植物電信號檢測對比實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種植物電信號檢測對比實驗裝置，用于探索研究植物在不同參數(shù)的生長環(huán)境下的電信號變化規(guī)律。所述植物電信號檢測對比實驗裝置包括植物生長實驗箱，植物電信號提取裝置以及控制計算機三部分；控制計算機調(diào)節(jié)植物生長實驗箱內(nèi)的溫濕度、光照強度、二氧化碳濃度參數(shù)，同時控制植物電信號提取裝置采集不同生長環(huán)境下的植物電信號。本植物電信號檢測對比實驗裝置具有信息化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的特點，能夠?qū)崟r地檢測植物生長環(huán)境參數(shù)變化時的植物電信號變化，為植物電信號檢測從實驗室研究到實際應(yīng)用提供了前期基礎(chǔ)。
【專利說明】植物電信號檢測對比實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種植物電信號檢測對比實驗裝置，具體來說是利用植物生長實驗箱調(diào)節(jié)產(chǎn)生不同參數(shù)的植物生長環(huán)境，通過調(diào)節(jié)溫濕度、光照強度的參數(shù)大小變化，來檢測植物體內(nèi)電信號的不同，以此探索研究溫濕度、光照強度參數(shù)變化對植物電信號的影響規(guī)律。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代微弱信號檢測處理技術(shù)的發(fā)展和計算機信息采集技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的廣泛應(yīng)用，植物微弱電信號的提取和分析將更具可行性和科學(xué)性。植物電信號是與植物生理過程、體內(nèi)傳送信息相關(guān)的重要植物生理信號，它是植物對環(huán)境變化刺激做出的反應(yīng)。可以通過觀察植物電信號的變化來監(jiān)測外界環(huán)境的變化，可調(diào)節(jié)植物與外部環(huán)境間的聯(lián)系，作為溫室生產(chǎn)調(diào)控環(huán)境因子的一個參考依據(jù)。調(diào)控環(huán)境因子最優(yōu)化，使植物生長達(dá)到最佳狀況。因此，開展植物微弱電信號的檢測研究將會在設(shè)施農(nóng)業(yè)、信息化農(nóng)業(yè)方面發(fā)揮越來越重要的作用，進一步推動我國農(nóng)業(yè)自動化的發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種探索研究植物在不同參數(shù)的生長環(huán)境下的電信號規(guī)律的對比實驗裝置，通過調(diào)節(jié)溫濕度、光照強度參數(shù)的變化，來實驗對比得出參數(shù)不同變化對植物電信號的影響規(guī)律。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種植物電信號檢測對比實驗裝置，包括植物生長實驗箱，植物電信號提取裝置以及控制計算機三部分；植物生長實驗箱由智能控制模塊、環(huán)境參數(shù)檢測裝置與環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)裝置組成，其中環(huán)境參數(shù)檢測裝置與智能控制模塊的輸入端口相連，環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)裝置與繼電器端子排相連，繼電器端子排與智能控制模塊的通用輸出端口相連，智能控制模塊通過RS232串行通信數(shù)據(jù)線與控制計算機相連；其中植物電信號提取裝置由正電極、負(fù)電極、參考電極、屏蔽網(wǎng)、高速屏蔽線、信號檢測單元、數(shù)據(jù)采集板卡組成，正電極、負(fù)電極、參考電極與信號檢測單元通過高速屏蔽線相連，信號檢測單元與數(shù)據(jù)采集板卡通過高速屏蔽線相連，數(shù)據(jù)采集板卡通過USB通信數(shù)據(jù)線與控制計算機相連。
[0005]所述的環(huán)境參數(shù)檢測裝置由溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器和光照傳感器組成，分別安裝在植物生長實驗箱的底部、中部以及頂部，其中溫濕度傳感器通過兩線制串行接口與智能控制模塊相連，二氧化碳濃度傳感器和光照傳感器與智能控制模塊的兩個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換接口相連。
[0006]所述的環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)裝置由LED光源板、溫度調(diào)節(jié)器、濕度調(diào)節(jié)器、二氧化碳濃度調(diào)節(jié)器以及空氣調(diào)節(jié)器組成，其中溫度調(diào)節(jié)器、濕度調(diào)節(jié)器、二氧化碳濃度調(diào)節(jié)器以及空氣調(diào)節(jié)器與繼電器端子排相連，繼電器端子排與智能控制模塊的通用輸出端口相連，LED光源板與智能控制模塊的PWM調(diào)制輸出端口相連。
[0007]所述的植物電信號提取裝置包括正電極、負(fù)電極、參考電極、屏蔽網(wǎng)、高速屏蔽線、信號檢測單元以及數(shù)據(jù)采集板卡，屏蔽網(wǎng)罩住檢測植物，信號檢測單元具有三個輸入端口，其中:所述正電極的一端插入檢測植物的葉片表面，另一端與所述信號檢測單元的第一輸入端通過高速屏蔽線相連；所述負(fù)電極的一端插入檢測植物的葉片表面，另一端與所述信號檢測單元的第二輸入端通過高速屏蔽線相連；所述參考電極的一端插入檢測植物根部的土壤內(nèi)部，另一端與所述信號檢測單元的第三輸入端通過高速屏蔽線相連，同時參考電極與地相連。
[0008]所述的信號檢測單元包括差分輸入電路、低通濾波電路、高通濾波電路、50Hz陷波電路以及放大電路，且所述的信號檢測單元具有輸出端，采用高速屏蔽線與數(shù)據(jù)采集板卡相連。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本植物電信號檢測對比實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本植物電信號檢測對比實驗裝置環(huán)境參數(shù)檢測裝置電路原理圖。
[0011]圖3是本植物電信號檢測對比實驗裝置環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖4是本植物電信號檢測對比實驗裝置植物電信號提取裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖5是本植物電信號檢測對比實驗裝置信號檢測單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖標(biāo)記:1-植物生長實驗箱；2-LED光源板；3_制冷器；4_加熱棒；5_排風(fēng)風(fēng)扇；6_進風(fēng)風(fēng)扇；7_加濕器；8-二氧化碳發(fā)生器；9-溫濕度傳感器；10-二氧化碳濃度傳感器；11-光照傳感器；12-繼電器端子排；13-智能控制模塊；14-正電極；15-負(fù)電極；16-參考電極；17_檢測植物；18-信號調(diào)理單元；181-差分輸入電路；182_低通濾波電路；183-高通濾波電路；184-50Hz陷波電路；185_放大電路；19_屏蔽網(wǎng)；20_高速屏蔽線；21-數(shù)據(jù)采集板卡；22-USB通信數(shù)據(jù)線；23-RS232串行通信數(shù)據(jù)線；24_控制計算機。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進一步說明。
[0016]本植物電信號檢測對比實驗裝置主要用于探索研究不同參數(shù)的植物生長環(huán)境對植物電信號的影響規(guī)律。
[0017]如圖1所示，本實用新型的植物電信號檢測對比實驗裝置，包括植物生長實驗箱I，植物電信號提取裝置以及控制計算機24三部分；植物生長實驗箱I由智能控制模塊13、環(huán)境參數(shù)檢測裝置與環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)裝置組成，其中環(huán)境參數(shù)檢測裝置由溫濕度傳感器9、二氧化碳濃度傳感器10以及光照傳感器11組成，環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)裝置由LED光源板2、溫度調(diào)節(jié)器、濕度調(diào)節(jié)器、二氧化碳濃度調(diào)節(jié)器以及空氣調(diào)節(jié)器組成；環(huán)境參數(shù)檢測裝置與智能控制模塊13的輸入端口相連，環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)裝置與繼電器端子排12相連，繼電器端子排12與智能控制模塊13的通用輸出端口相連，智能控制模塊13通過RS232串行通信數(shù)據(jù)線23與控制計算機20相連；其中植物電信號提取裝置由正電極14、負(fù)電極15、參考電極16、信號檢測單元18、屏蔽網(wǎng)19、高速屏蔽線20、數(shù)據(jù)采集板卡21組成，屏蔽網(wǎng)19罩住檢測植物17，正電極14、負(fù)電極15、參考電極16與信號檢測單元18通過高速屏蔽線20相連，信號檢測單元18與數(shù)據(jù)采集板卡21通過高速屏蔽線20相連，數(shù)據(jù)采集板卡21通過USB通信數(shù)據(jù)線22與控制計算機24相連。
[0018]如圖2所示，所述的環(huán)境參數(shù)檢測裝置由溫濕度傳感器9、二氧化碳濃度傳感器10和光照傳感器11組成，用于采集植物生長實驗箱內(nèi)的溫濕度、二氧化碳濃度以及光照強度參數(shù)；溫濕度傳感器9通過兩線制串行接口與智能控制模塊13相連，其中時鐘管腳SCK與數(shù)據(jù)管腳DATA分別與智能控制模塊13的PC2、PC3端口相連；二氧化碳濃度傳感器10和光照傳感器11與智能控制模塊13的兩個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換接口相連，其中二氧化碳濃度傳感器10的輸出信號OUT與智能控制模塊13的PAl接口相連，光照傳感器11的輸出信號OUT與智能控制模塊13的PA2接口相連。
[0019]如圖3所示，所述的環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)裝置由LED光源板2、溫度調(diào)節(jié)器、濕度調(diào)節(jié)器、二氧化碳濃度調(diào)節(jié)器以及空氣調(diào)節(jié)器組成，其中溫度調(diào)節(jié)器由制冷器3和加熱棒4組成，濕度調(diào)節(jié)器由加濕器7組成，二氧化碳濃度調(diào)節(jié)器由二氧化碳發(fā)生器8組成，空氣調(diào)節(jié)器則由排風(fēng)風(fēng)扇5和進風(fēng)風(fēng)扇6組成；制冷器3、加熱棒4、排風(fēng)風(fēng)扇5、進風(fēng)風(fēng)扇6、加濕器7、二氧化碳發(fā)生器8分別與繼電器端子排12相連，繼電器端子排12與智能控制模塊13的輸出端口 PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6相連，LED光源板2的紅色控制端口 RED與藍(lán)色控制端口 BLUE分別與智能控制模塊13的PWM調(diào)制輸出端口 PD2、PD3相連。
[0020]如圖4所示，所述的植物電信號提取裝置包括正電極14、負(fù)電極15、參考電極16、信號檢測單元18、屏蔽網(wǎng)19、高速屏蔽線20以及數(shù)據(jù)采集板卡21，所述正電極14的一端插入檢測植物17的葉片表面，另一端與所述信號檢測單元18的第一輸入端INl通過高速屏蔽線20相連；所述負(fù)電極15的一端插入檢測植物17的葉片表面，另一端與所述信號檢測單元18的第二輸入端IN2通過高速屏蔽線20相連；所述參考電極的一端插入檢測植物17根部的土壤內(nèi)部，另一端與所述信號檢測單元18的第三輸入端IN3通過高速屏蔽線20相連，同時參考電極還與地相連；信號檢測單元18輸出的信號通過高速屏蔽線20傳輸給數(shù)據(jù)采集板卡21，數(shù)據(jù)采集板卡21再將信號通過USB通信數(shù)據(jù)線22傳輸給控制計算機24。
[0021]如圖5所示，所述的信號檢測單元18由差分輸入電路181、低通濾波電路182、高通濾波電路183、50Hz陷波電路184以及放大電路185構(gòu)成，正電極14、負(fù)電極15、參考電極16通過高速屏蔽線20分別與差分輸入電路181的第一輸入端IN1、第二輸入端IN2以及第三輸入端IN3相連，經(jīng)過差分輸入電路181處理后的輸出信號OUTl輸入到低通濾波電路182中進行低通濾波處理，輸出信號0UT2再輸入到高通濾波電路183中進行高通濾波處理，輸出信號0UT3在經(jīng)過50Hz陷波電路184處理后，將輸出信號0UT4傳輸給放大電路185進行放大處理，最后輸出信號0UT5。
【權(quán)利要求】
1.一種植物電信號檢測對比實驗裝置，包括植物生長實驗箱，植物電信號提取裝置以及控制計算機三部分，其特征在于:植物生長實驗箱由智能控制模塊、環(huán)境參數(shù)檢測裝置與環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)裝置組成，其中環(huán)境參數(shù)檢測裝置與智能控制模塊的輸入端口相連，環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)裝置與繼電器端子排相連，繼電器端子排與智能控制模塊的通用輸出端口相連，智能控制模塊通過RS232串行通信數(shù)據(jù)線與控制計算機相連；其中植物電信號提取裝置由正電極、負(fù)電極、參考電極、屏蔽網(wǎng)、高速屏蔽線、信號檢測單元、數(shù)據(jù)采集板卡組成，正電極、負(fù)電極、參考電極與信號檢測單元通過高速屏蔽線相連，信號檢測單元與數(shù)據(jù)采集板卡通過高速屏蔽線相連，數(shù)據(jù)采集板卡通過USB通信數(shù)據(jù)線與控制計算機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物電信號檢測對比實驗裝置，其特征在于:所述的環(huán)境參數(shù)檢測裝置由溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器和光照傳感器組成，分別安裝在植物生長實驗箱的底部、中部以及頂部，其中溫濕度傳感器通過兩線制串行接口與智能控制模塊相連，二氧化碳濃度傳感器和光照傳感器與智能控制模塊的兩個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換接口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物電信號檢測對比實驗裝置，其特征在于:所述的環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)裝置由LED光源板、溫度調(diào)節(jié)器、濕度調(diào)節(jié)器、二氧化碳濃度調(diào)節(jié)器以及空氣調(diào)節(jié)器組成，其中溫度調(diào)節(jié)器、濕度調(diào)節(jié)器、二氧化碳濃度調(diào)節(jié)器以及空氣調(diào)節(jié)器與繼電器端子排相連，繼電器端子排與智能控制模塊的通用輸出端口相連，LED光源板與智能控制模塊的PWM調(diào)制輸出端口相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物電信號檢測對比實驗裝置，其特征在于:所述的植物電信號提取裝置包括正電極、負(fù)電極、參考電極、屏蔽網(wǎng)、高速屏蔽線、信號檢測單元以及數(shù)據(jù)采集板卡，屏蔽網(wǎng)罩住檢測植物，信號檢測單元具有三個輸入端口，其中:所述正電極的一端插入檢測植物的葉片表面，另一端與所述信號檢測單元的第一輸入端通過高速屏蔽線相連；所述負(fù)電極的一端插入檢測植物的葉片表面，另一端與所述信號檢測單元的第二輸入端通過高速屏蔽線相連；所述參考電極的一端插入檢測植物根部的土壤內(nèi)部，另一端與所述信號檢測單元的第三輸入端通過高速屏蔽線相連，同時參考電極與地相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物電信號檢測對比實驗裝置，其特征在于:所述的信號檢測單元包括差分輸入電路、低通濾波電路、高通濾波電路、50Hz陷波電路以及放大電路，且所述的信號檢測單元具有輸出端，采用高速屏蔽線與數(shù)據(jù)采集板卡相連。
【文檔編號】G05D27/02GK204102010SQ201420551734
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】田立國, 李猛, 武海, 鄒江濤, 李玉爽, 劉志奇 申請人:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)