بخشی از مقاله
چکیده
نظر به نیاز تشخیص شدت نور تابش شده در مراکز صنعتی، آزمایشگاه ها، گلخانه ها، سالن های قارچ، سورتینگ محصولات باغی و کشاورزی و... ، دستگاه سیستم تشخیص شدت، رنگ، فرکانس و طول موج نور تابش شده طراحی و اختراع گردید. این دستگاه از تکنولوژی Risk در میکروکنترولر ATMEGA8 ، مدار منطقی و AVR استفاده می کند. ولتاژ کاری این دستگاه 12 ولت dc است که توسط دو رگولاتور 5 ولت نمایشگر، میکروکنترولر و سنسور را تغذیه می کند. جهت کاهش نویز از خازن و مقاومت و سیم های پوشش دار استفاده شده است. زبان کد نویسی این سیستم از نرم افزار برنامه نویسی شئ گرای ویژوال بیسیک و کامپایلر بیسکام استفاده می کند. سنسور مورد استفاده از نوع دیجیتال بوده و در حالت حساسیت کامل مورد استفاده قرار گرفته است. از این دستگاه می توان در جلوگیری از آسیب رسیدن به موجودات زنده توسط نور از طریق شناسایی شدت نور که ملاک انرژی دریافتی از نور است استفاده کرد؛ همچنین می توان در گلخانه ها جهت کنترل نور تابش شده بر روی سطح برگ استفاده نمود. لازم به ذکر است که با تغییر و کنترل شدت نور تابشی در سالن های پرورش قارچ صدفی می توان قارچ های رنگی تولید کرد که با این سیستم امکان پذیر است، همچنین با توجه به قابلیت تشخیص رنگ می توان از این سیستم در جداسازی محصولات رسیده از کال استفاده نمود.
کلمات کلیدی: شدت نور، رنگ نور، فرکانس نور، طول موج نور، AVR
مقدمه
خورشید منبع اصلی انرژی برای اعمال زیستی در کلیه اکوسیستم ها است. تغییرات میزان نور نسبی خورشید تابع عرض جغرافیایی محل مورد بررسی، فصل های مختلف و چگونگی شرایط آب و هوایی می باشد. همچنین از دیگر متغیرهای تاثیرگذار بر شدت نور نسبی می توان به وضعیت پستی و بلندی ها، زاویه و شیب منطقه اشاره نمود ]محمد نژاد کیاسری، .[1389 در یک اکوسیستم جنگلی، تاج پوشش درختان از ورود نور به لایه های زیرین جلوگیری به عمل می آورد .[Ardakani, 2005] در گیاهان آب و کود زمانی می توانند نقش تعیین کننده ی خود را بازی کنند که تابش نور در داخل پوشش گیاهی در حد اپتیمم و متعارف خود باشد.
این عامل مهم در سطح جهان به طرق مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است AUBRAT et al., 1979; C.E.N.E.C.A., ]موسو عکس العمل یک گیاه سایه پسند - Teucium Scorodoni - labiees - - را وقتی که در شرایط نور کامل قرار می گیرد مطالعه کرده و بخصوص تغییرات اساسی در اسیمیلاسیون گیاه را خاطر نشان می سازد و در ضمن اشاره می نماید که گیاه سعی دارد به تدریج سازش خاصی نسبت به شرایط مختلف نوری ایجاد کند Chujoy et al., ] .[1991; Mousseaux, 1964 محقق فوق در بررسی دیگر، گیاه نامبرده را در شرایط مختلف نوری %100، %45، %25 و %12 مورد مطالعه قرار داد و نتیجه گرفت که در شرایط %12 و %25 نوری تولید محصول در بهار ماکزیمم می باشد در حالیکه در شرایط %45 و %100 عملکرد در تابستان ماکزیمم است Mousseaux, ] .[1975از میان مهمترین عوامل محیطی موثر در پرورش ماهی می توان به درجه حرارت، شوری و نور اشاره نمود.
نور بعنوان یکی از پارامترهای مهم فیزیکی برای کلیه آبزیان محسوب می شود ]گلشاهی ، .[1388 پارامترهای نوری از جنبه های مختلف مانند شدت، طیف و طول دوره ی نوری اثرات مهمی روی رشد، بازماندگی، رسیدگی جنسی، تولید مثل و حتی نسبت های جنسی آبزیان دارند .[Wang et al., 2003] در نتیجه رنگ نور و دوره های نوری از جمله عوامل محیطی بسیار مهم در آبزیان پرورشی است .[Giri et al., 2002]با توجه به موارد ذکر شده در بالا تشخیص و تعیین شدت، رنگ، طول موج و فرکانس نور برای بهینه سازی شرایط محیطی رشد نمو گیاهان و موجودات زنده پرورشی بسیار مهم می باشد. از این رو دستگاه تشخیص شدت، رنگ، فرکانس و طول موج نور طراحی و اختراع گردید.
مواد و روشها
سامانه طراحی شده از سه بخش کلی سامانه ی ورودی، سامانه ی کنترل و سامانه ی خروجی تشکیل گردیده است.
سامانه ی ورودی
جهت حس کردن میزان شدت نور ورودی از طرف خورشید یا منبع نوری سامانه ی ورودی طراحی گردید؛ در این سامانه از یک حسگر نوع TSL230R که دارای خروجی دیجیتال است استفاده شد؛ این حسگر دارای یک دیود نوری جهت تشخیص شدت نور و یک مبدل آنالوگ به دیجیتال جهت تبدیل مقدار آنالوگ حسگر به دیجیتال است که خروجی فرکانس مربعی را فراهم می سازد - شکل.. - 1 با تغییر شدت نور ورودی به حسگر فرکانس نامی خروجی از مبدل آنالوگ به دیجیتال حسگر تغییر می کند. طیف طول موج قابل حس برای حسگر بین 320 نانومتر تا 700 نانومتر می باشد که متناسب با آن فرکانس نامی ای بین 1 هرتز تا 1000 کیلوهرتز در خروجی مبدل ظاهر می گردد. این خروجی را با توجه به طول موج واقعی کارکرد حسگر کالیبره کردیم و نهایتا نتیجه را به شکل درصد بر روی نمایشگر نمایش دادیم. لازم به ذکر است که حسگر را در وضعیت حساسیت کامل - full sensitivity - بکار بردیم. ولتاژ ورودی حسگر 5 ولت DC می باشد .[Texas Instruments Incorporated , 1995]
سامانه ی کنترل
سامانه کنترل از میکروکنترولر AVR ساخت شرکت Atmel با مدل Atmega8A مورد استفاده قرار گرفت. این میکروکنترلر از معماری Risk - Reduced instruction set computing - استفاده می کند. از خصوصیات این میکروکنترولر می توان به کارایی بالا، توان مصرفی کم 3,3 - ولت - ، دارای 130 دستورالعمل با کارایی بالا که اکثرا تنها در یک کلاک سیکل اجرا می شوند، سرعتی تا 16MIPS در فرکانس 16MHZ، 8KByte بایت حافظه ی فلش،1024 بایت حافظه ی داخلی SRAM، 512 بایت حافظه ی EEPROM، ... اشاره کرد Atmel 8-bit ] AVR with 8k Bytes in-system programmable flash, 2003؛ علی کاهه، .[1388 برای جلوگیری از خطای فرکانس داخلی میکروکنترلر از یک کریستال 16 MHZ استفاده گردید. شرح کار به این شکل است که موج مربعی فرستاده شده از حسگر به پایه ی T1 میکرو وارد می گردد و میکرو توسط یک کانتر و یک تایمر به صورت جداگانه فرکانس را اندازه گیری کرده و بصورت ریاضی آن را کالیبره می کند؛ سپس فرکانس معادل را با توجه به بحث بخش سامانه ی ورودی به درصد بر می گرداند. حال مقدار محاسبه شده را با مقدار ثابت مقایسه ای داده شده مقایسه می کند و متناسب با آن پاسخی به سامانه ی عملگر می فرستد. در نتیجه می توان گفت که میکرو کنترلر نقش یک فرکانس متر را نیز ایفا می کند که توانایی فرمان دادن را نیز دارد.
سامانه ی خروجی
سامانه ی خروجی از دو بخش رله - کلید قطع و وصل - و نمایشگر تشکیل شده است.رله دارای بوبینی است که با ایجاد جریان در آن هسته ی آهنی و رسانای داخل خود را به سمت بالا حرکت می دهد و اتصال اصلی را وصل می کند. رله مورد استفاده از نوع JQC-3F-1C-5VDC Relay است که توسط ولتاژ 5 ولت DC به مدار بوبین تحریک می گردد و مدار خروجی را وصل می کند؛ لازم به ذکر است که این رله برق 220 ولت و آمپراژ 15 آمپر را به راحتی عبور می دهد small-scaly power hit the electromagnetic ] .[relay, 2003 برای را ه اندازی رله نمی توان مستقیم از میکروکنترولر استفاده کرد و نیاز به یک ترانزیستور و دیود است. ترانزیستور مورد استفاده از نوع NPN مدل BC 546 ... BC 549. Si-Epitaxial ] BC-546 [Planar Transistors, 2003 است، دیود 1N4001 و یک خازن جهت کاهش نویز مدار می باشند.
