育苗器是促使植物种子发芽的装置。通常是一个用保温材料围起来的容器，利用电加热或暖气，使土壤温度保持在20aC以上，还可以在夜晚施加人工照明，以加速植物生长．并利用换气扇保持容器中的湿度和温度．市售的育苗器，小型的要数千元．大型的达数万元，下面介绍自制的育苗器，成本很低，主要用于蔬菜种子的育苗．初步的设想是将育苗专用土装填在塑料培养杯或塑料托盘f多个培养杯的集合体)中，保持土温在17℃以上．播种后数日内发芽。下图是太阳能育苗器的结构。育苗器外观像一座小屋，除一面是玻璃推拉门外，其余五面都是板材与保温材料的双重结构。顶部是太能能电池板，其安装仰角要根据当地纬度调整。LED照明板用于夜间照明。下部蓄电池用于储存太阳能电池的电能。培养杯和培养托盘埋在保温培养土中，而保温培养土装在长方形容器中．在容器的底部设有电加热器和排水孔。当中午气温和湿度高时，设置了换气扇。
下面介绍各部分的设计。
1．LED照明
种子发芽必需水分、温度、氧气，可以不要光照。在育苗器中发芽，发出的芽为白色，生长至lcm时需弱光照，芽开始转黄，生长至4cm后用强光照，约一周后转绿。种子发芽后，需要日照进行光合作用转绿，但在冬季时日照较少，就需要使用人工照明。
人工照明采用LED。LED的点灯时间设计在天黑后点亮3小时，以延长光照时间。
2．LED合成光
育苗器的光源，过去采用高压钠灯，缺点是电压高、蓝光成分少。LED的电压低，又可以用不同波长的LED合成来接近日光；而且间断f脉冲1光照能增强光合作用，这容易由LED实现。不过LED是点光源，为了像日光一样给小苗施以平均的照度，需用多个LED照明。
适合光合作用的光的成分主要由红色和蓝色组成．见表l。但这个育苗器不采用红、蓝LED．而是选用了包含全部波长的白色LED，型号为SMLK15WBFPW1（罗姆公司产品），这是一种表面安装的中功率LED，其最大额定电气参数如表2．电气特性如表3。表面安装LED直接焊接在印板的铜箔面．设计印板时尽量保留大面积铜箔，作为LED的散热体。在焊好LED的发光板上覆盖一块开孔(露出LED)的白板，用于反射光线。
LED的连接电路如下图．共用60只LED，分八路驱动。电源电压40.5V，LED的正向电压3.9Vtyp。
八个LED串联的电流：(40-8x3.9)/82=107mA七个LED串联的电流：(40-7x3.9)/120=106mA串人的限流电阻虽然有电耗．但这部分电耗转换成热量，能提高育苗器的室温，故也不算浪费。
3．土壤保温加热器
春季的蔬菜，都是在冬季育苗．这时气温多在l0℃以下。而种子发芽的温度必须保证在15q℃～20℃．加热器采用300W镍铬电热丝7根串联．功率为300/7=43W．均匀排列在两块硬泡沫塑料板之间．再包一层乙烯塑料膜防水。因电热丝串联后温度不超过lOO℃，故不用担心烫坏塑料。塑料板的大小与容器底部相当。
将加热器总成放人容器底部，然后倒入培养土铺平。给加热器通电，测定土壤温度，测定结果如下图。可见温度在7小时至8小时之前缓缓上升，达到30℃以上．最后基本稳定在370C左右。、昼夜虽然温差较大，但显然对培养土的温度影响不大。至于以43W的小功率，温度能升至37℃，则是培养土发酵产生热量的结果。即培养土可使暖房效果倍增。
注意育苗并不用培养土，而是另用放在培养杯中专用土。
培养杯则是掩埋在培养土中，即培养土是作为热的传导体。
4．电子电路
育苗器电子电路见下图．来自太阳能电池的电压，经防逆流二极管Dl接到蓄电池(12Vx3=36V)。运放ICIA是利用太阳能电池输出电压判别昼、夜的检测电路。运放ICIB则是LED照明3小时的定时电路。上述两电路成为LED亮、灭的控制电路。
5．次世代CIS太阳电池
太阳电池的选择一是功率，二是输出电压。本电路要求输出电压高达40.5V。选用新型太阳电池SC-75。这是CIS型，于2007年批量生产。CIS是铜(Copper)、铟(Indium)、硒(Selenium)的字头缩写，是这三种材料的薄膜化合物半导体．效率达到12%—18%．不比单晶硅逊色。因制造工艺完全不同，故避免了单晶硅太阳电池的缺点：
●制造单晶硅的装置复杂．成本高●用电功率大。
●原材料不足。
特别是CIS成本低，适合大规模普及。
表4是SC-75在250C、AMl.5(太阳光谱参数，赤道为1)、放射照度lkW／m2基准状态下的输出特性。下图是电流一电压及功率一电压特性的测定值，在基准状态下以40.5V获取最大功率．电流为1.85A。在冬季的晴天实测，开路电压为54V,短路电流为1.58A。
通常，应用太阳电池必须采用MPPT控制(太阳电池最佳工作点跟踪控制），但在与蓄电池配合时并不是必需，尤其是在太阳电池与蓄电池的电压一致时更是如此。本例中用三只汽车蓄电池串联，每只电池电压12V，满充电时为13.5V．3x13.5V=41.5V．．正好与太阳电池输出电压相同。
6．冬季育苗实践
在严冬，用此育苗器播下黄瓜、胡萝卜、易食碗豆、春菊、秋葵、牵牛花种子，仅两天多就开始发芽。
在刚播种时，加热器未通电，因而地温低。当加热器通电后．地温上升至18℃后趋于稳定，在第16h—17h后再上升至峰值。之后，由于室外低温的影响，地温回落至20℃左有。上图是记录的时间一地温曲线，括号中温度值为室外温度。
下图是育苗器实景。
本文关键字：太阳能 综合-其它，电子制作 - 综合-其它
上一篇：怎样制作超声波“电筒”
