Проекты

Разработка облучательной установки для повышения продуктивности процесса фотосинтеза

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная физика» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Моделирование, Биоинженерия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 444
Предметы: Физика, Биология
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 18−20 апреля 2019 года

Цель

Определение оптимального спектрального состава и освещённости, обеспечивающих дружную всхожесть и начальный рост образцовых культур, создание прототипа малобюджетной облучательной установки для широкого использования.

Задачи

  1. Изучение особенностей процесса фотосинтеза.
  2. Рассмотрение спектров различных типов ламп и светодиодов.
  3. Разработка и создание прототипа облучательной установки.

Описание

В ходе теоретического исследования было проанализировано влияние спектрального состава и типа спектра излучения на полноценное развитие растений и подобрано оптимальное соотношение интенсивностей различных спектральных интервалов. Аналогичным образом была выбрана оптимальная интенсивность, подходящая для выращивания большинства зелёных растений. Были рассмотрены спектры наиболее часто используемых в быту ламп и подобраны светодиодные источники излучения, которые благодаря узкому спектральному диапазону и возможности лёгкого изменения интенсивности идеально подходят под заявленные требования.

Для диагностики разрабатываемого осветительного модуля были выбраны монохроматор-спектрограф и люксметр.

В ходе работы были разработаны два модуля. Первый был признан неподходящим из-за неравномерности засветки и малой мощности. Было решено использовать светодиод RGB, который позволил добиться равномерности в освещённости и существенно повысил её мощность. После чего, благодаря плате Arduino, модуль был дополнен системой включения/выключения и автоматической досветки.

Результат

  1. Проанализированы механизмы фотосинтеза и влияющие на него процессы.
  2. Изучены спектры различных типов ламп и современных светодиодов с выявлением их особенностей.
  3. В соответствии с полученными результатами подобрана комбинация светодиодов для облучения растений.
  4. Создан прототип светодиодного модуля с автоматической системой включения/выключения и досвечиванием растений в зависимости от падающего света.

Оснащение и оборудование

  1. Платформа Arduino
  2. Светодиоды
  3. Люксметр «ТКА-ПКМ»

Перспективы использования результатов работы

Планируется набрать статистику по выращиванию с помощью модуля некоторых видов растений, а также добавить систему диагностики, позволяющую следить за параметрами, которые не менее важны для полноценного выращивания растений, – поливом, температурой и влажностью.

Сотрудничество с вузом при создании работы

РУДН