Хилый Укроп и рукотворное солнце

в 9:05, , рубрики: arduino, автоматика, Биотехнологии, контроллер, освещение, растения, светодиоды, электроника, Электроника для начинающих, метки: , , , , , ,

Дорогие читатели “Хабра”, в этот замечательный пятничный день я хотел бы поделиться с вами опытом по выращиванию зелени, при искусственном светодиодном освещении под управлением Arduino (Craftduino). От статьи не стоит ждать технических откровений, потому что электронщик из меня отвратительный, да и делалось все в спешке, но под катом обещаю пару жутких фотографий и как итог сравнение петрушки выращенной зимой на подоконнике и той, что выросла под светодиодами. Если у вас нет обостренного чувства перфекционизма в вопросах конструирования электроники, то милости прошу под кат…

ВНИМАНИЕ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ ПРИЧИНАМ ЗАЛИТЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА habrastorage.org. смогу только когда доберусь до нормального интернета, временно залью изображение на другой хостинг прошу палками не бить и камнями не забрасывать.

«Ты помнишь как все начиналось…»

А началось все с желания удовлетворить научное любопытство, и проверить смогу ли я замахнуться на замысел творца и вырастить растение не хуже, чем под лучами светила нашего небесного.
Для этого было куплено несколько упаковок «петрушки кучерявой» от производителя Happy Plant, растения были из одной партии как заверял меня продавец, следовательно при более ли менее одинаковой температуре в комнате и схожем режиме полива, можно было рассматривать освещение как основной фактор различающий 2 посаженных образца.

В декабре на солнечный и теплый подоконник был посажен образец №1 который тихо мирно рос себе без дополнительного досвечивания, образец успешно вырос средние параметры освещенности были записаны процесс роста запротоколирован.
И пришло время сажать второй образец, который должен был вырасти исключительно в условиях искусственного освещения, со смещенными циркадными ритмами (растение освещалось ночью, а утром находилось в темноте)

«Мы рождены чтоб сказку сделать былью!»

Ввиду моей практически полной некомпетентности в электронике было принято следующее решение. Взять Arduino, взять макетную плату, натыкать в нее светодиодов типа «пиранья», установить микросхему часов реального времени, собрать все это, растение запихнуть в коробку из под сока и накрыть сверху макетной с лампочками.
Сказано – сделано, но для начало необходимо было прикинуть, сколько диодов необходимо и как это все будет работать.
Первым критерием было мое нежелание усложнять схему, транзисторными ключами и питать светодиоды прямо от портов Arduino, Из расчета 1 «Пиранья» на 1 порт.
Вторым критерием было желание не просто освещать растение, а с имитировать смену времени суток.
Третьим критерием была необходимость соответствия освещенности при искусственном и естественном освещении.
В итоге было принято условно симулировать следующие режимы времени суток:

1 рассвет/сумерки 2100
2 утро/вечер 3600
3 около полудня 5200
4 солнце в зените 6500

Цветовая температура была прикинута на глазок на основании данных гуляющих в интернете.

Чтобы посмотреть насколько освещение будет соответствовать этим режимам было проведено моделирование. В первом приближении в качестве кривой естественного освещения была принята модель АЧТ. График искусственного освещения строился на основе даташитов на светодиоды, излучение светодиода рассматривалось, как Гаусова кривая, которые потом складывались между собой. В итоге получилсь вот такие графики.

image

Как видно из графиков, кривые мягко говоря, не соответствуют друг другу, но я решил сделать допущение, предположив что для фотосинтеза главное красный и синий цвет, а остальные не так важны, как покажет практика допущение сыграло со мной плохую шутку, но об этом позже.

«Я его слепила из того, что было»

По итогам моделирования было установлено точное количество светодиодов.
Был произведен процесс поскребания по сусекам, и найдены следующие светодиоды, (безусловно можно было придумать, что-то лучше но это то что у меня было под рукой.
наименование Количество шт.

  • BL-760RUWC, светодиод «пиранья» ультра-белый 160" 5000мКд — 4 шт.
  • BL-760RURC, светодиод «пиранья» ультра-красный 160" 1000мКд 660нМ — 2 шт.
  • BL-760RUBC, светодиод «пиранья» ультра-синий 160" 2000мКд 470нМ -1 шт.
  • BL-760RUEC, светодиод «пиранья» ультра-оранжевый 160" 1500мКд 630нМ — 2 шт.
  • BL-FL7660UVC, светодиод «пиранья» ультра-фиолетовый 75" 220мКд 405нМ — 1 шт.
  • АЛ102БМ, светодиод красный 30” 0.2 мКд 700 нМ — 4 шт.

Как видно из списка помимо пираньи есть еще светодиоды АЛ102БМ, они должны были симулировать дальний красный свет, который должен был сообщать растениям, что пришла ночь, но во первых светили они очень слабо, а во вторых длинна волны была короче необходимой примерно на 50 нм, но я решил что пусть будут, благо есть не просят.

В итоге все это «счастье было собрано»:

image
image
image
image
image

Как видно из последнего фото, растению было явно не скучно, у него была своя собственная дискотека :)

В процессе сборки я открыл для себя несколько прописных истин.
1) Не использовать витую пару для соединений чего-то длиннее чем перемычка.
2) Не использовать макетные платы для устройств срок эксплуатации которых составляет больше 1 дня
3) Не доверять собранной с учетом первых двух факторов электронике периодически её проверяя.
Так или иначе отступать было уже поздно и после нескольких пересборок схема смогла отработать назначенный ей срок в 20 дней.
Если кому-то интересно, то схема принципиально выглядит вот так
image

Сделать хотел грозу, А получил — козу.

Что же получилось в итоге? В итоге по окончании 20 дней было произведено сравнение растений.

image

На фотографии слева, растение, которое росло под естественным светом на подоконнике, справа то что росло в развеселой коробке из под сока.
Несложно заметить, что растение выращенное под естественным освещением, так и пышет здоровьем, а вот его собрату повезло значительно меньше. Всхожесть получилась меньше, рост медленнее к тому же растения выросли утонченными и вытянутыми. Чему виной служил неправильно подобранный свет, с избытком красного, еще возможно смещение биоритмов тоже могло негативно сказаться на росте. Тем не менее, растение выросло, и даже показало, что с помощью освещение можно управлять его морфологическими параметрами, а это тоже результат.
Отдельно хочу отметить, что в процессе проведения эксперимента ни одно растение не пострадала, хилая петрушка была переставлена на балкон и уже через пару дней начала бурно расти.
П.с Возможно вас могло немного смутить название статьи. Действительно: «почему статья называется хилый Укроп, хотя росла петрушка?» — спросите меня вы. Просто за время эксперимента эти кучерявые пошитые создания стали мне почти как дети и я дал им имена Укроп первый и соответственно второй. Любите природу друзья мои и хорошей вам пятницы.

Автор: BosonBeard

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля