16-kanałowy moduł LED do systemu wspomagającego rozwój roślin sterowany za pomocą Raspberry PI

• Autorzy: Feldzensztajn Mateusz , Pluciński Jerzy , Siedlecki Sebastian , Mazikowski Adam

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.07.39

Warianty tytułu

EN

16-channel programmable horticulture LED module controlled by Raspberry PI

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obecnie dużym zainteresowaniem cieszą się badania wpływu światła na rośliny. Opracowywane są nowe rozkłady widma światła, które wpływają na poprawę zarówno ilości plonów i jakości dokonywanych zbiorów. W celu uproszczenia wprowadzania zmian widma w procesach badawczych oraz w celu przyspieszenia i zrównoleglenia badań w tym zakresie został opracowany niedrogi programowalny moduł LED pozwalający sterować 16 niezależnymi stałoprądowymi kanałami. Niska cena proponowanego rozwiązania oraz jeden sterownik obsługujący do 12 modułów LED może przyczynić się do bardziej efektywnych poszukiwań optymalnego widma dla poszczególnych gatunków roślin.

EN

Nowadays, research on the horticulture light is receiving a lot of interest. Scientists are looking for the best light spectra and are developing new spectra to improve the quantity and quality of crops. To simplify the introduction of spectrum changes in research processes and to accelerate research in this area, an inexpensive programmable 16 channels LED module has been developed. The low price of the described solution and one controller supporting up to 12 modules may help in a more effective search for the optimal spectrum for individual plant species.

Słowa kluczowe

PL

promieniowanie w zakresie fotosyntetycznym; LED; sprzęt oświetleniowy; oświetlenie roślin

EN

photosynthetically active radiation; LED; lighting equipment; horticulture; plant illumination

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 7
• Strony: 215--219
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Feldzensztajn Mateusz

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, Katedra Metrologii i Optoelektroniki, ul. Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk
• NIVISS Leszek Łosin SP. J Kopernika 56, 81-411 Gdynia

• https://orcid.org/0000-0002-4085-1905

autor

Pluciński Jerzy

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, Katedra Metrologii i Optoelektroniki, ul. Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

• https://orcid.org/0000-0001-5166-8957

autor

Siedlecki Sebastian

• NIVISS Leszek Łosin SP. J Kopernika 56, 81- 411 Gdynia

autor

Mazikowski Adam

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, Katedra Metrologii i Optoelektroniki, ul. Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

• https://orcid.org/0000-0003-2075-3248+

Bibliografia

• [1] Race M., Tesco and Aldi limit sales of tomatoes, peppers and cucumbers, BBC News, https://www.bbc.com/news/business-64729317 (dostęp 07-03-2023)
• [2] Van Gerrewey T., Boon N., Geelen D., Vertical Farming: The Only Way Is Up?, Agronomy, 12 (2022), No. 1, 2
• [3] Kozai T., Niu G., Role of the plant factory with artificial lighting (PFAL) in urban areas, In Plant Factory, Academic Press, 2020, 7-34
• [4] Xufei Y., Dongliang S., Jingfa L., Changyong Y., Yajun D., Bo Y., Demonstration study on ground source heat pump heating system with solar thermal energy storage for greenhouse heating, J. Energy Storage, 54 (2022), 105298
• [5] Kleszcz J., Kmiecik P., Świerzawski J., Vegetable and Gardening Tower of Othmar Ruthner in the Voivodeship Park of Culture and Recreation in Chorzów—The First Example of Vertical Farming in Poland. Sustainability, 12 (2020), No. 13, 5378
• [6] Wai T. S., Chaichana C., Maruyama N., Energy cost analysis of growing strawberries in a controlled environment chamber, Energy Rep., 9 (2023), Supplement 1, 677-687
• [7] Alrajhi A.A., Abdulaziz S.A., Alhelal I.M., Rihan H.Z., Fuller M.P., Alsadon A.A., Ibrahim A.A., The Effect of LED Light Spectra on the Growth, Yield and Nutritional Value of Red and Green Lettuce (Lactuca sativa), Plants, 12 (2023), No. 3, 463
• [8] Rihan H.Z., Aljafer N., Jbara M., McCallum L., Lengger S., Fuller M.P., The Impact of LED Lighting Spectra in a Plant Factory on the Growth, Physiological Traits and Essential Oil Content of Lemon Balm (Melissa officinalis), Plants, 11 (2022), No. 3, 342
• [9] Rihan H.Z., Aldarkazali M., Mohamed S.J., McMulkin N.B., Jbara M.H. Fuller, M.P., A Novel New Light Recipe Significantly Increases the Growth and Yield of Sweet Basil (Ocimum basilicum) Grown in Plant Factory System, Agronomy, 10 (2020), No. 7, 934
• [10] Pennisi G., Pistillo A., Orsini F., Cellini A., Spinelli F., Nicola S., Fernandez J.A., Crepaldi, A., Gianquinto G., Marcelis L.F.M., Optimal light intensity for sustainable water and energy use in indoor cultivation of lettuce and basil under red and blue LEDs, Sci. Hortic., 272 (2020), 109508
• [11] Modarelli G.C., Paradiso R., Arena C., Pascale S.D., Labeke M.C.V., High Light Intensity from Blue-Red LEDs Enhance Photosynthetic Performance, Plant Growth, and Optical Properties of Red Lettuce in Controlled Environment, Horticulturae, 8 (2022), No. 2, 114
• [12] Cammarisano L., Donnison I.S., Robson P.R.H., The Effect of Red & Blue Rich LEDs vs Fluorescent Light on Lollo Rosso Lettuce Morphology and Physiology, Front. Plant Sci., 12 (2021), 603411
• [13] Shimizu H., Saito Y., Nakashima H., Miyasaka J., Ohdoi K., Light Environment Optimization for Lettuce Growth in Plant Factory, IFAC Proceedings Volumes, 44 (2011), No. 1, 605- 609
• [14] Furuyama S., Ishigami Y., Hikosaka S., Goto E, Effects of Blue/Red Ratio and Light Intensity on Photomorphogenesis and Photosynthesis of Red Leaf Lettuce, Acta Hortic., 1037 (2014), 317-322
• [15] Razzak Md. A., Asaduzzaman Md., Tanaka H., Asao T., Effects of supplementing green light to red and blue light on the growth and yield of lettuce in plant factories, Sci. Hortic., 305 (2022), 111429
• [16] Feldzensztajn M., Mazikowski A., Cegielski T. Analiza efektywności systemów oświetlania roślin na przykładzie uprawy bazylii, Przegląd Elektrotechniczny, 10 (2019), nr. 7, 225-229
• [17] Son K.-H., Oh M.-M., Leaf Shape, Growth, and Antioxidant Phenolic Compounds of Two Lettuce Cultivars Grown under Various Combinations of Blue and Red Light-emitting Diodes, HortScience, 48 (2013), 988-995
• [18] Pennisi G., Orsini F., Blasioli S.,Resource use efficiency of indoor lettuce (Lactuca sativa L.) cultivation as affected by red:blue ratio provided by LED lighting, Sci. Rep., 9 (2019), 14127
• [19] Feldzensztajn M., Mazikowski A., Comparison of modelling and measurement results of spectra emitted by a programmable lamp, Photonics Lett. Poland, 10 (2018), No. 2, 42-44
• [20] Mazikowski A., Feldzensztajn M., Design and development of lamp of adjustable spectrum, Photonics Lett. Poland, 14 (2022), No. 1, 13-15
• [21] Chih H.C., Huang W.T., Yao K.C., Fluorescent Lamp Effect Correction on Capacitive Touch Panel by Timely Update Predicted Covariance Matrix, IEEE Trans. Ind. Electron., 66 (2019), No. 7, 5508-5515
• [22] Cegielski T., Dotykowy panel sterowniczy TFT do systemu oświetleniowego wspomagającego rozwój roślin, Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 3 (2014), 50-53
• [23] Ghamari M.S., Mollaee H., Khavari F., Robust self-tuning regressive adaptive controller design for a DC-DC BUCK converter, Measurement, 174 (2021), 109071
• [24] Chen Z., Tian L., Li M., Zhang J., Wang Y., LED toning system based on NRF24L01 wireless control, In 2012 24th Chinese Control and Decision Conference (CCDC), Taiyuan, China, 2012, 656-659
• [25] He X., Wang H., Cao J., Lei D., Design of High-power LED Automatic Dimming System for Light Source of On-line Detection System, In 2020 IEEE 5th Information Technology and Mechatronics Engineering Conference (ITOEC), Chongqing, China, 2020, 1487-1491
• [26] Sabat M., Baczyński D., Szafranek K. „Analiza szeregów czasowych produkcji energii ze źródeł odnawialnych pod kątem niezależności energetycznej wybranego obszaru” Przegląd Elektrotechniczny, 93 (2017), nr. 9, 11-15
• [27] Connop S., Vandergert P., Eisenberg B., Collier M. J., Nash C., Clough J., Newport D., Renaturing cities using a regionally-focused biodiversity-led multifunctional benefits approach to urban green infrastructure, Environ. Sci. Policy, 62 (2016), 99- 111
• [28] Kaltsidi M.P., Fernández-Cañero R., Pérez-Urrestarazu L., Assessment of different LED lighting systems for indoor living walls, Sci. Hortic., 272 (2020), 109522
• [29] Lee, H., Park, S.W., Pham, M.D. Effect of the light spectrum of white LEDs on the productivity of strawberry transplants in a plant factory with artificial lighting. Hortic. Environ. Biotechnol., 61 (2020), 971-979
• [30] Takshak S., Agrawal S., Defense potential of secondary metabolites in medicinal plants under UV-B stress, J. Photochem. Photobiol. B, 193 (2019), 51-88
• [31] Han S., Liu Y., Bao A., Zeng H., Huang G., Zhang M.G.C., Zhang Q., Lu J., Wu M., Guo L., OsCSN1 regulates the growth of rice seedlings through the GA signaling pathway in blue light, J. Plant Physiol., 280 (2023), 153904
• [32] Legendre R., Iersel M.W., Supplemental Far-Red Light Stimulates Lettuce Growth: Disentangling Morphological and Physiological Effects, Plants, 10 (2021), No. 1, 166
• [33] Budzuński Ł., Zajkowski M. Modyfikacja parametrów kolorymetrycznych w oprawach oświetleniowych ze źródłami LED, Przegląd Elektrotechniczny, 91 (2015), nr 7, 67-71
• [34] Oleksy M., Kraśniewski J., Janke W., Wpływ temperatury na charakterystyki optyczne i elektryczne diod LED mocy, Przegląd Elektrotechniczny, 90 (2014), nr 9, 83-85
• [35] Czech E., Fryc I., Sterowanie zasilaniem barwnych LED-ów oprawy oświetleniowej, umożliwiające emisję stałego, niezależnego od warunków pracy, strumienia świetlnego, Przegląd Elektrotechniczny, 90 (2014), nr 1, 270-272
• [36] Tabaka P., Jakubowski P., Fryc I., Analiza wpływu czułości widmowej spektroradiometru na niedokładność pomiarów kolorymetrycznych, Przegląd Elektrotechniczny, 93 (2014), nr 1, 93-96

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).