植物生長燈

大姚

光照是植物生長發(fā)育不可或缺的條件。室內(nèi)種植，自然光照不夠，會影響植物的正常生長和發(fā)育，需要人為的補光，這時植物生長燈就起作用了。植物生長燈還可以使種植不受自然氣候變化的影響，因此它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于一些經(jīng)濟價值較高的植物的種植中。本期我們就來制作一款簡易的植物生長燈。有興趣的朋友還可以將它應(yīng)用在一些小型的栽培項目上。

準(zhǔn) 備 材 料

Arduino控制器，環(huán)境光傳感器LX1972，防水LED燈珠串，電源適配器，杜邦線，連接端子2套。

環(huán)境光傳感器LX1972對可見光照度的反應(yīng)特性與人眼類似，可以模擬人對環(huán)境光強度的判斷。

它的輸出信號為模擬信號。一端配有三根導(dǎo)線：藍(lán)色導(dǎo)線輸出信號，工作電壓為0—3.6V；紅色導(dǎo)線和黑色導(dǎo)線分別接5V電源的正極和負(fù)極（接地端）。

采用12顆防水LED的燈珠串，其LED芯片和控制芯片都用防水膠膠好，并密封在透明的塑料圓柱內(nèi)。給植物澆水時，即使噴到LED燈珠也不會造成損壞。燈珠串一頭為輸入端，共有4根導(dǎo)線。其中紅白兩根導(dǎo)線分別接5V電源的正極和負(fù)極（接地端），負(fù)責(zé)給燈珠串供電；藍(lán)白兩根導(dǎo)線負(fù)責(zé)控制信號，藍(lán)色導(dǎo)線接信號正極，白色導(dǎo)線接信號負(fù)極。由于信號負(fù)極和電源負(fù)極（接地端）是連在一起的，所以只要接一個負(fù)極即可。每顆燈珠上有1顆RGB LED，單顆RGB LED芯片共有256個紅色亮度、256個綠色亮度、256個藍(lán)色亮度。由于植物只吸收藍(lán)色、紅色等特定波長的光，尤其是紅色光，因此為了節(jié)省用電量，我們在補光過程中僅點亮紅色光。

采用 DFRDuino UNO R3控制器，用于采集環(huán)境光傳感器信號，并控制12顆防水LED燈珠的點亮或關(guān)閉。

220V轉(zhuǎn)5V直流輸出。如果沒有5V電源，5V至12V的直流電源都可用于給DFRDuino UNO R3控制器供電。

3根紅色，用于連接5V電源正極；3根黑色，用于連接5V電源負(fù)極（接地端）；1根黃色，用于連接LED燈珠串信號正極和Arduino控制器的6號輸出口；1根藍(lán)色，用于連接環(huán)境光傳感器信號端和Arduino控制器模擬口的A0輸入端。

連接端子

為了方便接線，向大家推薦兩種連接端子。上圖左邊的連接端子A用于兩條導(dǎo)線的對接，右邊的連接端子B用于將3條導(dǎo)線連接在一起（并聯(lián)）。

制 作 過 程

1. 扳動一個連接端子B的橙色操作手柄至直立，取一根紅色杜邦線插入，再按下該手柄，導(dǎo)線就接好了。

2. 依照上述步驟1的方法，將3根紅色杜邦線和3根黑色杜邦線分別連接在2個連接端子B上。這種連接端子可以快速地將杜邦線并在一起，避免焊接，更加安全。

3. 將這兩個連接端子上的1根紅色杜邦線和1根黑色杜邦線分別連接到Arduino控制器的5V輸出端和接地端。

4. 用藍(lán)色杜邦線連接環(huán)境光傳感器的信號端和Arduino 控制器的模擬信號A0輸入端。將環(huán)境光傳感器連接上5V輸出端和接地端。

5. 將兩個連接端子A分別連接5V輸出端和接地端。連接方法：按下連接端子的一端，插入導(dǎo)線，松開即可卡住。

6. 上述兩個連接端子的另一端分別連接LED燈珠串的紅色導(dǎo)線（5V）和白色導(dǎo)線（接地端），用黃色杜邦線連接LED燈珠串的信號正極和Arduino控制器的6號PWM輸出端。

7. 插入電源適配器，對Arduino控制器進(jìn)行供電。硬件連接就此完成。

8. 要想讓植物生長燈正常工作，還需要為Arduino控制器下載控制程序。為了下載控制程序，先要用D口USB線（藍(lán)色數(shù)據(jù)線）連接電腦和Arduino 控制器。

9. Adafruit_NeoPixel Library庫文件的下載地址為：

https：//learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberguide/arduino-library-installation 。

下載后，解壓縮到C：＼Program Files （x86）＼Arduino＼libraries。

10. 完成以上步驟后，運行Arduino，運行l(wèi)ighting4plantV3.ino程序，程序下載地址：http：//pan.baidu.com/s/1nuJBJD。打開菜單欄中“工具”選項，點擊“板卡”選項，選擇Arduino控制器的型號（本處應(yīng)選Arduino Uno）。

11. 選擇Arduino控制器與電腦的連接端口。要判斷連接是否正確，可以通過插拔USB線，查看COM口。Arduino控制器與電腦連接好后，新增的COM口即為Arduino控制器的通信端口。

12. 點擊“文件”菜單中的“上傳”，將程序上傳到Arduino控制器。上傳成功后，該程序即可脫離電腦運行。將植物生長燈接上電源，固定于植物之上，它就開始工作了。

程 序 原 理

當(dāng)環(huán)境光亮度高于某一水平（環(huán)境光傳感器探測最大值的二分之一），12顆LED燈珠不會點亮；當(dāng)環(huán)境光亮度低于這個水平時，12顆LED燈珠點亮，亮度與環(huán)境光亮度呈反比。環(huán)境越暗，LED燈珠串越亮；環(huán)境越亮，LED燈珠串越暗。為了不影響植物的呼吸作用，程序中有一個計時程序，控制LED燈珠連續(xù)點亮的時間，讓它不超過4小時。下圖是當(dāng)環(huán)境光傳感器被遮擋時（模擬環(huán)境光亮度不夠），LED燈珠串點亮的情景。