要外界光子的激发才可完成整个光合过程，太阳光线就是光子激发的一过供能过程。人为的创造光源也同样可以让植物完成光合过程，现代园艺或者植物工厂内都结合了补光技术或者完全的人工光技术。科学家发现不同波长的光线对于植物光合作用的影响是不同的，植物光合作用需要的光线，波长在400-700nm左右。400_500nm (蓝色)的光线以及610-720nm (红色)对于光合作用贡献最大。蓝色(470nm)和红色(630nm)的LED,刚好可·以提供植物所需的光线，因此，LED植物灯，比较理想的选择就是使用这两种颜色组合。在视觉效果上，红蓝组合的植物灯呈现粉红色。蓝色光能促进绿叶生长；红色光有助于开花结果和延长花期。LED光源又称半导体光源，这种光源波长比较窄，能控制光的颜色。用它对植物进行单独照射，就能能使植物达到很好的补光效果。采用LED冷光源作为补光灯光源的方案也已被提出，可在一定程度解决上述补光光源的问题。但由于大部分研发方案和产品仍采用定光强、定光质的补光方式，未考虑不同植物不同阶段需光量的差异，造成补光不足和补光过度并存的现象，仍未能真正意义上解决低能耗精准化补光的问题。
技术实现思路
本技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种智能、精确、节能的花园LED智能补光系统。本技术是通过以下技术方案实现的花园LED智能补光系统,其特征在于包括有电源模块、检测模块、控制模块、补光模块、用户交互模块，电源模块为整个系统供电，检测模块包括有温度检测模块、红光光强检测、蓝光光强检测，控制模块的主控单元为单片机，单片机自带AD转换器，补光模块包括有红光LED阵列、蓝光LED阵列、两个LED驱动电路，用户交互模块包括有显示模块、键盘输入模块，温度检测模块包括有温度传感器及其标准调理电路，所述的温度传感器的输出信号经标准调理电路调理后接入单片机，红光光强检测、蓝光光强检测分别采用波长范围在400 500nm的蓝光2BU6硅光电池和波长范围600 700nm的红光2BU6硅光电池作为检测元件，两组硅光电池采集到的微弱的模拟信号经运算放大器放大后接入单片机，单片机内输入有PWM调光程序，单片机分别通过LED驱动电路与红光LED阵列、蓝光LED阵列连接，单片机外接用户交互模块的显示模块、键盘输入模块。所述的电源模块包括有太阳能电池板、蓄电池和控制电路，太阳能电池板的电压输出端与控制电路的输入端连接，控制电路通过LM317及其外围标准电路对12V蓄电池充电，蓄电池输出端利用MIC29302稳压变压模块输出12V稳压电源信号，并通过LM7805产生5V稳压电源信号，单片机、检测模块、用户交互模块均使用5V电源供电，补光模块采用12V电源供电。所述的单片机为STC12C5A60S2单片机。所述的LED驱动电路为PT4115驱动电路，每个LED阵列对应一个LED驱动电路。所述的运算放大器采用4路运算放大器LM324。所述的用户交互模块主要包括液晶显示屏和键盘两部分，显示屏采用0CM12864 -3液晶屏，键盘采用4 X 4矩阵键盘。本技术的原理是 本技术充分考虑不同植物在不同阶段不同环境对补光需光量的影响，基于分波段光强检测技术、智能控制技术等现代电子信息技术，采用STC12C5A60S2单片机作为核心处理器，PT4115为LED驱动模块，根据温度和光强检测结果，实现对各类植物在合适环境下按需分波长定量补光。本技术的优点是本技术在满足其生长所需光照前提下，最大程度的提高输出光能的利用率，具有误差低、响应速度快、成本低、维护简单等特点。附图说明图I为本技术的整体结构示意图。图2为本技术的电源模块的示意图。图3为本技术的控制模块的电路示意图。图4为本技术的检测模块的示意图。图5为本技术的补光模块的示意图。图6为本技术的软件流程图。具体实施方式如图I所示，花园LED智能补光系统，包括有电源模块I、检测模块2、控制模块3、补光模块4、用户交互模块5，电源模块I为整个系统供电，检测模块2包括有温度检测模块6、红光光强检测7、蓝光光强检测8，控制模块2的主控单元为单片机，单片机自带AD转换器，补光模块4包括有红光LED阵列9、蓝光LED阵列10、两个LED驱动电路，用户交互模块5包括有显示模块11、键盘输入模块12，温度检测模块6包括有温度传感器及其标准调理电路，温度传感器的输出信号经标准调理电路调理后接入单片机，红光光强检测7、蓝光光强检测8分别采用波长范围在400 500nm的蓝光2BU6硅光电池和波长范围600 700nm的红光2BU6娃光电池作为检测兀件,两组娃光电池米集到的微弱的模拟信号经运算放大器放大后接入单片机，单片机内输入有PWM调光程序，单片机分别通过LED驱动电路与红光LED阵列9、蓝光LED阵列10连接，单片机外接用户交互模块5的显示模块11、键盘输入模块12。如图2所示，电源模块I包括有太阳能电池板、蓄电池和控制电路，太阳能电池板的电压输出端与控制电路的输入端连接，控制电路通过LM317及其外围标准电路对12V蓄电池充电，蓄电池输出端利用MIC29302稳压变压模块输出12V稳压电源信号，并通过LM7805产生5V稳压电源信号，单片机、检测模块、用户交互模块均使用5V电源供电，补光模块采用12V电源供电。单片机为STC12C5A60S2单片机。LED驱动电路为PT4115驱动电路，每个LED阵列对应一个LED驱动电路。运算放大器采用4路运算放大器LM324。用户交互模块5主要包括液晶显示屏和键盘两部分，显示屏采用0CM12864 - 3液晶屏，键盘采用4 X 4矩阵键盘。控制模块3选用STC12C5A60S2单片机作为核心处理器，采用5V电源供电，具有8路10位A/D接口、2路PWM输出口、Flash存储空间56K、静态存取内存I 280B、可编程只读存储器1K，完成节点任务调度、数据采集、智能管理、控制信号输出、阈值的调整、数据转储等工作，电路如图3所示。其中，PO 口连接液晶屏的8路数据口；Pl 口负责与采样信号连接，Pl. O接入温度检测信号、Pl. I接入红光检测信号、Pl. 2接入蓝光检测信号，从而完成对传感器监测数据的采集；P2 口连接4 X 4矩阵键盘，P3. 0，P3. I用于单片机与串口连接的数据读写线，完成程序的下载；P3. 2 P3.7位液晶控制端；P4. 2，P4. 3为单片机PWM控制端输出口，其根据单片机计算出与两波段所需补光量对应的PWM信号占空比，输出PWM信号对LED灯组的亮度进行控制。如图4所示，温度检测模块6由温度传感器18B20及其标准调理电路组成，数据线接入单片机Pi. O 口，实现对温度的采集。光照检测包括红光光强检测和蓝光光强检测，采用波长范围在400 500nm的蓝光2BU6硅光电池和波长范围600 70本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种花园LED智能补光系统，其特征在于：包括有电源模块、检测模块、控制模块、补光模块、用户交互模块，电源模块为整个系统供电，检测模块包括有温度检测模块、红光光强检测、蓝光光强检测，控制模块的主控单元为单片机，单片机自带AD转换器，补光模块包括有红光LED阵列、蓝光LED阵列、两个LED驱动电路，用户交互模块包括有显示模块、键盘输入模块，温度检测模块包括有温度传感器及其标准调理电路，所述的温度传感器的输出信号经标准调理电路调理后接入单片机，红光光强检测、蓝光光强检测分别采用波长范围在400？～？500nm？的蓝光2BU6？硅光电池和波长范围600？～？700nm？的红光2BU6？硅光电池作为检测元件，两组硅光电池采集到的微弱的模拟信号经运算放大器放大后接入单片机，单片机内输入有PWM调光程序，单片机分别通过LED驱动电路与红光LED阵列、蓝光LED阵列连接，单片机外接用户交互模块的显示模块、键盘输入模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡道飞，
申请(专利权)人：安徽科发信息科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：