一種立體化種植的陽光分配系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于植物大棚種植領(lǐng)域，涉及光纖導(dǎo)光系統(tǒng)，具體涉及一種立體化種植的陽光分配系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)提出利用光導(dǎo)管將戶外陽光引入室內(nèi)用于照明，采用光導(dǎo)管傳導(dǎo)陽光，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于家居、軍事和采礦業(yè)等領(lǐng)域。此外，一些研宄者提出將導(dǎo)光技術(shù)用于植物生長(zhǎng)的設(shè)想，主要針對(duì)單株植物的生長(zhǎng)照射，如房間里的盆栽等，但尚未出現(xiàn)相應(yīng)的具體商用產(chǎn)品和實(shí)施方案。國(guó)外對(duì)立體化種植的陽光分配系統(tǒng)的研宄與應(yīng)用也不多。
[0003]陽光自動(dòng)跟蹤技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)陽光實(shí)時(shí)追蹤技術(shù)的進(jìn)步，提高了光纖導(dǎo)光系統(tǒng)對(duì)太陽光的利用率。其中透鏡等裝置是光纖導(dǎo)光系統(tǒng)中的重要組成部分，國(guó)內(nèi)外對(duì)透鏡技術(shù)研宄和制造水平近年來顯著提高，成本也隨之降低。基于溫室大棚的智能化，對(duì)溫度、濕度等調(diào)節(jié)功能均較為完善，然而在光照強(qiáng)度的調(diào)節(jié)方面，一般仍然采用以下四種方法:(I)改善設(shè)施的透光率；(2)遮光；(3)采用反光幕；(4)人工補(bǔ)光。這些傳統(tǒng)的采光方式都大大降低了太陽能的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)溫室大棚立體種植的采光問題，提供一種立體化種植的陽光分配系統(tǒng)，將太陽光引進(jìn)大棚內(nèi)搭建的多層種植架結(jié)構(gòu)中，增加可種植面積；采用光電法自動(dòng)追蹤系統(tǒng)，菲涅爾透鏡組聚光，經(jīng)耦合，通過光導(dǎo)纖維的傳導(dǎo)，輸入漫射器，散射后，對(duì)植物進(jìn)行光照，具有自動(dòng)追蹤太陽光和光譜波段的可調(diào)節(jié)功能。
[0005]本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0006]本實(shí)用新型包括太陽能自動(dòng)追蹤器、菲涅爾透鏡組、漫射器、太陽能電池板和燈光組；所述的太陽能電池板給燈光組供電；所述的太陽能自動(dòng)追蹤器包括光電檢測(cè)裝置、機(jī)械裝置、中心處理器和檢測(cè)電路。所述的機(jī)械裝置包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一蝸輪、第一蝸桿、傳動(dòng)軸、第二蝸桿和第二蝸輪；所述第一電機(jī)和第二電機(jī)的電源輸入端均連接中心處理器的電源輸出端；第一電機(jī)的輸出軸與第一蝸桿通過聯(lián)軸器連接，第一蝸輪固定在傳動(dòng)軸的一端，并與第一蝸桿嚙合；傳動(dòng)軸的另一端與太陽能接收板沿水平軸鉸接；第二電機(jī)的底座通過支架固定在傳動(dòng)軸上；第二電機(jī)的輸出軸與第二蝸桿通過聯(lián)軸器連接，第二蝸輪與太陽能接收板固定，并與第二蝸桿嚙合；第二蝸輪的轉(zhuǎn)軸與太陽能接收板的鉸接軸同軸設(shè)置。所述的菲涅爾透鏡組包括固定在太陽能接收板上的多個(gè)菲涅爾透鏡；光電檢測(cè)裝置與菲涅爾透鏡組垂直設(shè)置，且底部固定在菲涅爾透鏡組的中心處；每個(gè)菲涅爾透鏡的一個(gè)焦點(diǎn)與一束光纖束的輸入端耦合；所述的光電檢測(cè)裝置為柱形，開設(shè)有光接收孔，且內(nèi)部固定設(shè)有主光敏二極管、第一輔光敏二極管、第二輔光敏二極管、第三輔光敏二極管和第四輔光敏二極管；主光敏二極管設(shè)置在光接收孔正下方，第一輔光敏二極管、第二輔光敏二極管、第三輔光敏二極管和第四輔光敏二極管以主光敏二極管為圓心沿圓周均布設(shè)置；主光敏二極管、第一輔光敏二極管、第二輔光敏二極管、第三輔光敏二極管和第四輔光敏二極管的信號(hào)輸出端均通過檢測(cè)電路與中心處理器連接；多塊光纖安裝板分別固定在種植架的一塊隔板底部；每塊光纖安裝板的底部與一個(gè)漫射器固定；光纖安裝板的數(shù)量與菲涅爾透鏡的數(shù)量相等，每束光纖束與一塊光纖安裝板連接；光纖束包括多根光纖，每根光纖的輸出端固定在對(duì)應(yīng)光纖安裝板的一個(gè)光纖孔內(nèi)，并對(duì)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的漫射器。所述的中心處理器與燈光組連接，燈光組均分為多組，組數(shù)與菲涅爾透鏡的數(shù)量相等；每組燈光組與一塊光纖安裝板連接；每組的一個(gè)燈光設(shè)置在對(duì)應(yīng)光纖安裝板的一個(gè)光纖孔內(nèi)。
[0007]所述的中心處理器采用AT89C51單片機(jī)。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果:
[0009]1、本實(shí)用新型利用光纖具有透光性高、損耗率低、柔韌性好和安裝方便的特點(diǎn)，可以順利將光線傳導(dǎo)至有光照需求的位置。
[0010]2、本實(shí)用新型通過漫射器有效地將太陽光還原，并均勻地將光線分布到所需位置，如有其它光線要求，可通過調(diào)節(jié)不同漫射器實(shí)現(xiàn)。
[0011]3、本實(shí)用新型的光纖束與菲涅爾透鏡組形成分光裝置，通過調(diào)節(jié)光纖束的輸入端口到菲涅爾透鏡的中心距離，實(shí)現(xiàn)了不同波段光譜的傳導(dǎo)。
[0012]4、本實(shí)用新型的太陽能接收板能夠沿水平軸和豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光電檢測(cè)裝置對(duì)太陽光的全方位自動(dòng)追蹤；菲涅爾透鏡組與光電檢測(cè)裝置垂直設(shè)置，使陽光總趨于垂直入射，增加太陽能的利用率。
[0013]5、本實(shí)用新型針對(duì)種植架種植的各層植物分別安裝漫射器漫射光線，將光均勻分布到各株植物上，可以解決立體化種植的太陽光采光問題，實(shí)現(xiàn)立體種植的充足采光。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2-1為本實(shí)用新型中光電檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0016]圖2-2為本實(shí)用新型中主光敏二極管、第一輔光敏二極管、第二輔光敏二極管、第三輔光敏二極管和第四輔光敏二極管的分布圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型的光纖安裝板和漫射器在種植架上的安裝位置示意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型中光纖安裝板的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型中漫射器的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0020]圖6為本實(shí)用新型判斷天氣情況的工作流程框圖；
[0021]圖7為本實(shí)用新型的控制流程圖；
[0022]圖8為本實(shí)用新型的功能原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步描述。
[0024]如圖1、2-1、2-2、3、4、5和7所示，一種立體化種植的陽光分配系統(tǒng)，包括太陽能自動(dòng)追蹤器1、菲涅爾透鏡組2、漫射器3、太陽能電池板10和燈光組11 ;太陽能電池板10給燈光組11供電；太陽能自動(dòng)追蹤器I包括光電檢測(cè)裝置4、機(jī)械裝置、中心處理器和檢測(cè)電路；中心處理器采用AT89C51單片機(jī)。機(jī)械裝置包括第一電機(jī)5-1、第二電機(jī)5-2、第一蝸輪5-3、第一蝸桿5-4、傳動(dòng)軸5-5、第二蝸桿5-6和第二蝸輪5_7 ;第一電機(jī)5_1和第二電機(jī)5-2的電源輸入端均連接中心處理器的電源輸出端；第一電機(jī)5-1的輸出軸與第一蝸桿5-4通過聯(lián)軸器連接，第一蝸輪5-3固定在傳動(dòng)軸5-5的一端，并與第一蝸桿5-4嗤合；傳動(dòng)軸5-5的另一端與太陽能接收板6沿水平軸鉸接；第二電機(jī)5-2的底座通過支架固定在傳動(dòng)軸5-5上；第二電機(jī)5-2的輸出軸與第二蝸桿5-6通過聯(lián)軸器連接，第二蝸輪5-7與太陽能接收板6固定，并與第二蝸桿5-6嚙合；第二蝸輪5-7的轉(zhuǎn)軸與太陽能接收板6的鉸接軸同軸設(shè)置。菲涅爾透鏡組2包括固定在太陽能接收板6上的五個(gè)菲涅爾透鏡；光電檢測(cè)裝置4與菲涅爾透鏡組2垂直設(shè)置，且底部固定在菲涅爾透鏡組2的中心處；每個(gè)菲涅爾透鏡的一個(gè)焦點(diǎn)與一束光纖束9的輸入端耦合；光纖束9與菲涅爾透鏡組2形成分光裝置，通過調(diào)節(jié)光纖束9的輸入端口到菲涅爾透鏡的中心距離，實(shí)現(xiàn)不同波段光譜的傳導(dǎo)。光電檢測(cè)裝置4為柱形，開設(shè)有光接收孔4-1，