规模化组培苗生长环境二氧化碳浓度自动调控装置

摘要

本发明涉及一种规模化组培苗生长环境二氧化碳浓度自动调控装置，属于植物生长调控技术领域。由CO₂自动精确施放装置、CO₂浓度自动在线箱内循环监测装置、信号处理板以及控制器和上位机组成。控制器是以C8051F005单片机为核心的嵌入式系统，控制器软件采用MCS-51汇编语言编写，上位机软件采用VB6.0设计。采用定压、定量高纯度CO₂精确施放和CO₂浓度自动箱内循环在线监测，其监测和调控精度高，并能用于研究组培苗对CO₂的同化速率，能够满足规模化组培育苗对环境调控的需求和组培环境建模的要求。

主权项

1.一种规模化组培苗生长环境二氧化碳浓度自动调控装置，由CO2自动精确施放装置、CO2浓度自动在线箱内循环监测装置、信号处理板以及控制器和上位机组成，其特征在于：(1)CO2自动精确施放装置由CO2气罐(1)、减压罐(14)、调压阀(3)、2个电磁阀(4)和(5)、设置于2个电磁阀之间的长度为L的施放管、2个固态继电器(12)和(13)及组培箱(6)组成，组培箱(6)由透光材料制成，施放管的进口通过电磁阀(4)与调压阀(3)相连，施放管的出口端通过电磁阀(5)与组培箱(6)相连，固态继电器(12)和(13)通过通讯线分别与控制器(8)相连；调压阀(3)与减压罐(14)相连，减压罐(14)与CO2气罐(1)相连；(2)CO2浓度自动在线箱内循环监测装置，位于组培箱(6)内，由CO2监测装置(7)和风机(11)组成：CO2监测装置(7)的核心部件是GMD20D CO2浓度传感器，信号通过通讯线传至信号处理板(22)；风机(11)由固态继电器(10)驱动，固态继电器(10)接收来自控制器(8)信号；(3)信号处理板(22)由放大电路(23)和滤波电路(24)组成，信号处理板(22)输出电压信号被控制器(8)外端接口中的A/D通道采集；信号处理板(22)用于接收并调理CO2监测装置(7)传送的信号，使CO2监测装置(7)输出的电压信号符合控制器(8)外端接口的要求；(4)控制器(8)是以C8051F005单片机(20)为核心的嵌入式系统，该控制器包括键盘(18)、LCD显示器(17)、JTAG接口(21)、外端接口(16)、SPI串行口(19)和C8051F005单片机(20)，外接端口(16)包括4个12位模拟量A/D输入通道和4个I/O输出端，1个A/D输入通道用于采集CO2浓度信号，预留3个A/D输入通道作为功能扩展；4个I/O输出端用来驱动固态继电器(12)和(13)以控制电磁阀；设置JTAG接口(21)用于调试系统并与上位机(9)联机，或用于将程序存入程序存储器并与上位机(9)联机，在正常运行时此接口无用；JTAG接口(21)与RS232间的协议转换由Cygnal公司提供的串行适配器EC2实现，控制程序随时通过此接口修改；控制器(8)与上位机(9)的通讯采用串行通讯的方式；SPI串行口(19)设为预留口；(5)控制器(8)软件采用MCS-51汇编语言编写，上位机(9)软件采用VB6.0设计；其工作过程是：CO2气罐(1)提供高浓度和高压气源，通过减压阀(2)向减压罐(14)充气，减压罐(14)通过调压阀(3)向施放管充气；根据生长需要在控制器(8)中设定CO2浓度设置点，CO2浓度自动在线箱内循环监测装置采集CO2浓度信息并输送至信号处理板(22)和控制器(8)，当满足CO2施放条件时，控制器(8)输出控制信号至固态继电器(12)，固态继电器(12)启动电磁阀(5)打开，CO2气体从施放管进入组培箱(6)内，当实时监测数据在设定范围时，控制器(8)显示组培箱(6)内实时CO2浓度，并同步采集施气后的CO2浓度，施放管内CO2气体压力由调压阀(3)设定并保持恒定，施放管的容积决定每次施放的气体量，为自动配合CO2监测装置(7)的信号采集，控制器(8)根据程序设定向控制风机(11)的固态继电器(10)发出信号，自动开启风机(11)，促使气体流经CO2监测装置(7)。