一种智能植物生长控制器的制作方法

本实用新型涉及控制技术领域，具体涉及一种用于控制植物生长的植物生长控制系统。

背景技术：

随着人类对能源的需求越来越多，化石燃料大量使用，造成严重的空气污染，为了避免人过多的暴露在室外空气环境下，人们经常需要紧闭门窗。室内因为装修等原因，不断释放有害物质，比如甲醛等。因此人们经常在室内经常需要摆一盆绿色植物和花草，用于净化室内空气以及使得室内芬芳，心情愉悦。

但是植物和花草生长需要在光照环境下进行光合作用，在光照不足的情况下植物的呼吸作用可能超过光合作用，植物释放大量的二氧化碳，不利于居室空气质量提高。

同时现有的室内盆栽植物生长控制基本上是采用人工控制或者简单的电气自动化控制，不能良好的控制植物生长。

技术实现要素：

本实用新型提供一种智能植物生长控制器，能够设置控制生长参数，良好的控制室内盆栽植物的生长且自动化程度高。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种智能植物生长控制器，其特征在于，包括

按键，该按键的输出端与所述主控制芯片连接，用于输入控制信号；

植物照明装置，接收主控制芯片的控制，用于进行植物照明时间和照明亮度的控制；

雾化器，接收主控制芯片的控制，用于将营养液进行雾化后供植物根系吸收；

液位传感器，用于检测营养液的液位，并将营养液的液位传输到所述主控制芯片，所述主控制芯片在检测到营养液液位低于阈值后输出缺水信号，提示缺水。

本实用新型的有益效果：通过按键向主控制芯片输入控制信号，控制植物照明装置对植物进行照明时间、照明亮度等控制，控制植物的光合作用产生氧气净化空气；以及控制雾化器将溶解有植物生长所需要的无机盐的营养液进行雾化后供给植物根系吸收，吸收效率高，且节约用水。

液位传感器位于营养液中，检测营养液的液位，并将液位信号传输到主控制芯片，主控制芯片在检测到营养液液位低于阈值后输出缺水信号，提示缺水，工作人员根据缺水信号进行营养液的添加。

进一步，还包括负氧离子发生器，接收主控制芯片的控制，用于产生负氧离子；

风扇，接收主控制芯片的控制，用于提供空气流动的动力；

显示器，该显示器与所述主控制芯片连接，用于系统运行时间显示或者系统运行参数设置；

指示灯，包括一个绿色指示灯和一个红色指示灯，所述绿色指示灯用于所述植物照明装置、负氧离子发生器和风扇的运行状态显示；所述红色指示灯用于雾化器和营养液的液位信号的状态显示；

无线通信模块，所述主控制芯片的无线通信数据端与所述无线通信模块连接，所述无线通信模块与无线路由器通信，所述无线路由器与云服务器连接，所述云服务器与用户终端连接。

采用进一步技术方案的有益效果：通过按键向主控制芯片输入控制信号，还能够根据控制信号控制负氧离子发生器和风扇的运行，负氧离子发生器生成的负氧离子，风扇提供空气流动的动力，快速将植物产生的氧气以及负氧离子送至室内各处。

显示器便于系统运行时间显示和系统运行参数设置。

指示灯，包括一个绿色指示灯和一个红色指示灯，绿色指示灯接受主控制芯片的控制用于植物照明装置、负氧离子发生器和风扇的运行状态显示；红色指示灯接受主控制芯片的控制用于雾化器和营养液的液位信号的状态显示。

主控制芯片的无线通信数据端与无线通信模块连接，无线通信模块与无线路由器实现无线通信，无线路由器与云服务器连接，云服务器与用户终端连接，用户通过用户终端进行注册后实现向主控制芯片发送控制命令，实现远程控制植物的生长。

进一步，所述主控制芯片选用型号为TK18A22的控制芯片；

所述按键包括第一按键KEY1-第三按键KEY3，所述第一按键KEY1-第三按键KEY3分别与所述主控制芯片的按键输入端GPIO3-GPIO5连接；

所述雾化器连接有雾化驱动电路，所述雾化驱动电路包括第一继电器 J1，所述第一继电器J1常开开关的一端接电源端，第一继电器J1常开开关的另一端与雾化器的电源端连接；所述第一继电器J1的电磁线圈与第一三极管Q1的集电极连接，所述第一三极管Q1的基极与所述主控制芯片的超声波雾化信号控制端CSB连接，所述第一三极管Q1的发射极接地；

所述液位传感器的信号输出端与所述主控制芯片的液位信号端GPIO2连接。

采用进一步技术方案的有益效果：主控制芯片选用型号为TK18A22的控制芯片，型号为TK18A22的控制芯片功耗低，成本便宜，能够满足植物生长的控制。

进一步，所述负氧离子发生器有负离子驱动电路，所述负离子驱动电路包括第二继电器J2，所述负氧离子发生器的电源端串联所述第二继电器J2 的常开开关后与市电电源连接，所述第二继电器J2的电磁线圈一端与电源正极连接，第二继电器J2的电磁线圈另一端与第二三极管Q2的集电极连接，所述第二三极管Q2的基极与所述主控制芯片的负氧离子发生器端 ICLK_ION_FAN连接，所述第二三极管Q2的发射极接地；

所述主控制芯片的负氧离子发生器端ICLK_ION_FAN还与第三三极管Q3 的基极连接，所述第三三极管Q3的集电极与所述风扇的电源端连接，所述第三三极管Q3的发射极接地。

采用进一步技术方案的有益效果：负氧离子发生器端ICLK_ION_FAN接收主控制器的控制信号，同时启动负氧离子发生器和风扇。控制电路结构简单，性能可靠。

进一步，所述显示器为四位数码显示管。

采用进一步技术方案的有益效果：四位数码显示管即可实现时间计时显示等，结构简单，成本低。

进一步，所述绿色指示灯和红色指示灯都为LED灯，所述绿色指示灯的阳极与接电源正端，所述绿色指示灯的阴极与所述主控制芯片的绿灯控制端 (GPIO7)连接，所述红色指示灯与所述主控制芯片的红灯控制端(GPIO6)连接。

进一步，还包括蜂鸣器BZ，所述蜂鸣器连接有蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路包括第一稳压二极管DZ1，该第一稳压二极管DZ1的阳极与所述主控制芯片的报警信号输出端IDAT_PWM3连接，所述第一稳压二极管DZ1 的阴极与第四三极管Q4的基极连接，所述第一稳压二极管DZ1的阳极和阴极之间跨接有电阻，所述第四三极管Q4的集电极与所述蜂鸣器BZ的第一电源端连接，所述蜂鸣器BZ第二电源端接电源正极，所述蜂鸣器BZ第二电源端还与第二稳压二极管DZ2的阳极连接，所述第二稳压二极管DZ2的阴极与所述第四三极管Q4的集电极连接，所述第四三极管Q4的发射极接地。

采用进一步技术方案的有益效果：设置蜂鸣器，便于在开机、缺水等故障情况下报警。

进一步，还包括芯片驱动电源，所述芯片驱动电源包括第一二极管D1 和第二二极管D2，所述第一二极管D1的正极与电源正极连接，所述第一二极管D1的负极与第二二极管D2正极连接，所述第二二极管D2负极与所述主控制芯片的电源端(VCC)连接，所述第一二极管D1负极还与第三稳压二极管DZ3的阳极连接，所述第三稳压二极管DZ3的阴极接地；所述第一二极管 D1负极还与3.7V的电池的正极连接，所述电池的负极接地。

采用进一步技术方案的有益效果：芯片驱动电源电路结构简单，性能可靠。

进一步，还保存用于存储数据的存储器，所述存储器的型号为 HK24CO4-SOP8，所述存储器的存储信号端SDA与所述主控制芯片的存储数据端COM6连接。

采用进一步技术方案的有益效果：设置存储器用于数据存储，存储器结构简单成本低。

进一步，所述植物照明装置为LED照明灯组，所述LED照明灯组的控制信号端PWM与所述主控制芯片的照明控制端PWM3连接；LED照明灯组发光的光波长为400～460um的蓝紫区和600～700nm的橙红区。

采用进一步技术方案的有益效果：LED照明灯组发光的光波长为400～ 460um的蓝紫区和600～700nm的橙红区，光线400～460um的蓝紫区和600～ 700nm的橙红区范围内光合作用最强，便于释放更多氧气，净化空气。采用 PWM技术控制LED照明灯组的照明亮度，从而实现控制植物的光合作用强度。

附图说明

图1为本实用新型的原理示意图；

图2为主控芯片及外围电路图；

图3为按键的电路图；

图4为雾化驱动电路图；

图5为液位传感器的电路图；

图6为负离子发生器驱动电路和风扇驱动电路图；

图7为指示灯的电路原理图；

图8为蜂鸣器驱动电路；

图9为芯片驱动电源电路；

图10为存储器及其外围电路；

图11为四位数码显示管及其外围电路。

具体实施方式

以下对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种智能植物生长控制器，按键，该按键的输出端与所述主控制芯片连接，用于输入控制信号；

植物照明装置，接收主控制芯片的控制，用于进行植物照明时间和照明亮度的控制；

雾化器，接收主控制芯片的控制，用于将营养液进行雾化后供植物根系吸收；

液位传感器，用于检测营养液的液位，并将营养液的液位传输到所述主控制芯片，主控制芯片在检测到营养液液位低于阈值后输出缺水信号，提示缺水。

负氧离子发生器，接收主控制芯片的控制，用于产生负氧离子；

风扇，接收主控制芯片的控制，用于提供空气流动的动力；

显示器，该显示器与主控制芯片连接，用于系统运行时间显示或者系统运行参数设置；

指示灯，包括一个绿色指示灯和一个红色指示灯，绿色指示灯用于植物照明装置、负氧离子发生器和风扇的运行状态显示；红色指示灯用于雾化器和营养液的液位信号的状态显示；

无线通信模块，主控制芯片的无线通信数据端与无线通信模块连接，无线通信模块与无线路由器通信，无线路由器与云服务器连接，云服务器与用户终端连接。

如图2所示，主控制芯片选用型号为TK18A22的控制芯片；

如图3所示，按键包括第一按键KEY1-第三按键KEY3，第一按键KEY1- 第三按键KEY3分别与主控制芯片的按键输入端组GPIO3-GPIO5连接；

如图4所示，雾化器连接有雾化驱动电路，雾化驱动电路包括第一继电器J1，第一继电器J1常开开关的一端接电源端，第一继电器J1常开开关的另一端与雾化器的电源端连接；第一继电器J1的电磁线圈与第一三极管Q1 的集电极连接，第一三极管Q1的基极与主控制芯片的超声波雾化信号控制端CSB连接，第一三极管Q1的发射极接地。

如图5所示，液位传感器的信号输出端与主控制芯片的液位信号端 GPIO2连接。

如图6所示，负氧离子发生器有负离子驱动电路，负离子驱动电路包括第二继电器J2，负氧离子发生器的电源端串联第二继电器J2的常开开关后与市电电源连接，第二继电器J2的电磁线圈一端与电源正极连接，第二继电器J2的电磁线圈另一端与第二三极管Q2的集电极连接，第二三极管Q2 的基极与主控制芯片的负氧离子发生器端ICLK_ION_FAN连接，第二三极管 Q2的发射极接地；

如图6所示，主控制芯片的负氧离子发生器端ICLK_ION_FAN还与第三三极管Q3的基极连接，第三三极管Q3的集电极与风扇的电源端连接，第三三极管Q3的发射极接地。

如图7所示，绿色指示灯和红色指示灯都为LED灯，绿色指示灯的阳极与接电源正端，绿色指示灯的阴极与主控制芯片的绿灯控制端(GPI07)连接，红色指示灯与主控制芯片的红灯控制端(GPI06)连接。

如图8所示，蜂鸣器连接有蜂鸣器驱动电路，蜂鸣器驱动电路包括第一稳压二极管DZ1，该第一稳压二极管DZ1的阳极与主控制芯片的报警信号输出端IDAT_PWM3连接，第一稳压二极管DZ1的阴极与第四三极管Q4的基极连接，第一稳压二极管DZ1的阳极和阴极之间跨接有电阻，第四三极管Q4 的集电极与蜂鸣器BZ的第一电源端连接，蜂鸣器BZ第二电源端接电源正极，蜂鸣器BZ第二电源端还与第二稳压二极管DZ2的阳极连接，第二稳压二极管DZ2的阴极与第四三极管Q4的集电极连接，第四三极管Q4的发射极接地。

如图9所示，为芯片驱动电源，芯片驱动电源包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1的正极与电源正极连接，第一二极管D1的负极与第二二极管D2正极连接，第二二极管D2负极与主控制芯片的电源端(VCC) 连接，第一二极管D1负极还与第三稳压二极管DZ3的阳极连接，第三稳压二极管DZ3的阴极接地；第一二极管D1负极还与3.7V的电池的正极连接，电池的负极接地。

如图10所示，为用于存储数据的存储器，存储器的型号为 HK24C04-SOP8，存储器的存储信号端SDA与主控制芯片的存储数据端COM6 连接。

植物照明装置为LED照明灯组，LED照明灯组的控制信号端PWM与主控制芯片的照明控制端PWM3连接；LED照明灯组发光的光波长为400～460um 的蓝紫区和600～700nm的橙红区。

如图11所示，显示器为四位数码显示管。

工作原理：该智能植物生长控制器通过第一按键KEY1-第三按键KEY3 三个按键向主控制芯片输入控制信号。主控制芯片根据控制信号控制植物照明装置、雾化器、负氧离子发生器、指示灯、显示器和风扇的工作状态。

供水正常时候，即液位传感器检测到营养液的液位高于阈值，雾化器供水正常时，通电后蜂鸣器发出2声短声，开机默认显示08：00，绿色指示灯亮，雾化器工作高频雾化，红色指示灯亮，负氧离子发生器和风扇都启动。

在系统启动后，若供水不正常，蜂鸣器发出2声短声，开机默认显示 08：00，绿色指示灯灭，雾化器不喷雾，红色指示灯闪烁，主控制芯片控制负氧离子发生器和风扇都启动。

长按第一按键KEY1两秒钟，系统进入时间设定模式，四位数码显示管的小时数字闪动，第二按键KEY2轻触，小时数字上调时间，可调范围0-23 小时；第三按键KEY3轻触，小时数字下调时间，可调范围0-23小时。第一按键KEY1轻触分钟数字闪动，通过第二按键KEY2和第三按键KEY3调节分钟时间，可调范围在0-59分钟。若长按第一按键KEY1八秒钟，两秒后看到小时数字闪动，然后继续长触8秒，等小时数字停止闪动，再松开手指，回复出厂设置。

长触第三按键KEY3两秒钟，四位数码管切换到PWM设置模式，即调节植物照明装置强度模式，四位数码管前两位数字显示12，12即系统默认照明时间为幼苗期12小时。轻触第二按键KEY2，上调或者下调PWM调光等级，光照等级包括0-4五个等级，以4-3-2-1-0依次循环。再长按第三按键KEY3 两秒钟，进入植物照明装置光照时间等级设置，设置范围为6-20小时。轻触第二按键KEY2下调光照时间长度，每按一次，则光照时间循环递减一小时，即：12小时-11小时-10小时……6小时-20小时-19小时循环递减。再次长按第三按键KEY3两秒钟，退出设置。如果没有按下按键，10秒后数字停止闪动，退出设置。

长触第二按键KEY2两秒钟，进入雾化器运行时间长度设置模式，四位数码管的前两位数字闪动，通过调节第二按键KEY2和第三按键KEY3进行运行时间的小时数调节。再长触第二按键KEY2两秒钟，后两位数字闪动，通过调节第二按键KEY2和第三按键KEY3进行运行时间的分钟数调节。再长按第二按键KEY2两秒钟退出五花时间设置。

时间设定完成后，供水正常，即营养液液位大于阈值，红色指示灯不闪烁，若营养液液位小于阈值，则红色指示灯闪烁。

植物照明装置的照明时间与负氧离子发生器的工作时间是一致的。植物照明装置工作时长可设定为6-20小时。供水不正常时候，及营养液液位小于阈值，停止雾化；负氧离子发生器停止工作，停止释放负氧离子。

植物照明装置的照明强度可调节为0-4共五个等级，等级越高说明光照越强。

在系统掉电后，系统会自动保存用户设定的参数，再次通电后，则按照断电前的参数设置继续运行。

主控制芯片还能够与用户终端之间通信，用户终端输入控制参数到主控制器，主控制器根据接收到的控制数据控制植物照明装置、雾化器、负氧离子发生器、指示灯、显示器和风扇的工作状态，实现了植物生长的远程控制，自动化程度提高。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。