植物生长灯

大姚

光照是植物生长发育不可或缺的条件。室内种植，自然光照不够，会影响植物的正常生长和发育，需要人为的补光，这时植物生长灯就起作用了。植物生长灯还可以使种植不受自然气候变化的影响，因此它已经被广泛应用于一些经济价值较高的植物的种植中。本期我们就来制作一款简易的植物生长灯。有兴趣的朋友还可以将它应用在一些小型的栽培项目上。

准 备 材 料

Arduino控制器，环境光传感器LX1972，防水LED灯珠串，电源适配器，杜邦线，连接端子2套。

环境光传感器LX1972对可见光照度的反应特性与人眼类似，可以模拟人对环境光强度的判断。

它的输出信号为模拟信号。一端配有三根导线：蓝色导线输出信号，工作电压为0—3.6V；红色导线和黑色导线分别接5V电源的正极和负极（接地端）。

采用12颗防水LED的灯珠串，其LED芯片和控制芯片都用防水胶胶好，并密封在透明的塑料圆柱内。给植物浇水时，即使喷到LED灯珠也不会造成损坏。灯珠串一头为输入端，共有4根导线。其中红白两根导线分别接5V电源的正极和负极（接地端），负责给灯珠串供电；蓝白两根导线负责控制信号，蓝色导线接信号正极，白色导线接信号负极。由于信号负极和电源负极（接地端）是连在一起的，所以只要接一个负极即可。每颗灯珠上有1颗RGB LED，单颗RGB LED芯片共有256个红色亮度、256个绿色亮度、256个蓝色亮度。由于植物只吸收蓝色、红色等特定波长的光，尤其是红色光，因此为了节省用电量，我们在补光过程中仅点亮红色光。

采用 DFRDuino UNO R3控制器，用于采集环境光传感器信号，并控制12颗防水LED灯珠的点亮或关闭。

220V转5V直流输出。如果没有5V电源，5V至12V的直流电源都可用于给DFRDuino UNO R3控制器供电。

3根红色，用于连接5V电源正极；3根黑色，用于连接5V电源负极（接地端）；1根黄色，用于连接LED灯珠串信号正极和Arduino控制器的6号输出口；1根蓝色，用于连接环境光传感器信号端和Arduino控制器模拟口的A0输入端。

连接端子

为了方便接线，向大家推荐两种连接端子。上图左边的连接端子A用于两条导线的对接，右边的连接端子B用于将3条导线连接在一起（并联）。

制 作 过 程

1. 扳动一个连接端子B的橙色操作手柄至直立，取一根红色杜邦线插入，再按下该手柄，导线就接好了。

2. 依照上述步骤1的方法，将3根红色杜邦线和3根黑色杜邦线分别连接在2个连接端子B上。这种连接端子可以快速地将杜邦线并在一起，避免焊接，更加安全。

3. 将这两个连接端子上的1根红色杜邦线和1根黑色杜邦线分别连接到Arduino控制器的5V输出端和接地端。

4. 用蓝色杜邦线连接环境光传感器的信号端和Arduino 控制器的模拟信号A0输入端。将环境光传感器连接上5V输出端和接地端。

5. 將两个连接端子A分别连接5V输出端和接地端。连接方法：按下连接端子的一端，插入导线，松开即可卡住。

6. 上述两个连接端子的另一端分别连接LED灯珠串的红色导线（5V）和白色导线（接地端），用黄色杜邦线连接LED灯珠串的信号正极和Arduino控制器的6号PWM输出端。

7. 插入电源适配器，对Arduino控制器进行供电。硬件连接就此完成。

8. 要想让植物生长灯正常工作，还需要为Arduino控制器下载控制程序。为了下载控制程序，先要用D口USB线（蓝色数据线）连接电脑和Arduino 控制器。

9. Adafruit_NeoPixel Library库文件的下载地址为：

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

下载后，解压缩到C：＼Program Files （x86）＼Arduino＼libraries。

10. 完成以上步骤后，运行Arduino，运行lighting4plantV3.ino程序，程序下载地址：http：//pan.baidu.com/s/1nuJBJD。打开菜单栏中“工具”选项，点击“板卡”选项，选择Arduino控制器的型号（本处应选Arduino Uno）。

11. 选择Arduino控制器与电脑的连接端口。要判断连接是否正确，可以通过插拔USB线，查看COM口。Arduino控制器与电脑连接好后，新增的COM口即为Arduino控制器的通信端口。

12. 点击“文件”菜单中的“上传”，将程序上传到Arduino控制器。上传成功后，该程序即可脱离电脑运行。将植物生长灯接上电源，固定于植物之上，它就开始工作了。

程 序 原 理

当环境光亮度高于某一水平（环境光传感器探测最大值的二分之一），12颗LED灯珠不会点亮；当环境光亮度低于这个水平时，12颗LED灯珠点亮，亮度与环境光亮度呈反比。环境越暗，LED灯珠串越亮；环境越亮，LED灯珠串越暗。为了不影响植物的呼吸作用，程序中有一个计时程序，控制LED灯珠连续点亮的时间，让它不超过4小时。下图是当环境光传感器被遮挡时（模拟环境光亮度不够），LED灯珠串点亮的情景。