植物诱导与驱动系统

Cybertronica Research是德国斯图加特大学的研究中心，主要致力于先进机器人技术和环境科学及生物技术相关科研产品的研发。植物诱导与驱动系统基于CYBRES MU模块，旨在分析和监测植物对外界刺激的反应，主要测量植物 (包括作物、盆栽、草本、灌木、乔木、苔藓、藻类、真菌、霉菌) 的生理和电生理反应；也可用于酵母测量)。系统的主要测量:

1. 生物电势；

2. 不同频率下的组织电导率 (双通道)；

3. 组织反应频移 (双通道)

4. 叶片蒸腾作用 (单通道)；

5. 植物茎流；

6. 环境参数: 3D加速度计/磁力计，电磁功率计，空气温湿度，压力，光 (在外部传感器面板上，由set提供)；

7. 兼容的外部传感器: CO2，O2，土壤水分，离子选择电极和其他具有任何I2c接口的传感器。

 

• 双通道功能可实现高精度差分测量

实时数据可以记录在内部闪存中，可以通过USB电缆或蓝牙传输到PC，也可以将在线数据以网页的形式写入Internet。该系统是一个全自动系统，操作过程不需要用户干预。

• 植物诱导功能

工厂感应功能，即实时数据处理和决策来操作不同的驱动程序。此功能可用于植物的电刺激或光刺激 (红色/蓝色刺激)，优化浇水和照明模式，进行完全自主的实验以及使用生物混合系统开发基于复杂反馈的自适应场景。它具有内置的半导体继电器 (开关)，例如用于RGB LED或水泵，并且可以启动任何外部USB继电器。该系统通过反应、概率和稳态决策机制实现了嵌入式信号检测器、数字处理器和执行器之间的动态映射。植物传感器是CYBRES生物混合接口设备的一部分。

 

 

主要参数

电生理学

1.生物电势分辨率 (输入电流): 64nV (70pA)；

2.电刺激电位和组织电导率测量: ± 10mv-± 1B；

3.电刺激频率和组织电导率的测量: 8hz-0.3MHz (最大0.65MHz)；

生理学

4.叶片蒸腾作用 (构型II): 相对测量值单独校准；

5.阀杆流量 (配置III): 分别校准相对测量值；

6.附加内置传感器 (MU3.4)；

7.射频功率计 (芯片LT5534)50mhz-3ghz；

8.绝对大气压 (芯片BMP280)300-1100 hPa (分辨率0.01 hPa)；

9.3D加速度计/磁力计 (芯片LSM303D) 2-12高斯满量程；

额外的外部传感器

10.传感器面板I (芯片LM35)1上的空气/土壤温度0mV/C转换；

11.传感器面板I上的空气湿度 (芯片HIH-5031-001) 为23.5mV/%；

12.传感器面板I上的光传感器0-1000 Lux；

13.传感器面板II上的土壤水分分别校准；

14.传感器面板III上的CO2 / O2传感器 (外部模块)；

执行器

15.MOSFET最多有3个独立通道: 直流电流1A；

16.具有恒温器功能的MOSFET 2x (作为电流源): DC电流1A；

17.可编程开关3.3V:0.2A；

18.外部USB继电器 (最多128个继电器): 例如，24-330V至16A；

其他参数

19.测量间隔: 0.1秒-100秒；

20.内部闪存: 512mb；

21.带独立锂电池的时钟；

22.分析: FFT、FRA、频移、差分测量、线性回归、频谱和统计分析，以及其他数字处理器；

23.连接: I2C，USB (主通道)，蓝牙 (可选，集成)，WiFi/GSM (可选，外部)；

24.包装: EM保护套，铝包装95x70x24mm (IP65/66保护套可选)；

25.电源: USB，5V (可选: 太阳能电池，USB移动电源)。

 

基本配置

 

不同配置的工厂感应驱动系统:

1.低级版本: 用户可以测量所有电生理功能，并可以根据电反应记录，分析和执行植物驱动。有几种预先编程的行为，例如 “唱歌的植物” 或 “说话的植物”-将生物信号转换为音乐和语言。用户可以灵活地对响应和语音对话进行编程。植物对一个人的触摸和 “存在” 非常敏感。也许他们会认出您，并在您到达时 “表达喜悦”，该系统包括MU3.4模块，生物电势/组织电导率电极以及带有多个环境传感器的传感器面板。

2.扩展配置版本: 扩展系统可以配置为环境生物致病性的指标。他可以测量单个指标 (例如CO2和EM排放指标) 或 “复杂的生物致病性”-影响新陈代谢的不同参数 (例如地球生物学和宇宙生物学因素) 的组合。该系统大约需要一到两周的时间来适应植物，信号和其他类型的传感器。例如，绿色的led灯表示工厂的正常信号电平，黄色表示与正常值的偏差，红色表示信号传输错误。整个系统的主要目标是使人们在早期阶段就注意到生物的致病性。这种配置的工厂传感器不需要连接到笔记本电脑。系统套件包括: MU3.4模块、生物电势/组织电导率电极、叶片蒸腾传感器和具有多个环境传感器的集成板。

 

3.专业配置版本: 该设备可以访问所有获得的数据，并允许进行数学和统计分析。该模块在优化植物的生产函数，使用植物作为生物传感器 (包括弱信号，人类的心理和情感效应以及非常规的仪器检测器) 以及对植物的科学研究方面具有很大的作用。特别是，它可用于探索基于植物的蔬菜和生物杂交系统中的学习和适应过程。输送套件包括MU3.4模块、生物电势/组织电导率电极、叶片蒸腾传感器、茎汁液流量传感器和带有多个环境传感器的传感器面板。此版本中的可选电极包括用于树木/灌木的电极。在这种配置中，工厂传感器可以在没有外部PC连接的情况下运行。

 

 

应用案例

在专业应用中，该系统可用于研究植物的电反应，例如植物或生物传感器。用于基于植物对象的生物技术过程的生物杂交和机器人系统。使用提供的脚本语言可以轻松实现其他数据分析和执行算法。

植物电生理测量系统是一种基于CYBREISEIS的光谱仪，旨在分析和监测植物对外部刺激的电生理反应。该系统可用于测量不同频率下的生物电势以及组织电导率。此外，该系统还可用于提供作用于植物的外部光电刺激。

所有模块都有两个通道，从而实现双通道或差分测量。实时数据 (标有时间) 可以记录在内部闪存中，可以传输到计算机，也可以以html的形式写成在线数据表。为了提高测量的准确性，该系统在PCB级别上是热稳定的，并使用针电极或表面电极来接收工厂信号。RGB灯用于显示设备或用蓝色/红色光刺激植物。该系统是完全自主的，无需用户干预即可运行。

除电生理传感器外，该系统还配备了3D加速度计/磁力计、时钟、电磁功率计 (可选) 、温度/湿度/压力/光/二氧化碳 (可选) 和电压传感器，以监测长期实验中的环境条件。USB接口用于设备的数据传输和电源，数字线与电流分离。电生理模块是植物监测和植物感知系统的一部分，具有各种传感器，可以测量植物生理 (例如茎流，叶片蒸腾作用或光合作用水平) 和各种环境参数。具体参数如下:

1. 电源: USB，5V；

2. 内部闪存: 512mb；

3. 频移分析: FFT和FRA；

4. 测量间隔: 0.1秒-100秒；

5. 生物电势分辨率 (输入电流): 64nV (70pA)；

6. 电刺激电位和组织电导率测量: 10mv-1b；

7. 频率和组织电导率测量: 8 hz-0.3 mhz (最大0.65 mhz)；

图1。植物电生理反应的例子，电休克:电位 (上)，500hz频率下问题阻抗的虚部 (下)

该系统主要用于研究植物的生物电反应。作为植物或生物传感器，它是生物杂交和机器人系统中基于植物的生物技术过程。嵌入式算法支持S.N. Biotentid和V.A.Sokolova和组织电导率以及来自PLEASED (植物作为传感设备) 和Flora Robotica项目的方法。使用提供的脚本语言可以轻松实现其他用于数据分析的算法。

 

产地与厂家:德国 CyberTronica