النموذج الأولي لمصابيح نباتية تكيفية على Arduino

ستخصص هذه المقالة لإنشاء مصباح LED نموذجي لإضاءة النباتات. بالطبع ، هذا ليس مجرد مصباح ، وإلا لماذا تكتب عنه في geektimes؟ يتم التحكم في phytolamp باستخدام جهاز تحكم Arduino ولديه مستشعر ضوء مدمج (للتحكم في السطوع التكيفي) ، ومحرك LED للتحكم في السطوع باستخدام PWM ، ووحدة راديو 433 ميجا هرتز وبالطبع بلوتوث (لأن كل شيء يصبح أكثر برودة معه ...) للتحكم من هاتفك من تطبيق Android مطور. سوف أتطرق أيضًا إلى مسألة تركيب مصابيح LED المناسبة وإمدادات الطاقة وكيف أنها أظهرت نفسها خلال 6 أشهر من التشغيل. منذ بداية الفكرة ، كنت مهتمًا بمسألة إنشاء إنتاج صغير ، ولكن أكثر من ذلك أدناه.

الآن في كثير من الأحيان في نوافذ موسكو المسائية ، يمكنك رؤية وهج أرجواني ، والذي يمكن أن يعني شيئين ، إما أن مالك الشقة هو البستاني المتحمس أو البستاني المتنامي. يتم توفير هذا التوهج البنفسجي بواسطة مصابيح LED خاصة تستخدم لإضاءة النباتات (عندما لا يكون هناك ما يكفي من الضوء الطبيعي).

جاء ، رأى ، آلي

يتراوح نطاق امتصاص الضوء في المصانع الأعلى من 350 إلى 900 نانومتر. تتطلب عملية النمو أن يكون للنباتات تركيبة طيفية مختلفة للضوء ، ولكن هناك نطاقان تستخدمهما النباتات. 440-470 نانومتر ضوء ترى العين بأنها زرقاء. يؤثر على النظام الخضري المسؤول عن نمو الكتلة الخضراء والأوراق والبراعم. وضوء أحمر 630-670 نانومتر ، يؤثر على النظام التوليدي للنباتات. الإزهار ، نضج الثمار والبذور. بهذا نختتم رحلة الأحياء الخاصة بنا وننتقل إلى الجزء الأكثر إثارة للاهتمام.

الغرض من إنشاء phytolamp هو التعرض الأكثر فعالية للنبات مع الضوء في حدود 440 - 470 نانومتر و 630 - 670 نانومتر. هذا المزيج من اللون الأزرق والأحمر هو الذي يعطي الضوء البنفسجي. لهذا الغرض ، تم اختيار مصابيح LED كاملة الطيف بقوة 1 وات و 3 وات. يتم عرض التكوين الطيفي في الشكل أدناه. (رسم تخطيطي من موقع الشركة المصنعة لمصابيح LED).

أيضًا ، للإضاءة ، يمكن استخدام مصابيح LED 5050 و 5630 و 5730 ، ولكن كفاءتها الضوئية أقل بسبب استخدام المقاوم المحدد في الدائرة. أيضا ، يتم تسخين هذه الخطوط أكثر من ذلك بكثير. أظهر 1 W phyto-LEDs من Aliexpress أفضل النتائج (من حيث التدفئة والضوء Lm) ، على الرغم من استخدام 3W في النموذج الأولي.

إذن ما الذي يمكن للشخص الذي يحمل شهادة هندسة ووقت فراغ كافٍ أن يقدمه للبستانيين؟

يتم تثبيت وحدة تحكم Arduino nano داخل العلبة على لوحة محفورة.

إذا لفترة وجيزة ، تتحكم وحدة التحكم في سطوع المصابيح التي تتلقى معلومات حول الإضاءة من مقاوم ضوئي مركب على مبيت المصباح.



وبالتالي ، يتم تحقيق السطوع التكيفي للمصباح. المظاهرة على الفيديو.

/ * يمكن تخطي فقرة التفاصيل الفنية

يتم تشغيل الدائرة بأكملها بواسطة مصدر طاقة 24 فولت. يتم تثبيت الصمامات 1 A على جانب 220 فولت ، ويتم تزويد الطاقة إلى مصابيح LED من خلال برنامج تشغيل LDD-700H بتيار خرج 700 مللي أمبير ومدخلات تعتيم تدعم PWM. تبلغ قوة المصباح 18 واط ، يوفر مصباح phytolamp إضاءة 3000 lx على مسافة 20 سم ، وتجدر الإشارة إلى أنه يتم توفير الطاقة إلى وحدة التحكم من خلال منظم الجهد L7809C ، مما يقلل الجهد من 24 فولت من مصدر الطاقة إلى 9 فولت مقبول لإدخال Vin لوحدة التحكم. في ربط مثبت الجهد ، يوجد مكثفان بقيم اسمية تبلغ 0.33 درجة فهرنهايت عند المدخلات و 0.1 درجة فهرنهايت عند الإخراج ، ويتم ذلك لتصفية تصاعد الجهد ويسمح بتقليل تسخين المثبت. تم تصميم المقاومات R3 = 1k R ​​، R4 = 2k the عند مدخل وحدة Rx Bluetooth لتقليل الجهد إلى 3.3 فولت. المقاوم R1 = 10 kΩ مع المقاوم الضوئي هو مقسم جهد ويسمح لك بقياس التغير في الجهد (أو بالأحرى المقاومة) على المقاوم الضوئي اعتمادًا على الإضاءة المحيطة. وأخيرًا ، يتم تثبيت المقاوم R2 = 100 أوم عند خرج 10 اردوينو لحمايته. يتحكم المخرج 10 في سطوع المصباح ويغلقه أيضًا عند تطبيق إمكانات صفر. * /

تم حفر لوحة لتجميع النموذج الأولي.



يتم تثبيت جهاز استقبال 433 ميجا هرتز في السكن للتحكم في المصباح من جهاز التحكم عن بعد (إذا لم يكن هناك هاتف في متناول اليد) وبالطبع فإن الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو تثبيت وحدة بلوتوث hc-05 في المصباح ، مما يسمح لك بالتحكم فيه باستخدام هاتف Android الخاص بك من تطبيق مكتوب.



في الوقت الحالي ، يمكنك ضبط 3 أوضاع تشغيل للمصباح:

• الدمج
• متوقف
• السطوع التكيفي بواسطة مقاوم ضوئي

للتحقق من نتائج التعرض ، أجريت عدة تجارب مع الشتلات.

في وعاء واحد ، تم إضاءة الشتلات في المساء لمدة 3 ساعات.

تلخيصًا للنتيجة المتوسطة ، يمكنني ملاحظة أن مصابيح LED 1W أظهرت نفسها بشكل أفضل (يتم الحصول على طيف الانبعاث المطلوب من خلال استخدام الفوسفور المطبق على العدسة). من مصباح 12 وات حصلت على إضاءة 4000 لوكس على مسافة 15 سم ، بالنسبة لـ 5630 LED (تجميع على خط LED أحمر وأزرق) بقوة 16 وات ، تم تحقيق 2000 لوكس فقط على مسافة 15 سم ، وأظهرت مصابيح LED 3W خصائص مماثلة. بالطبع ، يعتمد الكثير على جودة المصابيح.

في المستقبل ، كنت أرغب في إجراء تغيير في طيف الضوء وفقًا لبرامج محددة مسبقًا لمختلف النباتات في فترات مختلفة من حياتهم ، وكانت هناك أيضًا فكرة لإضافة الري التلقائي.

كما ذكرت ، كانت هناك فكرة إنشاء إنتاج صغير الحجم ، من وجهة نظر فنية ، تم العثور على موردي مصابيح LED ومصابيح ، ولكن لتجميع الأجهزة الكهربائية (التي تشمل المصابيح) ، هناك حاجة إلى شهادة المطابقة. والحصول على شهادة يعني وجود إنتاج يمكن لموظف حكومي فحصه. اتضح أن البيروقراطية أكثر تعقيدًا من الدوائر والبرمجة. لهذه الأسباب ، قررت إتاحة الفكرة للجمهور ، على الرغم من أنني لا أدعي أنها أصلية.

وفي النهاية ، الفيديو الموعود يوضح عمل الفيتامبولات. يمكنك رؤية رمز وحدة تحكم التطبيق على موقع الويب الخاص بي ، الرابط موجود في ملف التعريف.

تمت الإضافة 07/17/17

في التعليقات ، لاحظت سؤالًا حول تسخين مصابيح LED وتبريدها. السؤال مثير للاهتمام حقا ويستحق ذكره. أستخدم التبريد السلبي ، يتم لصق مصابيح LED إلى الغلاف المعدني للمصباح بغراء موصل للحرارة. اتضح أنه من الصعب جدًا موازنة قوة المصباح وتسخينه. بالنسبة لمصابيح LED 5630 ، تكون درجة الحرارة المحددة للتشغيل العادي 40 درجة مئوية (وفقًا للمصنعين). بالنسبة لمصابيح LED عالية الطاقة ، يبلغ هذا حوالي 60 درجة مئوية. بالنسبة لمصادر الطاقة ، لا يتم تسخين أكثر من 40 درجة مئوية. من خلال الأساليب التجريبية ، توصلت إلى مزيج مثالي من عدد المصابيح ، وحجم المصباح (سطح التشتت) وطريقة وضع المصابيح في المصباح. تم فحص درجة الحرارة باستخدام البيرومتر.