[发明专利]一种基于微控制器的物质封闭智能生态系统

摘要

本发明涉及一种基于微控制器的物质封闭智能生态系统，属于生态环保、生态养殖以及智能控制技术领域。所述智能生态系统主要包括生态球、温度传感器、光强度模块、微型水泵、光控模块、嵌入式微控制器、LED光源、调光膜、继电器、半导体制冷装置、电热装置；光强度模块包括光照传感器；所述光照传感器、温度传感器与嵌入式微控制器输入端电连接；所述散热风扇、散热器与半导体制冷装置的散热片物理连接；水循环管道的进端口、出端口与生态球的水体相连通；有必要且安全的隔离与防水措施。所述系统节省人力物力，无需换水、投喂、通风，可倾斜姿态维持，更加真实地模拟自然生态系统且成本极低，各模块可方便获得，实施例的成本仅在数十元。

主权项

1.一种基于微控制器的物质封闭智能生态系统，其特征在于：包括：生态球、水循环管道、传感器模块、循环动力模块、温控模块、光控模块、控制模块以及电源模块；传感器模块包括温度传感器和光强度模块；循环动力模块包括微型水泵；温控模块包括制冷装置、散热装置以及制热装置；光控模块包括照明灯具、LED光源以及调光膜；控制模块包括微处理器；其中，制冷装置为半导体制冷装置，半导体制冷装置包括散热片；制热装置为电热装置；散热装置包括散热器和散热风扇；微处理器为嵌入式微控制器；光强度模块包括光照传感器；电源模块包括直流输入、电压转换模块以及继电器模块；其中，水循环管道包括进端口和出端口以及中间段；LED光源以及连线、水循环管道的进端口和出端口位于生态球内，光照传感器位于生态球外部密闭盒子表面，可变透光膜位于生态球上方；嵌入式微控制器、水循环管道的中间段、微型水泵、电热装置、半导体制冷装置、散热器、散热风扇、备用电源、继电器以及电压转换模块位于生态球外部密闭盒子中；其中，嵌入式微控制器包括模拟数字转换单元、处理单元；所述物质封闭智能生态系统中各模块的连接与安装关系如下：所述电源转换模块与电源适配器的直流输入电连接；所述嵌入式微控制器、微型水泵、电热装置、半导体制冷装置、散热风扇、备用电源、LED光源、可变透光膜与电源转换模块输出端电连接；所述继电器的控制端与嵌入式微控制器输出端电连接；所述微型水泵、电热装置、半导体制冷装置、散热风扇、备用电源、LED光源、可变透光膜与继电器电连接；所述光照传感器、温度传感器与嵌入式微控制器输入端电连接；所述散热风扇、散热器与半导体制冷装置的散热片物理连接；所述水循环管道的中间段与半导体制冷装置以及电热装置物理连接，水循环管道的进端口、出端口与生态球的水体相连通；光照传感器位于盒子表面以部分水循环管道暴露在外部以起到物理连接作用，其余所述装置均置于密闭盒子中，且有必要且安全的隔离或防水措施。所述物质封闭智能生态球系统中各模块的功能如下：所述光照传感器的功能是探测环境光照；温度传感器的功能是采集生态球内的水体及环境温度信息；光照传感器、温度传感器采集到的信息经模拟数字转换单元转换为数字信号再传送给处理单元处理；嵌入式微控制器能够预设温度上下限、光照补偿程度，控制温度、光照调节以及微型水泵持续运行以维持水体流动性；当温度高于上限时，控制制冷装置启动制冷；低于下限时，控制制热装置进行制热；控制微型水泵并将加热或冷却后的水注入生态球内；光照不足时，控制光照模块补充光照，为生态球中植物提供光合作用所需能量；光照过强时，可变透光膜弱化光照，保障植物生存；微型水泵持续运行以维持水体流动性，并将加热或冷却后的水注入球内，使得温度维持在一定范围内；备用电源在短暂停电时投入运行以维持必备模块的运转；模块化的微型生态维持设备，可在循环部分或生态球部分加装各种功能模块以实现控制温度、光照以及水流功能或其他扩展功能；所述微型水泵、电热装置、半导体制冷装置、散热风扇、备用电源、LED光源、可变透光膜为模块化的微型生态维持设备，在循环部分或生态球部分加装各种功能模块以实现控制温度、光照加水流功能或其他扩展功能；水循环管道的功能是通过与半导体制冷装置以及制热装置物理连接，水循环管道的进端口、出端口与生态球相连接，为制冷、制热以及微型水泵提供水循环连接。