一种基于无线网络控制的多波长led阵列光源对照仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于无线网络控制的多波长LED阵列光源对照仪，具体是一种用于培养微生物、饲养昆虫和小动物、植物组织培养、育种和其他试验的LED阵列光源对照仪。
【背景技术】
[0002]光照培养箱是具有光照功能的高精度冷热恒温设备。可用于植物的发芽、组织、育苗、微生物的培养、昆虫、小动物的饲养，水质监测的BOD测定，以及其他用途恒温试验，是生物遗传工程、医药、农业、林业、环境科学、畜牧、水产等生产、科研、教学部门较为理想的试验设备。现有光照培养箱的光源一般为相应功率的焚光灯，其发出的是复合光，光谱中含较多的蓝、黄和绿色光，适用于普通的组织培养和种苗生产。但其波长和光通量分布是固定的，且波长范围很宽，不能满足实验和科学研宄需要特定波段的光谱的需要，另外荧光灯为热光源，存在着表面温度较高的缺点，同时大多数光源采用的是传统的有线控制方式，需要现场调控光强和观察相关数据，给使用者造成诸多不便，不能很好的满足于使用者对光照培养箱的便捷使用的要求。
[0003]近年来，随着光电技术的发展，带动了高亮度红光、蓝光、黄光、白光、绿光等LED(发光二极管，light-emitting d1de，简称LED)的发展。由于LED具有诸多优点，如寿命长、稳定性高、发光波长覆盖范围广、价格低廉以及节能性、光谱可调性、良好的点光源性、冷光性等，使其作为照射光源的优势不断凸显。因此利用LED光源替代传统光源，不仅能够保证光照质量，而且还能极大地降低照射成本，从而有效地提高了其应用于照射或照明等领域的性价比。同时随着微电子技术、传感器技术、嵌入式计算技术和无线通信技术的发展和融合，超低功耗无线收发系统技术逐步成熟，应用范围越来越广。在无线鼠标、无线键盘、遥控游戏等PC机外设，以及音频/图像娱乐中心和家庭应用的遥控装置上都得到了成功应用。因此运用无线网络控制技术替代传统光照培养箱控制模式时机已经成熟。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于无线网络控制的多波长LED阵列光源对照仪。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0006]本实用新型提供一种基于无线网络控制的多波长LED阵列光源对照仪，由LED阵列光源和遥控器两部分组成。LED阵列光源由上至下包括开关电源、LED光源控制器、LED阵列光照板和支架。AC220V经开关电源转换为DC24V为后续LED光源控制器和LED阵列光照板供电，LED光源控制器配有5个控制接口，可同时驱动和控制5块LED阵列光照板；遥控器包括电池组、控制信号处理器、功能按键和RF发射模块；所述遥控器使用RF射频信号与LED阵列光源以无线方式连结；所述LED光源控制器内部包含有微处理器，该微处理器连接有RF接收模块，接收来自遥控器的指令信号，并采用PWM信号控制驱动电流大小来调节LED阵列光照板的光照强度。
[0007]所述的开关电源为隔离式直流开关电源，输入电压为100-240V，输出电压为24V，输出电流为0-3.2A。
[0008]所述的遥控器面板上设置有开关、模式、亮度增加、亮度减小四种功能按键和LED颜色指示灯，采用无线射频信号，有效控制距离20m。
[0009]所述的LED阵列光照板有5块，分别为红光LED、蓝光LED、黄光LED、绿光LED和白光LED，每块均由厚度很薄的正方形电路板和焊接在其上的单色LED组成；LED发光面朝下，呈方阵等间距均匀排列，各相邻LED的中心行间距和列间距相等，LED阵列光照板的大小和LED排列密度可根据试验需要调整；所用LED均为高亮度圆头LED，半值角7°、直径5mm，其中红光LED波长637nm，蓝光LED波长459nm，黄光LED波长592nm，绿光LED波长520nm。
[0010]每块LED阵列光照板配置4根支架，所述支架高度可自由调节。
[0011]本实用新型的有益效果是:本基于无线网络控制的多波长LED阵列光源对照仪具有波宽窄、波长类型丰富、光色光质可调，可控性强等特点，适用于各种培养箱，极大地提高了应用性能和光的利用效率；同时本基于无线网络控制的多波长LED阵列光源对照仪采用RF遥控技术，工作在2.4-2.5GHz ISM自由频段，全球通用，可以非常方便地实现对LED阵列光源的远程控制，具有功耗低，传输距离远，空中通讯速率高，抗干扰性更强，稳定性更高等优点。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型结构示意图。
[0013]图2为本实用新型LED阵列光照板上LED分布和接线示意图。
[0014]图3为本实用新型遥控器电路原理框图。
[0015]图4为本实用新型LED阵列光源电路原理框图。
[0016]图5为本实用新型降压稳压电路原理图。
[0017]图6为本实用新型微处理器和RF接收模块电路原理图。
[0018]图7为本实用新型恒流驱动电路原理图。
[0019]图8为本实用新型遥控器电路原理图。
[0020]图9为PWM调光模式占空比为10%原理图。
[0021]图10为PWM调光模式占空比为90%原理图。
[0022]图11为本实用新型处理6天后松材线虫种群数量差异比较图。
【具体实施方式】
[0023]本实用新型下面结合实施例并参照附图作进一步详述:
[0024]参见图3，掌上遥控器200上的功能按键发出的指令信号经控制信号处理器处理后通过RF发射模块发射出去。电池组输出3.3-5V供电电压驱动控制信号处理器和RF发射模块。
[0025]参见图4，LED阵列光源100的开关电源101输出24V电压至恒流驱动电路，输出5V接至微处理器，3.3V接至RF接收模块；RF接收模块将接收到的控制信号经微处理器转换为PWM信号控制恒流驱动电路输出电流的大小，该电流流向LED阵列，点亮不同光色的LED。
[0026]参见图1、图5和图7，本基于无线网络控制的多波长LED阵列光源对照仪采用了低压恒流源。220V交流电经开关电源101后输出24V，一路接至降压稳压电路，另一路接至恒流驱动电路。24V电压经开关型集成稳压芯片LM2596-5.0降压稳压后输出5V工作电压至微处理器，经开关型集成稳压芯片LM2596-3.3降压稳压后输出3.3V工作电压至RF接收模块。恒流驱动电路输出恒定电流至LED阵列，点亮LED灯珠内的红光、蓝光、黄光、绿光和白光芯片。U2-U6为恒流驱动芯片，采用目前应用广泛、廉价且性能比较稳定的PT4115。D1-D5为续流二极管，由于工作在高频脉冲下，故采用肖特基二极管SS110。L1-L5是整流电感，设计为50 μ Ho R1-R5为取样电阻，控制ΡΤ4115输出电流大小，一般用以下公式计算:R=0.1/1ut。参见图2，由于红光串并联电路额定工作电流为320mA(以16颗串联为I组，16组并联为例，下同)，蓝光额定工作电流为240mA，黄光额定工作电流为160mA，绿光额定工作电流为320mA，白光额定工作电流为320mA，故红光驱动电路中R5取0.3125 Ω，蓝光驱动电路中R4取0.417 Ω，黄光驱动电路中R3取0.625 Ω，绿光驱动电路中R2取0.3125 Ω，白光驱动电路中Rl取0.3125 Ω。PT4115的DIM端可外接PWM脉冲或直流电压调光，由于本设计采用脉冲宽度调制(PWM)技术调节LED光强，故DM外接由微处理器输出的PWM信号，频率设置为250Hz。具体实现过程为PWM脉冲信号由微处理器P1.1-P1.5产生，其高低电平决定LED的通断状态。将定时器TO溢出中断定为1/25000秒(即40 μ S)，每100次脉冲