Проектирование устройства для экспресс-контроля состояния посевов после зимовки
Автор: Феклистов Андрей Сергеевич, Волобуев Сергей Васильевич, Петрухин Владимир Александрович, Юдаев Игорь Викторович
Журнал: Вестник аграрной науки Дона @don-agrarian-science
Рубрика: Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование
Статья в выпуске: 2 (54), 2021 года.
Бесплатный доступ
Одна из серьезнейших проблем при возделывании озимых культур - контроль состояния и развития растений, особенно в зимние периоды года. Принимать решения по качеству их перезимовки приходится на основании продолжительных по времени исследований, проводимых в лабораторных условиях. Для того чтобы исключить серьезные затраты времени и получить возможность принимать решения в месте роста и развития растений, необходим экспресс-метод такой оценки и техническое средство, его реализующее. Для проведения экспресс-оценки жизнеспособности растительной ткани озимых культур предлагается использовать принцип электрической импедансной спектроскопии, заключающийся в измерении импеданса растительной ткани на конкретно выбранных частотах измерительного тока. Сама количественная оценка проводится по отношению измеренных полных сопротивлений на конкретных частотах, что эквивалентно по значению коэффициенту жизненного состояния. В основе работы портативного устройства предлагается использовать выпускаемую промышленностью микросхему AD5933, которая представляет собой готовый прецизионный импедансный спектрометр, который выполнен на одном кристалле и имеет внутреннюю цифровую обработку сигналов, подключаясь по I2C-интерфейсу к основной системе представления информации. Использование микросхемы AD5933 в качестве измерителя импеданса позволяет значительно уменьшить массогабаритные размеры устройства и сделать его портативным. На первых этапах проектирования этого устройства разработан алгоритм его работы программы по вычислению коэффициента жизненного состояния растительной ткани озимых культур. Опираясь на разработанный алгоритм, спроектирована принципиальная схема разрабатываемого портативного устройства и представлено описание его работы. Проектируемое портативное устройство может не только определять степень перезимовки озимых культур, но и может быть использовано в садоводстве и виноградарстве для оценки жизнеспособности саженцев плодовых деревьев и чубуков (черенки годовалой плодоносящей лозы) винограда.
Электрическая импедансная спектроскопия, портативное устройство для контроля состояния озимых культур, импеданс растительной ткани, морозостойкость озимой пшеницы, алгоритм вычисления
Короткий адрес: https://sciup.org/140290470
IDR: 140290470
Список литературы Проектирование устройства для экспресс-контроля состояния посевов после зимовки
- AnalogDevice. AD5933. 1 MSPS, 12-Bit Impedance Converter, Network Analyzer. URL: http://www.analog. com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ AD5933.pdf (дата обращения: 21.01.2021).
- Баев, В.И. К разработке оперативного метода контроля состояния посевов озимой пшеницы / В.И. Баев, А.С. Феклистов // Передовые достижения в применении автоматизации, роботизации и электротехнологий в АПК: сборник статей научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАСХН, д.т.н., профессора И.Ф. Бородина (90 лет со дня рождения). - Москва, 2019. - С. 219-225.
- Базаев, Н.А. Особенности использования микросхемы AD5933 в качестве измерителя импеданса при проектировании малогабаритных систем / Н.А. Базаев, A.В. Пржиялговская, П.А. Руденко // Известия вузов. -Электроника. - 2016. - Т. 21. - № 3. - С. 279-285.
- Пат. 200678 РФ. Портативное устройство для оперативного контроля состояния посевов озимых культур / Волобуев С.В., Феклистов А.С., Юдаев И.В. -№ 2020122461; заявл. 30.06.2020; опубл. 05.11.2020, Бюл. № 31. - 7 с.
- Практикум по физиологии растений / Н.Н. Третьяков, Т.В. Карнаухова, Л.А. Паничкин и др. - М.: Агро-промиздат, 1990. - 271 с.
- Солонкин, А.В. Влияние условий выращивания на урожайность сортов озимой пшеницы / А.В. Солонкин, B.И. Балакшина, Е.П. Сухарева // Научно-агрономический журнал. - 2018. - № 2 (103). - С. 54-55.
- А.с. 69841 СССР № 344167/1456. Способ определения морозоустойчивости, жаровыносливости и засухоустойчивости растений и их семян / Низеньков Н.П. -заявл. 29.03.46; опубл. 31.12.47, Бюл. № 11. - 2 с.
- Феклистов, А.С. Обоснование необходимости разработки оперативного метода контроля зимостойкости озимых культур / А.С. Феклистов // Стратегическое развитие АПК и сельских территорий РФ в современных международных условиях: материалы Международной научно-практической конференции. - Волгоград, 2016. - Т. 2. - C. 377-382.
- Регистрация процессов разрушения клеток и их мембран методом импедансной спектроскопии / С.Е. Тарасов, Ю.В. Плеханова, А.Г. Быков и др. // Известия ТулГУ. Естественные науки. - 2017. - Т. 3. - С. 12-22.
- Early detection of diseases in plant tissue using spectroscopy - applications and limitations / A.Y. Khaled, S. Abd Aziz, S.K. Bejo et al. // Applied Spectroscopy Reviews. - 2015. - Vol. 53 (1). - Pp. 36-64.
- Weigand, M. Multi-frequency electrical impedance tomography as a non-invasive tool to characterize and monitor crop root systems / M. Weigand, A. Kemna // Biogeosci-ences. - 2016. - Vol. 14 (4). - P. 921-939.
- Electrotechnology as one of the most advanced branches in the agricultural production development / V.I. Baev, I.V. Baev, V.A. Petrukhin et al. // Handbook of Research on Renewable Energy and Electric Resources for Sustainable Rural Development Ser. «Advances in Environmental Engineering and Green Technologies», Hershey, Pennsylvania, 2018. - P. 149-175.
- Yudaev, I.V. Analysis of variation in circuit parameters for substitution of weed plant tissue under electric impulse action / I.V. Yudaev // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. - 2019. - Vol. 55 (2). - P. 219-224.
- Кернбах, С. Анализ сверхслабых взаимодействий методом электрохимической импедансной спектроскопии / С. Кернбах, И. Куксин, О. Кернбах // Журнал Формирующихся Направлений Науки. - 2016. - № 11 (4). - С. 6-22.
- Lebovka, N. Enhancing Extraction Processes in the Food Industry / N. Lebovka, E. Vorobiev // Chapter: Pulse Electric Field-Assisted Extraction / Editors: N. Lebovka, E. Vorobiev, F. Chemat. - Publisher: CRC Press, Taylor & Francis LLC, 2011. - 570 p.
- Юдаев, И.В. Исследования процесса электроимпульсного уничтожения сорняков / И.В. Юдаев // Аграрная наука. - 2004. - № 6. - С. 21-22.
