基于MSP430的智能自適應(yīng)間斷光控系統(tǒng)

摘 要： 為了克服現(xiàn)有補光系統(tǒng)補光時間、補光程度不能調(diào)節(jié)，全光譜不能被光合作用充分利用的缺點，系統(tǒng)基于MSP430單片機，利用光合作用光反應(yīng)速率大于暗反應(yīng)的原理，將持續(xù)補光改進為間斷補光，避免浪費光反應(yīng)產(chǎn)物，抑制暗反映；由光敏傳感電路檢測當前環(huán)境光強，以設(shè)定占空比進行間斷補光至最適宜該植物生長的光強；采用紅色∶藍色為5∶1的高亮LED燈組代替普通補光燈，光譜吸收率高。該系統(tǒng)創(chuàng)新、高效、節(jié)能，適合溫室、大棚、家庭等廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 間斷； 補光； MSP430； 光反應(yīng)； 暗反應(yīng)； 節(jié)能

中圖分類號： TN911.74?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）03?0162?03

0 引 言

傳統(tǒng)的溫室大棚光照系統(tǒng)，在光照強度不夠的情況下就進行補光，補光的時間不能調(diào)節(jié)，是一直亮著的，而且補光的程度都一致，不能調(diào)節(jié)。這樣在有些情況下，不僅會浪費多余的光照，浪費了寶貴的電能，不利于節(jié)能減排，而且如果外界環(huán)境中的光照強度加上補光產(chǎn)生的光照強度的總和超過了植物的光飽和點，這樣對于植物的生長不但沒有幫助，還會由于光照強度過強對植物的光合作用產(chǎn)生抑制作用[1]。傳統(tǒng)補光燈通常為白光，白光中大部分光譜能量都不能被光合作用利用。傳統(tǒng)補光燈的成本，以滿足1 m×1 m×1 m空間補光，電費以0.6元/度，一個月以30天計算，一盞普通功率40 W，持續(xù)照射1個月耗能28.8度，需要5盞，合計電費86元，5盞燈售價約400元，支架、電線約30元，總計516元，超出大部分農(nóng)戶及家庭的承受能力。因此傳統(tǒng)補光燈不但浪費能源，而且價格高昂，適用性較差。

本光控裝置，可以依據(jù)當前環(huán)境光強變化進行間斷補光，將光強補至最適宜該植物生長的光飽和點，以可調(diào)占空比間斷補光，光飽和點可通過編程設(shè)定。采用紅色∶藍色為5∶1的高亮LED燈組進行補光，光合作用利用率最佳。操作簡單，高效節(jié)能，價格低廉，應(yīng)用廣泛。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

項目系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。

系統(tǒng)采用了美國TI公司的低功耗MSP430系列芯片作為主控模塊[2]。通過由光敏電阻為核心的采光模塊對目前的環(huán)境中的光照強度進行采樣，再利用了MSP430系列單片機對其進行分析處理，從而對具有明顯補光效果的LED陣列補光模塊進行控制。

圖1中，將裝置接入220 V交流電，經(jīng)過適配器將220 V交流電轉(zhuǎn)化為14 V直流電，為光敏電阻及LED燈組供電。光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)ACD模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)MSP430系列單片機每隔1 s采樣，與單片機程序預(yù)設(shè)值進行比對（設(shè)光飽和點為18 kLux，一組LED燈組在距離1 m處光強為6 kLux）。當外界光照強度大于18 kLux時不點燈，當12 kLux<光強<18 kLux，⑥單片機給⑦功率放大器點燈控制信號，點一盞⑩燈；當6 kLux<光強<12 kLux，⑥單片機給⑦⑧功率放大器點燈控制信號，點兩盞⑩11燈；當光強<6 kLux，⑥單片機給⑦⑧⑨功率放大器點燈控制信號，點三盞⑩1112燈。