Hệ thống điều khiển

Đây là "bộ não" của một môi trường nuôi cấy ánh sáng thông minh, bao gồm bộ điều khiển vi tính, bộ cảm biến và giao diện tương tác giữa người và máy. Bộ điều khiển vi tính được xây dựng trong chương trình cài đặt trước và thuật toán thông minh, người vận hành có thể đặt cường độ ánh sáng, chu kỳ ánh sáng (chẳng hạn như ánh sáng 12h/bóng tối 12h), nhiệt độ mục tiêu, ngưỡng độ ẩm và các thông số khác thông qua màn hình cảm ứng hoặc bảng điều khiển phím; Cảm biến nhiệt độ trong hộp, cảm biến ánh sáng, cảm biến độ ẩm (tùy chọn) sẽ thu thập dữ liệu môi trường trong thời gian thực và phản hồi lại cho bộ điều khiển, bộ điều khiển sẽ thu thập dữ liệu và các thông số cài đặt để so sánh, nếu có độ lệch thì tự động gửi hướng dẫn điều chỉnh đến mô-đun thực hiện để đạt được điều khiển chính xác vòng kín của các thông số. Một số mô hình cũng hỗ trợ điều khiển từ xa kết nối mạng và ghi dữ liệu để lưu trữ, xuất dữ liệu đang chạy trong thời gian thực, giúp truy xuất và phân tích thử nghiệm dễ dàng hơn.

Hệ thống chiếu sáng

Hệ thống chịu trách nhiệm mô phỏng môi trường ánh sáng tự nhiên và đáp ứng nhu cầu quang hợp của các đối tượng thí nghiệm khác nhau. Các thành phần cốt lõi là cụm nguồn sáng và mô-đun điều chỉnh ánh sáng. Nguồn sáng thường sử dụng đèn LED, đèn huỳnh quang hoặc đèn halogen (đèn LED do tiêu thụ năng lượng thấp, quang phổ có thể điều chỉnh trở thành dòng chính), có thể cấu hình phổ khác nhau theo nhu cầu thí nghiệm (chẳng hạn như ánh sáng trắng, ánh sáng đỏ, kết hợp ánh sáng xanh), phù hợp với nhu cầu chu kỳ ánh sáng của các giai đoạn tăng trưởng khác nhau của thực vật; Mô-đun điều chỉnh ánh sáng điều khiển thời gian bật/tắt nguồn ánh sáng, số lượng ánh sáng hoặc công suất thông qua bộ điều khiển để đạt được cường độ ánh sáng (phạm vi chung là 0-30000lx) và điều chỉnh chính xác chu kỳ ánh sáng, chẳng hạn như mô phỏng chu kỳ ánh sáng và bóng tối xen kẽ ngày và đêm, hoặc thiết lập trình tự ánh sáng cường độ thay đổi đa đoạn. Một số thiết bị cũng có thiết kế tối ưu hóa tính đồng nhất ánh sáng, thông qua bố trí nhóm đèn và cấu trúc tấm phản quang, đảm bảo cường độ ánh sáng nhất quán ở các khu vực khác nhau trong hộp, tránh sự khác biệt về tăng trưởng mẫu thử nghiệm.

Hệ thống điều khiển nhiệt độ

Hệ thống điều khiển nhiệt độ được sử dụng để duy trì sự ổn định nhiệt độ bên trong hộp, bao gồm bộ phận sưởi ấm, bộ phận làm lạnh và mô-đun cân bằng nhiệt độ. Bộ phận sưởi ấm sử dụng nhiều ống sưởi bằng thép không gỉ, khi nhiệt độ bên trong hộp thấp hơn giá trị thiết lập, bộ điều khiển bắt đầu ống sưởi và nâng nhiệt độ bên trong hộp thông qua dẫn nhiệt và lưu thông không khí; Đơn vị làm lạnh dựa trên nguyên tắc làm lạnh nén, bao gồm máy nén, bình ngưng, thiết bị bay hơi, v.v. Khi nhiệt độ cao hơn giá trị cài đặt, hoạt động của máy nén sẽ chuyển nhiệt bên trong hộp ra ngoài hộp để nhận ra làm mát; Mô-đun cân bằng nhiệt độ thông qua thuật toán điều khiển nhiệt độ PID (vi phân tích phân tỷ lệ), điều khiển chính xác thời gian khởi động và dừng của hệ thống sưởi ấm và làm lạnh và công suất, tránh biến động lớn về nhiệt độ. Độ chính xác của điều khiển nhiệt độ của hầu hết các mô hình thông minh có thể đạt ± 0,5 ℃, phạm vi nhiệt độ từ -10 ℃ đến 60 ℃, có thể đáp ứng các điều kiện làm việc thử nghiệm khác nhau như nhiệt độ thấp, nhiệt độ bình thường và nhiệt độ cao.

Hệ thống tuần hoàn

Hệ thống tuần hoàn bao gồm tuần hoàn không khí và tuần hoàn độ ẩm (tùy chọn), đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của môi trường bên trong hộp. Lưu thông không khí dựa vào quạt tích hợp để đạt được, quạt điều khiển luồng không khí bên trong hộp qua bộ phận sưởi ấm/làm lạnh, ống dẫn không khí và tấm đồng nhất, tạo thành đối lưu cưỡng bức, làm cho nhiệt độ, ánh sáng (hành động gián tiếp) của tất cả các khu vực trong hộp được phân phối đồng đều, ngăn ngừa nhiệt độ cục bộ/chênh lệch ánh sáng quá nhiều ảnh hưởng đến mẫu thử nghiệm; Hệ thống tuần hoàn độ ẩm được thực hiện thông qua máy tạo ẩm tích hợp và máy hút ẩm (hoặc hút ẩm thông gió), máy tạo ẩm thường sử dụng nguyên tử siêu âm hoặc phương pháp tạo ẩm điện cực để nâng cao độ ẩm không khí, máy hút ẩm giảm độ ẩm bằng cách ngưng tụ hoặc hấp phụ sàng phân tử, kết hợp với phản hồi của cảm biến độ ẩm, kiểm soát độ ẩm trong hộp trong phạm vi 30% -95% RH, đáp ứng các yêu cầu khắt khe về độ ẩm như nuôi cấy vi sinh vật, phát triển cây giống thực vật.

Hệ thống hỗ trợ

Để đảm bảo hoạt động an toàn của thiết bị và các mẫu thử nghiệm không bị hư hại, tủ nuôi cấy ánh sáng thông minh được trang bị nhiều cơ chế bảo vệ. Thiết bị bảo vệ quá nhiệt sẽ tự động cắt nguồn sưởi/làm lạnh và báo động khi nhiệt độ bên trong hộp vượt quá ngưỡng an toàn; Bảo vệ quá tải có thể ngăn chặn mạch bị cháy do dòng điện quá mức; Khóa an toàn cơ thể cửa và chức năng bộ nhớ tắt nguồn, trước đây tránh mở nhầm cơ thể cửa trong quá trình thí nghiệm dẫn đến mất kiểm soát môi trường, sau này có thể tự động tiếp tục chương trình hoạt động trước khi mất điện sau khi khôi phục, để đảm bảo tính liên tục của thí nghiệm; Một số mô hình cũng được trang bị mô-đun khử trùng tia cực tím, có thể khử trùng hộp trước và sau khi thử nghiệm, giảm nguy cơ ô nhiễm tạp chất.

Nhìn chung, tủ nuôi cấy ánh sáng thông minh kiểm soát các yếu tố môi trường quan trọng như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tố môi trường khác trong phạm vi cài đặt trước thông qua quy trình vòng kín "thu thập cảm biến - phân tích bộ điều khiển - điều chỉnh thiết bị truyền động - hiệu chỉnh phản hồi lại", cung cấp một môi trường mô phỏng nhân tạo ổn định, có thể lặp lại cho nghiên cứu thực nghiệm trong các lĩnh vực sinh học, nông nghiệp, môi trường và hơn thế nữa.