一种用于烤烟育苗的可调光谱灯的制作方法

本发明涉及农业技术领域，尤其是一种用于烤烟育苗的可调光谱灯。

背景技术：

植物对不同波段的光敏感度不同，主要对uv-b、uv-a、蓝光、红光和远红光比较敏感，不同光质在植物的不同生长阶段的作用不同，例如红光在烤烟幼苗期抑制茎的生长，而远红光则能抵消红光的抑制效应。利用植物对不同波段光的敏感度不同，采用人造光源对植物对生长进行调控，文献《一种全光谱育苗灯》将红外光、紫外光、可见光集成在一个设备中，为植物生长提供全光谱照射环境，但是全光谱的照射环境不能很好的模拟日光。文献cn201611055716.7《一种植物特征光谱led多功能育苗床及育苗方法》采用pwm调整可见光的强度，实现不同植物对光的不同需求，但自然光育苗条件下的苗成活率更高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于烤烟育苗的可调光谱灯，能够最大限度地提高育苗成活率，解决目前人工光源在模拟自然光源变化的难题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于烤烟育苗的可调光谱灯，包括：第一控制芯片u1、模式选择按键、光色选择按键、调节按键、亮度传感器、亮度控制按键和显示接口；模式选择按键、光色选择按键、调节按键、亮度传感器、亮度控制按键和显示接口分别与第一控制芯片u1相连。

优选的，模式选择按键包括恒光谱模式开关、恒亮度模式开关和自由模式开关，恒光谱模式开关、恒亮度模式开关和自由模式开关分别与第一控制芯片u1的p26管脚、p25管脚和p24管脚相连。

优选的，光色选择按键包括红色按键、绿色按键、蓝色按键、红外按键、紫外1按键和紫外2按键，红色按键、绿色按键、蓝色按键、红外按键、紫外1按键和紫外2按键分别与第一控制芯片u1的p22管脚、p21管脚、p20管脚、rd管脚、p10管脚和p11管脚相连。

优选的，调节按键包括加按键、减按键和确认按键，加按键、减按键和确认按键分别与第一控制芯片u1的t0管脚、t1管脚和int1管脚相连。

优选的，显示接口j1的4管脚与第一控制芯片u1的txd管脚相连，显示接口j1的3管脚与第一控制芯片u1的rxd管脚相连，显示接口j1的2管脚接电压vcc，显示接口j1的1管脚直接接地。

优选的，亮度控制按键包括红色按键、绿色按键、蓝色按键、紫外1按键、紫外2按键和红外按键，红色按键、绿色按键、蓝色按键、紫外1按键、紫外2按键和红外按键分别与第一控制芯片u1的p16管脚、p15管脚、p14管脚、p13管脚、p12管脚和int0管脚相连。

优选的，亮度传感器与第一控制芯片u1的p17管脚相连。

优选的，第一控制芯片u1选用12c5608ad。

本发明的有益效果为：本发明能够最大限度地提高育苗成活率，解决目前人工光源在模拟自然光源变化的难题；能更好的模拟自然光的变化，提高植物成活率。

附图说明

图1为本发明的控制电路图。

图2为本发明的发光强度控制电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于烤烟育苗的可调光谱灯，包括：第一控制芯片u1、模式选择按键、光色选择按键、调节按键、亮度传感器、亮度控制按键和显示接口；模式选择按键、光色选择按键、调节按键、亮度传感器、亮度控制按键和显示接口分别与第一控制芯片u1相连。

模式选择按键包括恒光谱模式开关、恒亮度模式开关和自由模式开关，恒光谱模式开关、恒亮度模式开关和自由模式开关分别与第一控制芯片u1的p26管脚、p25管脚和p24管脚相连。

光色选择按键包括红色按键、绿色按键、蓝色按键、红外按键、紫外1按键和紫外2按键，红色按键、绿色按键、蓝色按键、红外按键、紫外1按键和紫外2按键分别与第一控制芯片u1的p22管脚、p21管脚、p20管脚、rd管脚、p10管脚和p11管脚相连。

调节按键包括加按键、减按键和确认按键，加按键、减按键和确认按键分别与第一控制芯片u1的t0管脚、t1管脚和int1管脚相连。

显示接口j1的4管脚与第一控制芯片u1的txd管脚相连，显示接口j1的3管脚与第一控制芯片u1的rxd管脚相连，显示接口j1的2管脚接电压vcc，显示接口j1的1管脚直接接地。

亮度控制按键包括红色按键、绿色按键、蓝色按键、紫外1按键、紫外2按键和红外按键，红色按键、绿色按键、蓝色按键、紫外1按键、紫外2按键和红外按键分别与第一控制芯片u1的p16管脚、p15管脚、p14管脚、p13管脚、p12管脚和int0管脚相连。

亮度传感器与第一控制芯片u1的p17管脚相连。

本发明提供三种调节模式：恒光谱模式、恒亮度模式、自由模式。恒光谱模式可以随时调节总亮度，调节时5个不同光谱led的亮度同步改变，但是保持其配比不变，因此保证光谱不变。恒亮度模式可以调节5个不同光谱led中的任意一个颜色的强度，但是另外几种led随之做相应补充保证总的合成亮度不变。自由模式则解除了颜色之间相互的耦合关系，任何一个颜色的亮度都可以独立调节，另外两个颜色的亮度保持不变互。

led在电路连接上采用混合连接方式，先用5只串联做成串联单元，如果需要更大功率，则用多个串联单元并联。各色led在灯罩里的采用交叉混合排列，以得到最佳的混光效果。

为实现发光强度和光谱的调节，本发明采用红、绿、蓝三种颜色的led发光灯和led紫外1(uva)、led紫外2(uvb)、红外led，每种led可以独立调节发光强度，所以可以调节不同波长led的配比；也可以同时调整不同波长led的发光强度，用以调节总的发光强度。

调节方式采用恒流电路，施加在led发光管上的电流是稳定的恒定电流，一方面保证发光稳定不闪烁，光的稳定性最好，另一方面电流不随led的电压降而发生变化，可以延长led使用寿命。恒流电路采用开关pwm形式实现，具有高的效率，不浪费能源。

恒流调节使用电感串联降压模式，采用led专用的恒流芯片，使用占空比调节电流大小，经过电感稳流，通过led的电流是稳定的直流且具有恒流特性，当某些led老化导致管压降变化时，通过其电流数值不变。

配置感光传感器，根据光度强弱自动调整光照强度，实现恒亮度定模式。感光传感器为独立单元，置于本光源之外，放置到被照射作物中间，用来感受作物受到的实际光照强度。感光传感器在使用中不应该被作物遮挡。

如图2所示，为本发明的发光强度控制电路图。发光强度信号通过图1的8、20、21、22、23、24脚输出，图2相应的接收到发光强度和光谱信号，实现相应的发光强度和光谱。

发光强度控制电路包括第一芯片u1、第七芯片u7、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第七电容c7、第八电容c8、第三十七电阻r37、第十五电容c15、第四十电阻r40、第十一电阻r11、第三电容c3、第四电容c4、第一电阻r1、第二电阻r2、第十电阻r10、第二电容c2、第四十电容c40、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第四十一电容c41、第七电阻r7、第十八电阻r18、第十二电容c12、第六电容c6、第八电阻r8、第九电阻r9、第五十三电容c53、第十四二极管d14、第一电容c1、第五十四电容c54、第十六二极管d16、第四十二电阻r42、第四十三电阻r43、第一二极管d1、第十七电阻r17、第十三电容c13、第十一电容c11、第三运算放大器u3b和发光管阵列；第十二电阻r12、第十三电阻r13、第三十七电阻r37相串联连接到第一芯片u1的2管脚，第七电容c7的一端连接在第十二电阻r12和第十三电阻r13之间，另一端直接接地，第八电容c8的一端连接在第十三电阻r13和第三十七电阻r37之间，另一端直接接地，第四十电阻r40和第十五电容c15相串联，一端连接在第一芯片u1的2管脚，另一端连接在第一芯片u1的3管脚，第十一电阻r11的一端连接在第一芯片u1的2管脚，另一端连接在第一芯片u1的3管脚；第一电阻r1与第二电阻r2相串联，一端连接在第一芯片u1的1管脚，另一端连接在第三运算放大器u3b的输出端，第三电容c3的一端连接在第一芯片u1的1管脚与第一电阻r1之间，另一端直接接地，第四电容c4的一端连接在第一电阻r1与第二电阻r2之间，另一端直接接地，第十电阻r10的一端连接第一芯片u1的6管脚，另一端直接接地，第二电容c2的一端连接第一芯片u1的5管脚，另一端直接接地；第四十电容c40的一端连接第一芯片u1的8管脚，另一端直接接地，第一芯片u1的10管脚连接第七芯片u7的3管脚，第十五电阻r15的一端连接在第一芯片u1的14管脚，另一端连接在第一芯片u1的15管脚，第四十一电容c41的一端连接在第一芯片u1的15管脚，另一端直接接地，第十六电阻r16并联在第四十一电容c41两端；第七电阻r7与第十八电阻r18相串联，一端连接在第三运算放大器u3b的正相输入端，另一端连接在第十七电阻r17与发光管阵列之间，第九电阻r9一端连接在第三运算放大器u3b的输出端，另一端连接在第三运算放大器u3b的反相输入端，第八电阻r8的一端连接在第三运算放大器u3b的反相输入端，另一端直接接地，第六电容c6的一端连接在第一芯片u1的16管脚，另一端直接接地，第十二电容c12的一端连接在第七电阻r7与第十八电阻r18之间，另一端直接接地；第五十三电容c53一端连接在第七芯片u7的1管脚，另一端直接接地；第十四二极管d14一端连接在第七芯片u7的1管脚，另一端连接在第七芯片u7的8管脚，第五十四电容c54一端连接在第七芯片u7的8管脚，另一端连接在第七芯片u7的6管脚，第四十二电阻r42和第四十三电阻r43相串联，一端连接在第七芯片u7的7管脚，另一端连接在第七芯片u7的6管脚，第十六二极管d16并联在第四十二电阻r42的两端，第一电容c1的一端直接接地，另一端连接在+24v电源；第三电感i3的一端连接发光管阵列，另一端连接第七芯片u7的6管脚，第一二极管d1、第十七电阻r17和第十一电容c11相串联后并联在第三电感i3的两端，第十三电容c13并联在第十七电阻r17两端。

手动调节使用数字和模拟两种模式：

图1控制电路的原理如下：

1)模式选择由按键s1完成，每按动一次改变一种模式，由s1下面对应的指示灯表明当前的模式；

2)光色选择按键是s2，按动s2可以改变当前调整是哪种颜色，并由s2下方对应的指示灯指明当前颜色；

3)按键s3和s4分别调整选择的颜色做亮度加和亮度减；

4)按键s4是确认减，按住s4达到3秒钟，当前的设定数值记录到单片机，下次开机仍然使用这个亮度；

5)生成的亮度信号，分6路以pwm的形式输出，送给亮度控制板；

6)接口j1连接显示屏，可以显示当前各个颜色和合成总亮度数据，也可以连接电脑做通讯控制。

图2光照强度控制电路图原理如下：

1)亮度控制信号由控制板产生，是脉宽调制形式(pwm)，经过电阻r12-c7、r13-c7组成的滤波电路形成控制电压；

2)控制电压送入调制芯片u1(tl494)的比较输入端，产生宽度控制信号；

3)宽度信号由u1的第10和第9端输出，送给驱动芯片u7(ir2101)，经过u7的驱动后，去控制vmos开关管n10(50n06)；

4)开关管n10输出的开关信号，通过电感i3做平滑滤波后，形成稳定的恒定电流，送给发光管阵列；

5)发光管电流通过电阻r17换成电压信号，通过运算放大器u3b放大后，反馈送给脉宽芯片u1，当电流发生变化时，反馈电压变化，因此改变宽度芯片u1的输出宽度，从而稳定输出电流。

本发明有编程和记忆功能，可以手动或接收电脑的指令，编制不同时间段的强度和光谱数据，并可以脱开电脑控制独立运行，按照编制的时间段自动提供预定的光谱和强度。

本发明提供完善的人机交互界面，包括显示屏、手动调节旋钮、操作按键、电脑数据接口，可以在本机上实现3种模式的调节操作，可以手动编程；也可以接受电脑指令，由电脑控制操作和编程。