WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 18 |

Повышение эффективности облучения меристемных растений с использованием светодиодных установок

-- [ Страница 13 ] --

3.4 Разработка светодиодной системы облучения для Полезная модель относится к светотехнике, в частности к способам искусственного облучения меристемных растений.

Известен облучатель для растениеводства, содержащий корпус, матрицу светодиодов, максимумы излучения которых лежат в области спектра 450-480 нм и 660-690 нм, блок управления рабочими токами светодиодов с синим и красным цветом свечения, причем матрица содержит светодиоды с углом излучения не превышающим 30° (патент на полезную модель РФ №59206, Бюл. 34 от 10.12.2006) [107].

Недостатками известной полезной модели являются недостаточная равномерность облучения и влияние внешней температуры на процесс выращивания растений.

Известен также универсальный светодиодный осветитель с микропроцессорным управлением, который содержит плафон с источниками света, состоящий из групп светодиодов с различными спектрами излучения, микропроцессорную систему управления и коммутатор групп светодиодов, датчик освещенности и блок электрического питания, причем плафон шарнирно установлен на держателе, а корпус и держатель прикреплены к подставке, расположенной на освещаемой поверхности (патент на полезную модель РФ №39183 от 20.07.2004) [109].

Недостатками данной полезной модели являются недостаточная равномерность освещения растений и влияние внешней температуры на процесс выращивания растений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является светодиодная система освещения растений (варианты). Светодиодная система освещения растений, в первом варианте на основе красных, синих, зеленых и ультрафиолетовых светодиодов и блока управления с отдельными выходами регулирования уровня излучения светодиодов каждого спектра отдельно в зависимости от этапа развития и вида растений, содержит светодиоды белого спектра. В другом варианте система освещения растений на основе светодиодов и блока управления уровнем освещенности и выдержки в зависимости от этапа развития и вида растений, содержит светодиоды белого спектра и дополнительные ультрафиолетовые светодиоды, в котором мощность излучения ультрафиолетовых светодиодов составляет 5…15% от белых, причем белые и ультрафиолетовые светодиоды работают или одновременно, или поочередно с разными промежутками времени. В третьем варианте светодиодная система освещения растений на основе светодиодов и блока управления уровнем освещенности и выдержки в зависимости от этапа развития и вида растений, в качестве источника света содержит светодиоды белого спектра (патент на полезную модель РФ №107020 от 10.08.2011) [108].

Недостатками известного технического решения являются недостаточная равномерность облучения растений и влияние внешней температуры на процесс выращивания растений.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение урожайности за счет более равномерного облучения растений, создание и поддержание необходимой температуры в процессе роста и развития растений.

В результате использования предлагаемой системы облучения повышается эффективность роста и развития растений за счет более равномерного облучения растений и стабилизации температуры в процессе их роста. Вышеуказанный технический результат достигается тем, что система облучения имеет датчик температуры, соединенный с блоком управления. Наличие дополнительных экранов в светодиодной системе облучения дает возможность более равномерного облучения растений, например, при расположении их на стеллажах. Применение в системе облучения светодиодов красного, синего и белого спектров ускоряет рост меристемных растений.

Светодиодная система для облучения меристемных растений представлена на рисунке 3.9.

Система содержит светодиоды 1 синего, красного и белого спектра излучения, установленные, например, в светильнике, управляющий блок питания 2, напряжение с которого подается на излучающие светодиоды 1, отражающие экраны 3, расположенные вдоль ряда выращиваемых растений, с возможностью изменения их угла наклона, например, за счет шарнирного соединения, датчик температуры 4, установленный в зоне выращивания растений, регулятор температуры 5, выход которого подключен к нагревательным элементам 6, расположенным на отражающих экранах, пробирки с растениями 7.

В макете светодиодной системы для облучения меристемных растений использованы пленочные нагревательные элементы марки Ondolia, а в качестве терморегулятора использован терморегулятор ТРМ201.

Предлагаемая система облучения меристемных растений работает следующим образом.

От управляющего блока питания 2 напряжение подается к светодиодам различных спектров излучения, а именно красного, синего, белого спектра, которые облучают растения. Интенсивность излучения и соотношение спектров излучения красного, синего и белого цветов в системе задаются управляющим блоком питания 2. Часть светового потока от светодиодов 1, отражаясь от поверхности отражающих экранов 3, дополнительно облучает поверхность растений 7 в заданном спектре излучения. Для оптимизации интенсивности облучения различных видов растений можно изменять угол наклона отражающих экранов, например за счет шарнирного механизма. Сигнал с датчика температуры 4, расположенного в зоне расположения выращиваемых растений, поступает на регулятор температуры 5, который вырабатывает управляющее воздействие на нагревательные элементы 6, расположенные на отражающих экранах 3, поддерживая тем самым заданную температуру в зоне выращивания растений.

Таким образом, за счет более равномерного облучения выращиваемых меристемных растений и поддержания в зоне выращивания растений постоянной температуры обеспечивается повышенный уровень их развития.



Рисунок 3.9 Светодиодная система для меристемных растений Таким образом, за счет более равномерного облучения выращиваемых меристемных растений и поддержания в зоне выращивания растений постоянной температуры обеспечивается повышенный уровень их развития.

3.5 Обоснование предлагаемой методики облучения для Для правильного использования искусственного излучения, прежде всего надо знать требования растений к оптическому излучению и как они удовлетворяются в разное время года в естественных условиях. Нормальный рост, форми рование, цветение и плодоношение растений связаны с оптическим излучением определенного спектрального состава, достаточными величинами облученности и продолжительностью в течение суток.

Солнечное излучение (радиация), попадающее на землю, состоит из электромагнитных колебаний с разной длиной волны (рисунок 3.10).

Рисунок 3.10 Характеристика спектра электромагнитных колебаний Соотношение отдельных участков спектра в солнечном излучении в сильной степени зависит от высоты солнца над горизонтом. Из данных таблицы видно, что по мере увеличения высоты солнца увеличивается доля видимого и ультрафиолетового излучения.

Начиная с 50°, т. е. с той высоты, которая наблюдается в летнее время в средней полосе России, соотношение физиологически активного и инфракрасного излучения составляет примерно 1:1.

Таблица 3. 2 Спектральный состав солнечного излучения при различной высоте солнца над горизонтом Наиболее важную роль в жизни растений играет видимая часть солнечного излучения, которая воспринимается человеческим глазом как свет. Как было сказано выше, ее часто называют (ФАР), так как многие физиологические процессы в растениях не могут проходить без видимого излучения – света. Лишь на свету растения нормально растут, цветут и плодоносят. Только на свету в зеленых листьях совершается важнейший физиологический процесс – фотосинтез. Кроме того, он оказывает значительное регуляторное и формообразовательное влияние на растения [24].

Современные достижения биологических наук значительно изменили наши представления о влиянии оптического излучения на процессы, происходящие в растении. Так, исследования последних лет показали, что помимо видимой части спектра интенсивность многих физиологических процессов, внутренняя структура растительной клетки и, наконец, формирование всего растения, а тем самым и урожай, в значительной степени определяются как длинным ультрафиолетовым (300 …400 нм), так и коротким инфракрасным излучением (780…1100 нм). Хотя эти участки излучения изучены еще не так детально, как видимое, тем не менее уже сейчас можно привести ряд примеров их активного воздействия на растительные организмы [56].

Если коротковолновое ультрафиолетовое излучение (до 300 нм) вызывает денатурацию белков и быструю гибель растений, то длинноволновое (300… нм) в умеренных дозах стимулирует процессы обмена веществ и способствует росту растений. Поэтому при дополнительном облучении растениям, видимо, необходимо давать небольшие дозы длинного УФ-излучения (ДУФ) [27].

Ближнее ИК-излучение также оказывает сильное формирующее действие на растения, которое проявляется главным образом в растяжении осевых органов (стебель, подсемядольное колено). Не все растения одинаково реагируют на длинноволновое излучение (700…1100 нм): одни слабо (томаты), другие сильно (огурцы), что мешает их выращиванию в теплицах [34].

В естественных условиях физиологически активное излучение содержится в прямой и рассеянной радиации солнца (рисунок 3.11).

Рисунок 3.11 Спектр прямого(1) и рассеянного излучения (2) Прямой солнечной радиацией называется та часть солнечного излучения, которая доходит до поверхности земли в виде параллельных лучей, идущих непосредственно от солнца. Рассеянной называется та радиация, которая попадает на землю после отражения и рассеивания ее молекулами газов воздуха, пылинками, капельками воды и кристаллами льда, находящимися в атмосфере.

В практике выращивания растений необходимо знать суммарную радиацию, включающую оба вида солнечной радиации.

До восхода солнца на растения попадает только рассеянная радиация. Затем, по мере увеличения высоты стояния солнца над горизонтом, доля прямой радиации относительно возрастает, а доля рассеянной – быстро уменьшается.

Рассеянная радиация имеет большое значение в жизни растений. Число часов, когда прямое солнечное излучение попадает на листья, значительно меньше общей продолжительности светлого периода суток. Кроме того, прямая радиация используется лишь частью листьев (к листьям, находящимся в тени и в глубине кроны, прямая радиация не доходит). Для растений более благоприятен спектральный состав рассеянного излучения, около 50…60% которого составляет физиологически активное излучение. В прямых лучах солнца при высоте его над горизонтом от 30° до 70° физиологически активное излучение составляет около 35…40% [23].

Спектральный состав солнечного излучения, прежде всего зависит от высоты стояния солнца над горизонтом (таблица 3.3 и рисунок 3.12).. Когда солнце находится низко (летом в начале и конце дня, а зимой весь день), в его излучении преобладает инфракрасное и красное. Синее, фиолетовое и ультрафиолетовое излучения почти отсутствуют. Летом, в полдень, когда солнце на широте Москвы поднимается над горизонтом почти до 60°, в его излучении наряду с желтым и красным имеется значительное количество синего, фиолетового и ультрафиолетового.



Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 18 |
 


Похожие материалы:

« Нигматулин Ильдар Дагиевич ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ, ОСНАЩЕННЫХ ГАЗОБАЛЛОННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Володин В.В. Саратов – 2014 2 Содержание СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1 1.1 Системы ...»

« Кожевников Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И НЕФТЕХОЗЯЙСТВ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание степени кандидата технических наук научный руководитель: д.т.н., профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Стребков Д.С. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение ………………………………………………………………………………………. 6 Актуальность ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.