一种数据量营养液根系供给和补光系统的制作方法

本发明涉及现代农业技术领域，具体是一种数据量营养液根系供给和补光系统。

背景技术：

目前，蔬菜种植领域，采取土地种植，保护地种植，大棚种植方式，无土栽培种植方式。土地和保护地种植存在着受外界环境影响产生的病虫害，由于农民过于使用药物造成蔬菜有害物质的侵害，气候温度、风、雨和霜的影响也会造成蔬菜的不同程度的灾害，受杂草影响极大，造成劳动力付出很大，不易管理等影响。大棚种植受重茬灾害影响产生病菌，植物营养不足，空气不易流通，保护温度不足等影响，比对土地和保护地种植虫害影响稍差。无土栽培蔬菜种植分为两种：一种是基质栽培，一种是营养液栽培，无土栽培比土壤栽培杂草少、病虫害影响小。

技术实现要素：

为解决上述现有技术的缺陷，本发明提供一种数据量营养液根系供给和补光系统，本发明采用营养液栽培方式，能够自动补光和加热，自动淋喷营养液，营养液上下循环使用，方便快捷，不需要人工过多干预。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种数据量营养液根系供给和补光系统，包括包括种植供液装置；还包括电路板和控制芯片ic2；所述电路板上设有营养液根系供给电路、夜间补光电路、时钟振荡电路、光检测电路、冬季补热电路、双电源输出电路、p沟道耗尽型场效应管电路。

优选的，所述营养液根系供给电路包括四输入与门ic3-1；所述控制芯片ic2的6脚连接ic4-2的1脚，控制芯片ic2的14脚接ic3-1的3脚，控制芯片ic2的13脚接ic3-1的4脚，控制芯片ic2的15脚接ic3-1的5脚；ic4-2的2脚连接上拉电阻r6，ic4-2的2脚接ic3-1的2脚。

优选的，所述夜间补光电路包括四输入与门ic3-2；所述控制芯片ic2的2脚连接ic4-3的1脚，ic4-3的2脚连接ic3-2的3脚，ic4-3的13脚连接开关k2；所述控制芯片ic2的3脚连接ic4-4的1脚，ic4-4的2脚连接ic3-2的4脚，ic4-4的13脚连接开关k1；所述ic3-2的3脚连接上拉电阻r7，ic3-2的4脚连接上拉电阻r8。

优选的，所述时钟振荡电路包括电阻w1、电阻r2、电容c3；所述电阻w1、电阻r2、电容c3相互连接，所述电阻w1的另一端连接控制芯片ic2的11脚，所述电阻r2的另一端连接控制芯片ic2的10脚，所述电容c3的另一端连接控制芯片ic2的9脚。

优选的，所述光检测电路包括光敏元件d2；所述光敏元件d2负极接地，正极串联电阻r6、电阻r5连接电源；所述电阻r6、电阻r5连接处为a3端，a3端连接至ic6-6的1脚，ic6-6的2脚连接至ic6-4的1脚，ic6-4的2脚形成光检测信息a2端。

优选的，所述冬季补热电路包括ic6-5、二输入与非门ic7-1；所述控制芯片ic2的2脚、3脚分别通过ic4-3、ic4-4连接至ic3-2，所述ic3-2的1脚连接至ic6-5的1脚，ic6-5的2脚连接ic7-1的一个输入端。

优选的，所述双电源输出电路包括电解电容c1、稳压管ic1、电解电容c2；所述电解电容c1连接ic1的1脚得到12v稳定电压，ic1的3脚连接电解电容c2得到9v稳定电压。电解电容c1的负极、稳压管ic1的2脚、电解电容c2的负极均接地。

优选的，所述p沟道耗尽型场效应管电路包括场效应管bg1、场效应管bg2；所述bg2的栅极通过电阻r5连接至ic7-1的输出端，bg2的源极接地，bg2的漏极连接led补光二极管组；bg1的栅极通过电阻r4连接至并联的ic6-2、ic6-3的输出端，ic6-2、ic6-3的输入端连接ic6-1的2脚，ic6-1的1脚连接ic3-1的1脚；bg1的源极接地，bg1的漏极连接；所述ic6-1和ic3-1的连接处为喷雾信息a1端。

优选的，所述种植供液装置采用梯形植物架，所述梯形植物架的底部设有营养液槽，所述营养液槽内设有水泵，所述水泵连接有水管，所述水管沿着梯形植物架向上延伸，所述水管上设有多个喷头；所述梯形植物架的两个侧面铺设有防水毡，所述防水毡上开设有多个开口，所述开口内设有固定座，所述固定座的上方设有海绵套；所述梯形植物架的两侧面还设有用于固定植物的固定带。

优选的，所述种植供液装置采用圆筒营养液装置，所述圆筒营养液装置包括中空的铁管，所述铁管的外侧通过轴承转动连接有外套；所述外套为环形立体状，所述外套上沿轴向设有上液管和下液管；所述外套上连接有圆盘，所述圆盘沿径向设有进液孔和出液孔，所述进液孔低于出液孔设置；所述进液孔与上液管相连，所述出液孔与下液管相连；所述上液管和下液管的底端连接有水泵；所述圆筒营养液装置的外部还设有透明罩；所述外套的底端连接有磁感应器，所述磁感应器控制外套转动；所述铁管的底端设有底座。

综上所述，本发明取得了以下技术效果：

1、本发明采用立体式种植，受光均匀、节省面积，营养成分齐全，适宜中老年人、上班族的家庭种植方式；

2、本发明采用脉宽合成技术进行营养液供给和补光，能够区分白天和阴雨天夜间，自动调整补光；

3、本发明使用了数字电路的逻辑关系，电路简单稳定，操作简单，自动化，节省时间。

附图说明

图1是本发明总体电路图；

图2是图1中局部示意图；

图3是双电源输出电路图；

图4是本发明喷雾时序图；

图5是本发明梯形植物架示意图；

图6是本发明圆筒营养液装置示意图；

图7是圆盘示意图；

图8是外套和铁管关系示意图；

图9是外套和圆盘关系示意图；

图中，1、梯形植物架，2、营养液槽，3、水泵，4、水管，5、喷头，6、营养液根系供给电路，7、夜间补光电路，8、时钟振荡电路，9、光检测电路，10、冬季补热电路，11、双电源输出电路，12、p沟道耗尽型场效应管电路，13、铁管，14、轴承，15、外套，16、上液管，17、下液管，18、圆盘，19、进液孔，20、出液孔，21、透明罩，22、底座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

第一实施例：

如图5所示，一种数据量营养液根系供给和补光系统，包括种植供液装置；

本实施例中，种植供液装置采用梯形植物架1，梯形植物架1的底部设有营养液槽2，营养液槽2内设有水泵3，水泵3连接有水管4，水管4沿着梯形植物架1向上延伸，水管4上设有多个喷头5；

梯形植物架1的两个侧面铺设有防水毡，防水毡上开设有多个开口，开口内设有固定座，固定座的上方设有海绵套；

如图1所示，根系供给和补光系统还包括电路板和控制芯片ic2；电路板上设有营养液根系供给电路6、夜间补光电路7、时钟振荡电路8、光检测电路9、冬季补热电路10、双电源输出电路11、p沟道耗尽型场效应管电路12。

本发明在梯形植物架1底部设置营养液槽2用于盛装营养液，水泵3将营养液顺着水管4输送到喷头5，喷头5将营养液喷洒至植物的根系上。梯形植物架1的两侧面立体式种植蔬菜植物等，海绵套套住根部，将蔬菜固定在固定座上，蔬菜的根系从海绵套中伸出，营养液喷洒至根系上一方面被根系吸收，一方面顺着根系滴落到营养液槽2中，形成营养液的循环利用。本实施例中，喷头5采用3个，且均布在梯形植物架1的内部顶端。

如图1和图2所示，控制芯片ic2采用cd4060芯片。ic1采用7809芯片；ic3-1和ic3-2均采用4082芯片；ic4-2、ic4-3和ic4-4均采用4066芯片；ic6-1、ic6-2、ic6-3、ic6-4、ic6-5、ic6-6均采用74hc04芯片。

如图1和图2所示，营养液根系供给电路6用于给蔬菜提供喷雾，控制水泵的工作。营养液根系供给电路6包括四输入与门ic3-1；控制芯片ic2的6脚连接ic4-2的1脚，控制芯片ic2的14脚接ic3-1的3脚，控制芯片ic2的13脚接ic3-1的4脚，控制芯片ic2的15脚接ic3-1的5脚；ic4-2的2脚连接上拉电阻r6，ic4-2的2脚接ic3-1的2脚。

如图1和图2所示，夜间补光电路7包括四输入与门ic3-2；控制芯片ic2的2脚连接ic4-3的1脚，ic4-3的2脚连接ic3-2的3脚，ic4-3的13脚连接开关k2，k2拨动至接地一端和ic7-1的输入端；控制芯片ic2的3脚连接ic4-4的1脚，ic4-4的2脚连接ic3-2的4脚，ic4-4的13脚连接开关k1，k1拨动至接地一端和a2端；ic3-2的3脚连接上拉电阻r7，ic3-2的4脚连接上拉电阻r8。

光检测信息a2端连接ic3-2的5脚，ic3-2的2脚接电源正进行与分析，当冬季时，k1、k2掷于地端，ic4-3、ic4-4控制端为0，输出受上拉电阻r7、r8控制为1，电路处于长时间补光(四小时)；当春秋季时，ic3-2使k1、k2掷于a2端，ic3-2的5脚输出每1024秒输出768秒的时序；当夏季k1掷于地，k2掷于a2，ic3-2输出每1024秒输出512秒的时序。

如图1和图2所示，时钟振荡电路8包括电阻w1、电阻r2、电容c3；电阻w1、电阻r2、电容c3相互连接，电阻w1的另一端连接控制芯片ic2的11脚，电阻r2的另一端连接控制芯片ic2的10脚，电容c3的另一端连接控制芯片ic2的9脚。

如图1和图2所示，控制芯片ic2的q4、q5、q6、q7、q8、q9、q10、q12、q13、q14输出bcd码数据，为本电路和外电路营养液检测、营养液配料电路提供时基信号、数据和时序关系。

如图3所示，光检测电路9包括光敏元件d2；光敏元件d2负极接地，正极串联电阻r6、电阻r5连接电源；电阻r6、电阻r5连接处为a3端，a3端连接至ic6-6的1脚，ic6-6的2脚连接至ic6-4的1脚，ic6-4的2脚形成光检测信息a2端。

ic3-2的5脚连接至光检测信息a2端。

如图1和图2所示，冬季补热电路10包括ic6-5、二输入与非门ic7-1；控制芯片ic2的2脚、3脚分别通过ic4-3、ic4-4连接至ic3-2，ic3-2的1脚连接至ic6-5的1脚，ic6-5的2脚连接ic7-1的一个输入端。

为保持冬季根系营养液的热量使植物能良性的发育和生长，需保持在20—28度的营养液温度。本实施例中，所设置的电路有两种，一种是补热较小的电路，使用低压直流12v即楼房标准设施，200w电热棒；需要补热较大时，则使用交流220v、500w电热棒直接插交流电源插座，电热棒放入底部泵体附近。

如图3所示，双电源输出电路11包括电解电容c1、稳压管ic1、电解电容c2；电解电容c1连接ic1的1脚得到12v稳定电压，ic1的3脚连接电解电容c2得到9v稳定电压。电解电容c1的负极、稳压管ic1的2脚、电解电容c2的负极均接地。

ic1的1脚输出12v电压供功率元件大电流电路，另一输出ic1的3脚输出9v电压供给数字电路电压。

如图1和图2所示，p沟道耗尽型场效应管电路12包括场效应管bg1、场效应管bg2；bg2的栅极通过电阻r5连接至ic7-1的输出端，bg2的源极接地，bg2的漏极连接led补光二极管组；bg1的栅极通过电阻r4连接至并联的ic6-2、ic6-3的输出端，ic6-2、ic6-3的输入端连接ic6-1的2脚，ic6-1的1脚连接ic3-1的1脚；bg1的源极接地，bg1的漏极连接；ic6-1和ic3-1的连接处为喷雾信息a1端。

本发明采用p沟道场效应管做开关源，逻辑门电压控制栅极工作。p沟道场效应管内阻小、反映速度快，适宜大电流工作。ic6-5的间歇输出方式连接bg2栅极，bg2的漏极连接led补光二极管组(冬季加装营养液加热管)，补光二极管组另一端连接电源12v构成开关量控制；a1端喷雾信息，ic6-1反相器连接并入并出的ic6-2、ic6-3输入端，输出端连接r4电阻以门电压方式连接bg1栅极，同样源极接地，漏极连接喷雾电机，喷雾电机的另一端连接电源12v。

场效应管主要是电压控制栅极，当电压大于一定值时候形成沟道，源漏极内阻很小，近似为零。使用门电路通过限流电阻有足够的电压来控制栅极，场效管bg1的漏极分别连接喷雾电机源极接地，bg2漏极连接补光led或加热棒。当门电路电压为1时场效应管导通操作喷雾电机和补光led开始工作。

梯形植物架1的两侧面还设有用于固定植物的固定带。

如图1和图2所示，营养液根系供给电路6采取脉宽合成技术，当a2端为1时，ic4-2模拟快关导通，q8、q9、q10端分别与ic3-1的3、4、5脚连接，四输入与门ic3-1产生一个每分钟4秒的喷雾时序。当a2为0时，ic4-2的13脚为0，模拟开关关闭，ic4-2的2脚为1，ic3-1的2脚为1，ic3-1输出一个8秒的喷雾时序。

因四输入与门ic3-1只有四位数据都为1时，输出为1，故应取最小段正方波(即半周期时间)，由于ic3-1、ic2的6脚受ic4-2控制，当a2点受光敏元件作用，区别白天、夜间、阴雨天。白天时a2点为0，夜间阴雨天为1。白天时，a2为0时，ic4-2的控制端13脚为0，ic4-2处在关闭状态，输出2脚受上拉电阻r6作用输出为1，送入ic3-1与门使得a1为1、ic2的6脚数据断开，最小段方波是ic2的14脚进行的与分析，产生的是8秒/每分钟的方波；夜间或阴雨天时，a2点产生1时，ic4-2模拟开关导通，上拉电阻r6失效，ic2的6脚数据随ic4-2输入端的电压变化而变化，故此最小值是ic2的6脚的半周期4秒/每分钟的方波。所以ic3-1脉宽合成成立，标志为a1。

ic2的q13、q14端连接ic4-3、ic4-4的1脚，ic4-3、ic4-4的2脚连接ic3-2四输入与门，ic3-2输出端连接ic7-1二输入与非门，ic6-5用于合成数据，即长时间补光和每1024秒工作768秒或工作512秒的工作时序。植物在夜间或光线不足时需要休息，实验证明了植物休息的时间和白天的光照度有关，植物趋光特性使植物生长顶部白天偏离阳光方向，所以需要在反方向补光，并采取间歇式补光。

q13、q14两位数据端，分别代表512s和1024s周期时间，即在18分钟时间内有768s、512s和长时间工作的间歇式补光。所以q13、q14输出经过ic4-4、ic4-3模拟开关，受a2点的信息控制和受季节开关k1、k2的控制，使ic4-4、ic4-3的控制端变化，影响脉宽合成的ic3-2的合成间歇时间。当k1、k2都掷于a2信息端时，按照光敏元件测试的数据变化，夜间为1合成后就保持1状态长亮，此为冬季补光方式；当k1掷于零，夜间512s的间歇时间，1024的半周期，此为春秋季补光方式；当k2掷于零，k1掷于a2端合成脉宽是256经反相器成768s状态，6月、7月、8月雨水多时的夏季补光方式。

如图4所示，是本发明喷雾时序图，产生每分钟4秒(夜间)或每分钟8秒(白天)的喷雾时序。所述ic2的q7、q8、q9、q10四位bcd码，周期分别是8秒、16秒、32秒、64秒方波数据，取半周期分别是4秒、8秒、16秒、32秒，q7连接ic4-2模拟开关的1脚，ic4-2模拟开关2脚有一个上拉电阻r6，同q8、q9、q10连接到ic3-1四输入与门的四个输入端，进行与分析，到a1端输出每分钟白天8秒，夜间4秒的喷雾时序。

ic2是振荡器和14位bcd码分频器，电路利用这个原理组成一个简单时序电路，用于保证无土栽培营养液供给。w1、c3、r2和ic2内部与非门构成振荡电路，此时经四位bcd码分频q47脚输出1hc信号，其它依次按10位bcd码分频。ic3-1双四与门选择q7、q8、q9、q10四个输入端进行与分析。ic4-2模拟开关选择白昼喷雾时间，供给ic3-2做与分析，a2、a3选择端的确定由ic6反相器及光敏元件决定。a1端经四个反相器，一级反向、三级驱动(30ma)场效应管输出，启动电机工作达到喷雾目的。

如图5所示，本实施例中，梯形植物架1上底27厘米，下底60厘米，高80厘米，长100厘米，具体的尺寸可根据使用情况而定，用五金铅丝方格网搭建成形。通常上底为育苗区，可放置育苗盘和小叶蔬菜种植区，下底可种植无光植物比如:蒜黄、韭黄类蔬菜，可直接使用苗盘种植根系直接浸泡在营养液内，两侧面使用建筑用防水毡(厚度1mm)，弯折成梯形开口在上方，底部前后在折弯角处折叠两次并且装订，形成10厘米高的营养液槽，两侧防水毡与铅丝方格网装订，边缘及前后开口面用专用卡固定，植物架就此完成。随后将两侧面种植区，按照高23厘米、长20厘米的位置(小苗区高15厘米、长10厘米)开口设卡，固定植物根系座，植物根系上方设海绵套就是设卡地方。蔬菜腰部设有固定带，用于固定蔬菜。

第二实施例：

与第一实施例相比，本实施例采用圆筒营养液装置提供蔬菜种植架和营养液的供给。

如图6至图9所示，所述种植供液装置采用圆筒营养液装置，所述圆筒营养液装置包括中空的铁管13，所述铁管13的外侧通过轴承14转动连接有外套15；使得铁管13保持不动，外套15能够绕着铁管13缓慢的转动。

如图8和图9所示，所述外套15为环形立体状，所述外套15上沿轴向设有上液管16和下液管17；所述外套15上连接有圆盘18，所述圆盘18沿径向设有进液孔19和出液孔20，所述进液孔19低于出液孔20设置；所述进液孔19与上液管16相连，所述出液孔20与下液管17相连；使得营养液从上液管16、进液孔19进入到圆盘18内，当营养液的高度到达出液孔20的高度时，说明营养液富余，营养液顺着出液孔20、下液管17流出，保证圆盘18内始终有不高于出液孔20的营养液。如图8所示，本实施例中，上液管16设置有四个，下液管17设置有四个。

所述上液管16和下液管17的底端连接有水泵；

如图6所示，所述圆筒营养液装置的外部还设有透明罩21，透明罩21能够保证光线照射到蔬菜上；

所述外套15的底端连接有磁感应器，所述磁感应器控制外套15转动，转动速度很慢，保证人员能够放置蔬菜和拿下蔬菜。外套15逆时针转动，保证各个角度的蔬菜都能受到均匀的光照。

如图6所示，所述铁管13的底端设有底座22，底座22用金属制成，重量足够大，保证整个装置稳定，不会倾倒。

本实施例中，设置四个圆盘18，对应四个外套15，相邻的外套15之间相互套接，且上液管16和下液管17分别相对设置，并且相邻的外套15之间设有密封圈，保证营养液能够顺着上液管16和下液管17上下流通，且不会泄露。

工作原理：

磁感应器控制外套15逆时针转动，带动圆盘18、透明罩21一起转动，转动速度很慢，本实施例设定转动一圈耗时30分钟；保证蔬菜受到均匀的光照。

水泵将营养液顺着上液管16经过进液孔19输送至圆盘18内，当圆盘18内的营养液高度到达出液孔20时，营养液顺着下液管17流出，循环利用。

与现有技术相比，本发明采用立体式种植，受光均匀、节省面积，营养成分齐全，适宜中老年人、上班族的家庭种植方式；本发明采用脉宽合成技术进行营养液供给和补光，能够区分白天和阴雨天夜间，自动调整补光，自动加热，一是长时间补光加热，二是每1024秒中工作768秒或工作512秒间歇式加热方式；本发明使用了数字电路的逻辑关系，电路简单稳定，操作简单，自动化，节省时间。本发明不受病虫害、杂草、温度和湿度影响，营养成分齐全，光线合理，自动化程度高，管理简单的一种娱乐性绿色种植方式。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。