지능조명배양상자는 실험실과 과학연구분야에서 자연조명, 온도 등 환경조건을 모의하고 식물조직배양, 미생물배양, 종자발아시험 등 연구를 전개하는데 사용되는 핵심설비로서 그 작업원리는 여러 시스템의 협동운영을 통해 상자내의 조명, 온도, 습도 (일부 모델) 등 매개 변수에 대한 정확한 조절통제시스템, 조명시스템, 온도통제시스템, 순환시스템 및 보조보장시스템 등 5개 핵심모듈로 나눌수 있으며 각 인공환경의 협력통제모듈로 나눌수 있다.
제어 시스템
이것은 마이크로컴퓨터 컨트롤러, 센서 그룹, 휴먼 컴퓨터 인터렉션 인터페이스로 구성된 스마트 조명 배양 상자의"두뇌"입니다.마이크로컴퓨터 컨트롤러에는 사전 설정 프로그램과 스마트 알고리즘이 내장되어 있으며, 조작자는 터치스크린이나 버튼 패널을 통해 조명 강도, 조명 주기 (예: 12h 조명/12h 어둠), 목표 온도, 습도 임계값 등의 매개변수를 설정할 수 있다;상자 내의 온도 센서, 조명 센서, 습도 센서 (옵션) 는 실시간으로 환경 데이터를 수집하여 컨트롤러에 피드백하며, 컨트롤러는 수집 데이터를 설정 매개변수와 비교하고, 편차가 발생하면 자동으로 실행 모듈에 조절 명령을 발송하여 매개변수의 폐쇄 루프 정밀 제어를 실현한다.일부 모델은 또한 네트워크 원격 제어 및 데이터 로깅을 지원하여 실시간으로 실행 데이터를 저장, 내보내고 실험 추적 및 분석을 용이하게 합니다.
조명 시스템
이 시스템은 자연 조명 환경을 시뮬레이션하여 서로 다른 실험 대상의 광합성 수요를 만족시키는 역할을 하며, 핵심 부품은 광원 어셈블리와 광조 조절 모듈이다.광원은 일반적으로 LED등, 형광등 또는 할로겐등 (LED등은 에너지소모가 낮고 스펙트럼을 조절하여 주류로 될수 있다.) 을 채용하여 실험수요에 따라 부동한 스펙트럼 (예를 들면 백색광, 홍색광, 남색광조합) 을 배치할수 있으며 식물의 부동한 생장단계의 빛주기수요에 적합하다.조명 조절 모듈은 컨트롤러를 통해 광원의 켜기/끄기 시간, 점등 수량 또는 출력을 제어하여 조명 강도 (일반 범위는 0-30000lx) 와 조명 주기의 정확한 조절을 실현한다. 예를 들어 주야로 교체되는 광암 순환을 시뮬레이션하거나 다단식 변강도 광조 순서를 설정한다.일부 설비는 또한 빛의 균일성 최적화 설계를 갖추고 있으며, 램프 배치와 반사판 구조를 통해 상자 내의 서로 다른 지역의 빛의 강도가 일치하도록 보장하여 실험 샘플의 생장 차이를 피한다.
온도 제어 시스템
온도 제어 시스템은 가열 장치, 냉각 장치 및 온도 균형 모듈을 포함하여 상자 내의 온도 안정을 유지하는 데 사용됩니다.가열 단위는 대부분 스테인리스강 전기 가열관을 사용하는데, 상자 내 온도가 설정치보다 낮을 때 컨트롤러가 가열관을 가동하여 열전도와 공기 순환을 통해 상자 내 온도를 높인다;냉각 유닛은 압축식 냉각 원리에 기초하여 압축기, 응축기, 증발기 등으로 구성되며, 온도가 설정치보다 높을 때 압축기 가동은 상자 안의 열을 상자 밖으로 옮겨 온도를 낮춘다;온도 균형 모듈은 PID (비례 적분 미분) 온도 제어 알고리즘을 통해 가열과 냉방의 작동 시간과 출력을 정확하게 제어하여 온도에 큰 파동이 생기지 않도록 하며, 다수의 스마트 모델의 온도 제어 정밀도는 ± 0.5 ℃ 에 달하고, 온도 범위는 -10 ℃ 에서 60 ℃ 를 커버하여 저온, 상온, 고온 등 서로 다른 실험 작업 상황을 만족시킬 수 있다.
순환 시스템
순환 시스템은 공기 순환과 습도 순환 (옵션) 을 포함하여 상자 내 환경의 균일성과 안정성을 보장한다.공기 순환은 내장 송풍기에 의해 실현되며, 송풍기 구동 상자 내의 공기는 가열/냉방 단위, 풍도와 균류판을 거쳐 강제 대류를 형성하여 상자 내 각 구역의 온도, 조명 (간접 작용) 이 균일하게 분포되도록 하고, 국부 온도/광차가 실험 샘플에 너무 큰 영향을 미치는 것을 방지한다;습도순환시스템은 내장된 가습기와 제습기 (또는 통풍제습) 를 통해 실현된다. 가습기는 대부분 초음파안개화 또는 전극가습방식으로 공기습도를 제고한다. 제습기는 응축이나 분자체흡착을 통해 습도를 낮추고 습도센서의 피드백과 결부하여 상자내의 습도를 30~95% RH의 범위로 통제하여 미생물배양, 식물새싹의 생장 등 습도에 대한 가혹한 요구를 만족시킨다.
보조 보장 시스템
설비의 안전운행과 실험견본이 손상되지 않도록 하기 위하여 지능조명배양함은 여러가지 보호메커니즘을 갖추었다.초온 보호 장치는 상자 내 온도가 안전 임계값을 초과할 때 자동으로 가열/냉방 전원을 차단하고 경보를 울린다;과부하 보호는 전류가 너무 커서 회로가 소실되는 것을 방지할 수 있다;문체 안전 잠금과 단전 기억 기능, 전자는 실험 과정 중 문체가 잘못 열려 환경이 통제력을 잃는 것을 피하고, 후자는 단전 회복 후 자동으로 이전의 운행 프로그램을 지속하여 실험의 연속성을 보장할 수 있다;일부 모델에는 자외선 살균 모듈이 설치돼 실험 전후 상자 안을 멸균해 잡균 오염 위험을 줄일 수 있다.
전체적으로 스마트 조명 배양함은"센서 수집-컨트롤러 분석-실행기 조절-재피드백 교정"의 폐쇄 루프 프로세스를 통해 조명, 온도, 습도 등 핵심 환경 인자를 사전 설정 범위 내에서 제어하여 생물, 농업, 환경 등 분야의 실험 연구에 안정적이고 반복 가능한 인공 시뮬레이션 환경을 제공한다.