且内部固定设有主光敏二极管D0、第一辅光敏二极管D1、第二辅光敏二极管D2、第三辅光敏二极管D3和第四辅光敏二极管D4 ;主光敏二极管DO设置在光接收孔4-1正下方，第一辅光敏二极管Dl、第二辅光敏二极管D2、第三辅光敏二极管D3和第四辅光敏二极管D4以主光敏二极管DO为圆心沿圆周均布设置；主光敏二极管D0、第一辅光敏二极管D1、第二辅光敏二极管D2、第三辅光敏二极管D3和第四辅光敏二极管D4的信号输出端均通过检测电路与中心处理器连接；五块光纤安装板8分别固定在种植架7的一块隔板7-1底部；每块光纤安装板8的底部与一个漫射器3固定；五束光纤束9分别与一块光纤安装板8连接；光纤束9包括六根光纤，每根光纤的输出端固定在对应光纤安装板8的一个光纤孔8-1内，并对准对应的漫射器3。中心处理器与灯光组11连接，灯光组均分为五组，每组灯光组与一块光纤安装板8连接；每组的一个灯光设置在对应光纤安装板8的一个光纤孔8-1内。
[0025]该立体化种植的阳光分配系统工作原理:
[0026]如图3所不，种植架7的每块隔板7-1下方间距设有一块种植板7-2，在每块种植板7-2上分层种植植物。
[0027]如图6、7和8所示，首先，通过光电检测装置4判断白天或者黑夜。主光敏二极管DO接收的光信号通过检测电路转换为电平信号INT，并输入中心处理器的I/O 口 ；中心处理器的I/O 口检测到的电平信号INT为O时，则为黑夜，进入等待状态，否则为白天。
[0028]然后，通过光电检测装置4判断阴雨天或者晴天。中心处理器的I/O 口检测到的电平信号INT小于设定的电平值1时，则为阴雨天，中心处理器控制灯光组11进行人工补光，灯光组11通过漫射器3对植物进行光照；中心处理器的I/O 口检测到的电平信号INT大于或等于设定的电平值1时，则为晴天，太阳能自动追踪器I追踪太阳光，光纤束9传导太阳光并通过漫射器3对植物进行光照。
[0029]太阳能自动追踪器I追踪太阳光的原理:如图1、2-1、2_2和7所示，晴朗天气时，若中心处理器对应主光敏二极管DO的引脚是低电位，说明主光敏二极管DO受到光照，则中心处理器控制第一电机5-1和第二电机5-2关闭10分钟。若DO没有受到光照，中心处理器逐一检测对应第一辅光敏二极管Dl、第二辅光敏二极管D2、第三辅光敏二极管D3和第四辅光敏二极管D4的引脚；当检测出第一辅光敏二极管Dl或第三辅光敏二极管D3对应的引脚为低电平时，中心处理器控制第二电机5-2关闭，第一电机5-1启动，传动轴5-5经太阳能接收板6带动光电检测装置4转动，直至主光敏二极管DO受到光照；当检测出第二辅光敏二极管D2或第四辅光敏二极管D4对应的引脚为低电平时，中心处理器控制第一电机5-1关闭，第二电机5-2启动，动力经第二蜗杆5-6和第二蜗轮5-7传给太阳能接收板6，太阳能接收板6带动光电检测装置4绕水平轴转动，直至主光敏二极管DO受到光照。太阳能接收板6能够沿水平轴和竖直轴转动，从而实现光电检测装置4对太阳光的全方位自动追踪；菲涅尔透镜组2与光电检测装置4垂直设置，使阳光总趋于垂直入射，增加太阳能的利用率。
[0030]光纤束9与菲涅尔透镜组2形成分光装置，通过调节光纤束9的输入端口到菲涅尔透镜的中心距离，实现不同波段光谱的传导。例如，在播种期间或秋冬季节，增大光纤束9的输入端口到菲涅尔透镜的中心距离，调至红外加热区，增加红外光的进入，以提高温室中温度；在收获季节过后，减小光纤束9的输入端口到菲涅尔透镜的中心距离，调至紫外消毒区，增加紫外光的进入，对温室进行消毒杀菌。通过漫射器3的漫射，将光均匀分布到各株植物上，可以解决立体化种植的太阳光采光问题。
【主权项】
1.一种立体化种植的阳光分配系统，包括太阳能自动追踪器、菲涅尔透镜组、漫射器、太阳能电池板和灯光组，其特征在于:所述的太阳能电池板给灯光组供电；所述的太阳能自动追踪器包括光电检测装置、机械装置、中心处理器和检测电路；所述的机械装置包括第一电机、第二电机、第一蜗轮、第一蜗杆、传动轴、第二蜗杆和第二蜗轮；所述第一电机和第二电机的电源输入端均连接中心处理器的电源输出端；第一电机的输出轴与第一蜗杆通过联轴器连接，第一蜗轮固定在传动轴的一端，并与第一蜗杆啮合；传动轴的另一端与太阳能接收板沿水平轴铰接；第二电机的底座通过支架固定在传动轴上；第二电机的输出轴与第二蜗杆通过联轴器连接，第二蜗轮与太阳能接收板固定，并与第二蜗杆啮合；第二蜗轮的转轴与太阳能接收板的铰接轴同轴设置；所述的菲涅尔透镜组包括固定在太阳能接收板上的多个菲涅尔透镜；光电检测装置与菲涅尔透镜组垂直设置，且底部固定在菲涅尔透镜组的中心处；每个菲涅尔透镜的一个焦点与一束光纤束的输入端耦合；所述的光电检测装置为柱形，开设有光接收孔，且内部固定设有主光敏二极管、第一辅光敏二极管、第二辅光敏二极管、第三辅光敏二极管和第四辅光敏二极管；主光敏二极管设置在光接收孔正下方，第一辅光敏二极管、第二辅光敏二极管、第三辅光敏二极管和第四辅光敏二极管以主光敏二极管为圆心沿圆周均布设置；主光敏二极管、第一辅光敏二极管、第二辅光敏二极管、第三辅光敏二极管和第四辅光敏二极管的信号输出端均通过检测电路与中心处理器连接；多块光纤安装板分别固定在种植架的一块隔板底部；每块光纤安装板的底部与一个漫射器固定；光纤安装板的数量与菲涅尔透镜的数量相等，每束光纤束与一块光纤安装板连接；光纤束包括多根光纤，每根光纤的输出端固定在对应光纤安装板的一个光纤孔内，并对准对应的漫射器；所述的中心处理器与灯光组连接，灯光组均分为多组，组数与菲涅尔透镜的数量相等；每组灯光组与一块光纤安装板连接；每组的一个灯光设置在对应光纤安装板的一个光纤孔内。
2.根据权利要求1所述的一种立体化种植的阳光分配系统，其特征在于:所述的中心处理器采用AT89C51单片机。
【专利摘要】本实用新型公开了一种立体化种植的阳光分配系统。基于温室大棚的智能化，对温度、湿度等调节功能均较为完善，然而现有采光方式对太阳能的利用率低。本实用新型的机械装置驱动太阳能接收板；光电检测装置固定在太阳能接收板上，并通过检测电路与中心处理器连接；多块光纤安装板分别固定在种植架的一块隔板底部；每块光纤安装板的底部与一个漫射器固定；每束光纤束与一块光纤安装板连接；光纤束包括多根光纤，每根光纤的输出端固定在对应光纤安装板的一个光纤孔内，并对准对应的漫射器。本实用新型采用光电自动追踪系统，菲涅尔透镜组聚光，经光导纤维耦合后输入漫射器，散射后，对植物进行光照，具有自动追踪太阳光和调节光谱波段的功能。
【IPC分类】G05B19-042
【公开号】CN204331354
【申请号】CN201420694141
【发明人】林灵仲, 唐超峰, 岳义帅, 傅泽茂, 潘杨杰, 王安睿, 张敏, 袁科杰, 卢科青, 王文
【申请人】杭州电子科技大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年11月18日...