Приборы оценки энергоэффективности потока оптического излучения в условиях светокультуры
В ходе разработки использован метод определения спектральной плотности энергетической яркости источников света (или светодиодных модулей) стандартными методами с использованием ламп с известной цветовой температурой. В его основе лежит определение плотности фотосинтетического потока фотонов на поверхности. Для измерения лучистой энергии используется распространённая оценка числа фотонов.
В мировой практике было принято соглашение, которое позволяет нам определить и измерить ФАР облучённость (PAR) как падающий квантовый поток в диапазоне от 400 до 700 нм без привлечения каких-либо экспериментальных реакцию растений. Переход на использование инновационных облучателей (в том числе и на основе светодиодов) упрощает моделирование изменения спектрального распределения энергетической плотности облученности естественного света в течение суток. Физико-химические законы воздействия света, находящиеся в основе светокультуры растений, позволяют экологически чистым способом задавать и регулировать скорости фотосинтетических процессов, влиять на скорости круговоротных процессов в системе жизнеобеспечения.
Основные технические данные и характеристики
| Диапазон измерений полной облучённости | 100 ÷ 200 000 мВт/м² (градуировка по источнику типа А) |
| Спектральный диапазон, нм | 400 ÷ 790 |
| Основная относительная погрешность измерений облученности | ± 10,0 % |
| Приёмник | Полихроматор, 128-пиксельная линейка кремниевых фотоэлементов |
| Количество точек опроса | 118 |
| Шаг сканирования, нм | 3,33 |
| Ширина спектральной полосы (FWHM), нм | 10,0 |
| Точность измерения длины волны, нм | ± 1,5 (замеряемый источник должен быть источником стабильного света) |
| Диапазон времени интеграции (проведения замера), мс | 16 ÷ 4096 |
| Режим измерений | Непрерывный/Пауза |
Закончены работы по дополнению конструкции косинусным корректором-ослабителем, обеспечивающим сбор исследуемого излучения из телесного угла в 2¶ стерадиан. Новая версия прошивки позволяет на стадии включения прибора выбрать режим "Измерения с ослабителем" и получить реальные данные. По просьбам пользователей добавили на ЖКИ прибора дополнительный экран с выводом квантовой эффективности PPFD в [мкмоль/с/м²] в четырех зонах B/G/R/IR, для оперативного контроля параметров засветки светокультуры в полевых условиях без подключения к ПК.
Сводная таблица рабочих экранов LCD прибора Пример протокола сброса данных, сохраненного в текстовом формате
Модернизировано внешне ПО, которое по протоколу полностью совместимо с приборами со старой прошивкой. Незначительные дополнения для захвата окна (PrtScr) и ввода данных об объекте и условиях измерения (название фитолампы и дистанция до неё).
Спектрофотометр ''ТКА-Спектр''(ФАР) является прямо отчётным устройством с выводом зональных значений облучённости на дисплее в мВт/м2. В связи с постоянной работой над улучшением качества изделия, конструктивные особенности изделия могут быть изменены и не соответствовать видео и фотографиям на сайте.
Программное обеспечение (ПО) разделено на две части. Метрологически значимая часть ПО устанавливается изготовителем непосредственно в ППЗУ микроконтроллера управления прибором. Интерфейсная часть ПО Спектрорадиометр (ФАР) запускается на ПК и служит для отображения принимаемых данных как в табличном, так и в графическом виде, сохранения результатов измерений, позволяет дополнительно перевести как зональные, так и общийPPFD в µmol/s/m².
Примеры измерения реальных фитосветильников, на графиках представлено относительное спектральное распределения энергетической освещенности в плоскости входного окна полихроматора:
версия ПО 2.3.6 версия ПО 4.0
Измеренные значения отображаются на экране и могут быть переданы в книгу Microsoft Excel. Данная возможность позволит повысить точность измерений без использования дополнительных средств измерения, только за счёт повышения требований к квалификации операторов. Использование для вычислений книги Excel, а не создание специализированной программы на языке высокого уровня может способствовать широкому распространению методики.
Литература по теме: Карпов, В.Н. Энергосбережение в оптических электротехнологиях АПК. Прикладная теория и частные методики /В.Н.Карпов, С.А.Ракутько. – СПб.: СПбГАУ, 2009. – 100 с.- ISBN 978-5-85983-006-8 (электронная версия размещена на сайте http://window.edu.ru).
Электрические данные
Требования безопасности — по ГОСТ Р 52319-2005.
Дисплей: жидкокристаллический LCD – 2 строки по 16 символов.
Видимая площадь (WxH) (62.5 х 16.1) мм. Размер символа (WxH) (2.78 х 4.89) мм.
Способ подсветки: светодиодная.
Обмен данными. Стандарт: USB 1.1 (виртуальный СОМ-порт).
Протокол: Оригинальный открытый цифровой протокол
Питание: NiMH аккумуляторная батарея 6HR61 8,4 В, 170 ÷ 250 мАч.
Зарядное устройство: сетевой адаптер АС-220-Si-24-0,5. Выходное напряжение: 24 В, стаб. Макс. ток 500 мА.
Интеллектуальный режим со светодиодной индикацией этапов зарядки.
Механические данные
Температура хранения +5…40°C (в сухом состоянии)
Масса прибора с источником питания, кг, не более 2,0
Соединительные кабели 12 жильный в экране, 1,2 м (L)
Степень защиты IP 40
Габаритные размеры: БОС 165(L)x85(B)x35(H) мм; ОЭБ 240(L)х72(B)х65(H) мм; БП 75(L)x46(B)х70(H) мм.
На нижней стороне ОЭБ расположена фотометрическая гайка (резьба на 1/4 дюйма) для крепления на штативе.
Комплектация:
- Спектрофотометр ''ТКА-Спектр''(ФАР)
- NiMH аккумуляторная батарея (типоразмер «Крона», 6F22)
- Блок питания AC-220-Si для зарядки аккумуляторной батареи
- Кабель связи с ПК (USB A-B)
- Диск с программным обеспечением
- Руководство по эксплуатации
- Паспорт
- Сумка для прибора
- Транспортная тара
В отличие от глаз человека, восприимчивость растений на свет охватывает значительно более широкую часть спектра. В результате, раньше применяемая единица люкс или люмены/м2 не описывала надлежащим способ производительность ламп, связанную с максимальной скоростью фотосинтеза растений. Кроме зеленого красителя листьев или хлорофилла, лист также содержит в себе разные пигменты, которые абсорбируют дифференцированную длину световой волны. Это означает, что лист обладает возможностью абсорбции света с широким спектром. Свет состоит из фотонов с отличающейся длиной волн и практически можно заметить, что количество энергии на фотон и число фотонов на единицу энергии варьируется от длины волны.
Относительная спектральная эффективность фотосинтеза
Для количественного перехода от единиц энергетической мощности к единицам светимой мощности используем стандартное выражение (см. "Светотехнические измерения" М.Г. Козлов, К.А. Томский):
Фотосинтетическая активная радиация расчитывается по формуле:
После вычисления интеграла делаем пересчёт количество фотонов в молях:
Прибор хорошо себя зарекомендовал при исследованиях светодиодных тепличных фотоламп и их аналогов из Китая. Роль сверхярких светодиодов в искуственной досветке растений трудно переоценить. Именно спектральный состав и показатель PPFD — определяет как эффективно работает для растения та или иная лампа и на сколько хорошо (быстро) будет происходить рост. В сравнении двух типов источников света — натриевых ламп и светодиодных светильников — сравнение велось по следующим параметрам: эффективности использования спектра источника, соотношение PPF к мощности потребления (W, Вт), и составу спектра. Полученных знаний достаточно, чтобы определиться с точкой подвеса светильника и их количеством. И не забываем: значение суммарной облучённости, необходимой для успешного роста, зависит от выращиваемой культуры. Растения, требующие много света, например розы и томаты, могут эффективно использовать сильную суммарную облучённость. Светочувствительные растения не могут выдержать избыток дневной облучённости. По этой причине эти растения необходимо защищать от прямого солнечного света, чтобы предотвратить их деформацию и повреждения. Дополнительное освещение рекомендуется периодически выключать, создавая своеобразный день-ночь цикл. Обеспечивайте светокультурам оптимальные условия развития и они порадуют вас отличным вкусом!
Руководство по эксплуатации ''ТКА-Спектр''(ФАР) (*.pdf)
Драйвера виртуального COM-порта (*.exe)
Установка USB драйвера (*.pdf)
Спектрорадиометр вер. 2.3.4 (*.zip)
Английская версия Spectroradiometer v.2.3.4 (*.zip)
Спектрофотометр вер. 4.0 (*.zip)
Английская версия Spectrofotometer v.4.0 (*.zip)
Вы можете заказать и купить Спектрофотометр ''ТКА-Спектр''(ФАР) на сайте производителя приборов НТП "ТКА" по доступной цене. Спектрофотометр ''ТКА-Спектр''(ФАР): описание, фото, характеристики, отзывы покупателей, инструкция и дополнительные принадлежности.
Предприятие оставляет за собой право вносить изменения в разработку без предварительного уведомления. В связи с постоянной работой над улучшением качества изделия, конструктивные особенности изделия могут быть изменены и не соответствовать видео и фотографиям на сайте.
