Портативний PAM хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції
Розглянуто портативний PАМ флуорометр, який дозволяє вимірювати показники термоіндукції, наведені можливі режими його роботи та вимірювані показники. Рассмотрен портативный PАМ флуорометр, позволяющий измерять показатели термоиндукции, приведены возможные режимы его работы и измеряемые показатели. I...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2010
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46394 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Портативний PAM хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції / Д.М. Артеменко, О.І. Китаев, В.С. Федак // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2010. — № 9. — С. 92-98. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860059827923845120 |
|---|---|
| author | Артеменко, Д.М. Китаев, О.І. Федак, В.С. |
| author_facet | Артеменко, Д.М. Китаев, О.І. Федак, В.С. |
| citation_txt | Портативний PAM хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції / Д.М. Артеменко, О.І. Китаев, В.С. Федак // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2010. — № 9. — С. 92-98. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
| description | Розглянуто портативний PАМ флуорометр, який дозволяє вимірювати показники термоіндукції, наведені можливі режими його роботи та вимірювані показники.
Рассмотрен портативный PАМ флуорометр, позволяющий измерять показатели термоиндукции, приведены возможные режимы его работы и измеряемые показатели.
In the article the portable PAM chlorophyll-fluorimeter for thermo-induction characteristics measuring, its operating modes and measured characteristics are considered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:03:32Z |
| format | Article |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2010, № 9 92
D. Artemenko, O. Kitaev,
V. Fedak
PORTABLE PAM
CLOROPHYLL-FLUORIMETER
WITH MEASURING
OF THERMOINDUCTION
CHARACTERISTICS
In the article the portable PAM
chlorophyll-fluorimeter for thermo-
induction characteristics measuring,
its operating modes and measured
characteristics are considered.
Key words: thermoinduction, chlo-
rophyll-fluorimeter, fluorescence.
Рассмотрен портативный PАМ
флуорометр, позволяющий изме-
рять показатели термоиндукции,
приведены возможные режимы
его работы и измеряемые пока-
затели.
Ключевые слова: термоиндукция,
хлорофил-флуорометр, флуорес-
ценция.
Розглянуто портативний PАМ
флуорометр, який дозволяє вимі-
рювати показники термоіндукції,
наведені можливі режими його
роботи та вимірювані показники.
Ключові слова: термоіндукція,
хлорофіл-флуорометр, флуорес-
ценція.
Д.М. Артеменко, О.І. Китаев,
.В.С. Федак, 2010
УДК 381.3
Д.М. АРТЕМЕНКО, О.І. КИТАЕВ, В.С. ФЕДАК
ПОРТАТИВНИЙ PAM ХЛОРОФІЛ-
ФЛУОРОМЕТР З ВИМІРЮВАННЯМ
ПОКАЗНИКІВ ТЕРМОІНДУКЦІЇ
Вступ. Застосування сучасних агротехнічних
засобів, потребує безперервного моніторингу
стану рослин. Експресне визначення стану
рослин та їх реакцій на впливи різної приро-
ди є актуальною задачею.
Загальна частина. Для вирішення зазна-
чених задач використовують засоби експрес-
ної діагностики стану рослин за функціона-
льними індукційно-флуоресцентним та тер-
моіндукційним показниками, як найбільш
чутливими та швидкими [1, 2].
Стан рослини, за даним переліком показ-
ників визначають шляхом вивчення її фо-
тосинтетичного апарату.
Зміна у часі сигналу червоної флуоресцен-
ції хлорофілу при синьому опроміненні листа
після темнової адаптації має характерний
вигляд кривої індукції флуоресценції (кривої
Каутського). Доведено, що певні ділянки ін-
дукційної кривої є індикаторами відповідних
фізіологічних процесів передачі збудження
від реакційних центрів і далі між ланками
ланцюга фотосинтезу у вигляді окисно-
відновних реакцій [2, 3].
На індукційній кривій виділяють характер-
ні, екстремальні, реперні точки або цілі фра-
гменти, значення яких використовують для
діагностики стану рослини. Ці значення ви-
користовують також для розрахунків різних
коефіцієнтів, індексів, критеріїв та інших
узагальнюючих діагностичних ознак [4]. Кі-
лькість вимірюваних показників сучасних
флуорометрів залежить від їх складності,
призначення і може коливатись від одиниць
(«Флоратест», Україна) до кількох десятків
ПОРТАТИВНИЙ РАМ ХЛОРОФІЛ-ФЛУОРОМЕТР З ВИМІРЮВАННЯМ ПОКАЗНИКІВ ТЕРМОІНДУКЦІЇ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2010, № 9 93
PAM-2100 (Pulse-Amplitude-Modulation) фірми Heinzwalz CmbH Германія [3].
У роботі [3] міститься фізіологічна інтерпретація багатьох показників індукцій-
ної кривої, кожен з яких відповідає за реакцію рослини на той чи інший впливо-
вий чинник.
Відсутність у польових приладах терморегуляції опроміненого фрагмента
листа не дозволяє вимірювати показники термоіндукції, що зменшує їх діагнос-
тичні можливості.
Призначення створеного в Інституті кібернетики імені В.М. Глушкова НАН
України портативного модуляційного хлорофіл-флуорометра (рис. 1) полягає в
опрацюванні способів і методик експрес-діагностики стану рослин у польових
умовах на основі аналізу індукції флуоресценції та термоіндукції. Його констру-
ктивні, метрологічні та експлуатаційні характеристики задовольняють основним
вимогам до польових приладів, що необхідно для подальшої орієнтації хлоро-
філ-флуорометра на вузько спеціалізовані діагностичні задачі. Прилад розрахо-
ваний на науковців галузевих аграрних інститутів, фахівців дослідних, випроб-
них та селекційних станцій.
РИС. 1. Портативний модуляційний хлорофіл-флуорометр
Структурна схема модуляційного хлорофіл-флуорометра показана на рис. 2.
Прилад реалізує наступні функції: опромінення, приймання, виділення та вимі-
рювання сигналу флуоресценції, вибір режиму вимірювання, термостабілізацію
зони вимірювання, підвищення температури зони вимірювання із заданою шви-
дкістю, індикацію температури та передачу даних до комп’ютера через інтер-
фейс RS-232.
Д.М. АРТЕМЕНКО, О.І. КИТАЕВ, В.С. ФЕДАК
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2010, № 9 94
РИС. 2. Структурна схема модуляційного хлорофіл-флуорометра з підігрівом
Опромінення фрагмента листа діаметром 5 мм. здійснюється на довжині
хвилі 470 нм. У табл. 1 наведені режими опромінення та їх енергетичні характе-
ристики. Модуляція опромінення полягає у реалізації насичуючих спалахів,
число яких від 1 до 99 у трьоххвилинному циклі задається користувачем з клаві-
атури перед циклом вимірювання флуоресценції. Опромінення здійснюється
суперяскравими світлодіодами під керуванням мікроконтролера.
ТАБЛИЦЯ 1. Режими опромінення модуляційного хлорофіл-флуорометра
Мікроконтролер
Ключі
Світлодіоди
Фотоприймач
Фільтр
Резистор-
нагрівач
Інтерфейс
RS-232 Дисплей
Ключ
Генератор струму
Стабілі-
затор
Акумулятор
АС/ДС
Виносний
сенсор
ПК
Підсилювач
Uживлення
ПОРТАТИВНИЙ РАМ ХЛОРОФІЛ-ФЛУОРОМЕТР З ВИМІРЮВАННЯМ ПОКАЗНИКІВ ТЕРМОІНДУКЦІЇ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2010, № 9 95
Назва
ре-
жиму
Функції
Освітленість Трива-
лість τ
с
Частота α
Гц мк моль фот /·м2 c Вт /м2
ML
Вимірююче світло, що
не викликає фотохіміч-
них реакцій
0,5
0,125
0,8
-
AL Діюче, актинічне світло,
підтримує фотосинтез
100
25
180
480
-
SP Насичуючі спалахи 200 50 0,3 1÷99 імп.
На рис. 3 показано часові діаграми режиму опромінення. Приймання сигна-
лу флуоресценції здійснюється з опроміненого фрагмента листа. Сигнал флуо-
ресценції виділяється світлофільтром, який пропускає червоне світло починаю-
чи з довжини хвилі 675 нм. Фотоприймач на основі фотодіода з підсилювачем
перетворює оптичний сигнал флуоресценції в електричний і передає його до
мікроконтролера. Вибірка сигналу здійснюється зі швидкістю 100 вимірів у се-
кунду. Параметри флуоресценції і температури передаються до комп’ютера че-
рез стандартний інтерфейс RS-232.
РИС. 3. Режими опромінення
Д.М. АРТЕМЕНКО, О.І. КИТАЕВ, В.С. ФЕДАК
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2010, № 9 96
Режимом роботи керує мікроконтролер. Нагрівання та контроль темпе-
ратури здійснюється за допомогою резистивного нагрівача, який одночасно
є термодатчиком. Термометр-нагрівач (рис. 4) виготовлений за тонко-
плівковою технологією і розміщений на нижній пластині виносного сенсора.
Він має малу інерційність і використовується також для вимірювання темпе-
ратури листа.
РИС. 4. Термометр-нагрівач
Прилад забезпечує термостабілізацію опроміненого фрагмента листа в зада-
ному користувачем діапазоні температур у межах від зовнішньої до 70 OС, а
також її підвищення від 0 до 80 OС з заданою швидкістю наростання, від 1 до
98 OС на хвилину. Значення поточної температури, а також вибраної швидкості
наростання температури відображається на дисплеї приладу. Суміщення функ-
цій нагрівання та вимірювання температури досягається шляхом почергового
пропускання через резистор-нагрівач відповідної величини струму, нагріваючо-
го – 110 mA або вимірювального – 10 mA. Вимірювальний струм формується
генератором струму. Під час протікання вимірювального струму напруга з рези-
стора через операційний підсилювач поступає на вхід АЦП мікроконтролера.
Результат вимірювання поступає на дисплей.
У табл. 2 наведені типові режими роботи модуляційного хлорофіл-
флуорометра, тривалість режимів, можливі регулювання та перелік параметрів
за термінологією [1, 3], які вимірюються в кожному з режимів. З наведених по-
казників розраховуються діагностичні коефіцієнти, індекси, критерії тощо.
За допомогою модуляційного хлорофіл-флуорометра з підігрівом реалізо-
вані методики ідентифікації бактеріозу рослин [5], визначення сумісності ком-
понентів сорто-підщепних комбінувань [6], та визначення водного дефіциту ли-
стя рослин [7].
Матеріал нагрівального меандра
Діелектричне покриття
Відбиваюча поверхня
Підкладка
ПОРТАТИВНИЙ РАМ ХЛОРОФІЛ-ФЛУОРОМЕТР З ВИМІРЮВАННЯМ ПОКАЗНИКІВ ТЕРМОІНДУКЦІЇ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2010, № 9 97
Рекомендується застосовувати хлорофіл-флуорометр у рослинництві, садів-
ництві, виноградарстві.
ТАБЛИЦЯ. 2. Режими роботи модуляційного хлорофіл-флуорометра з підігрівом
№
ре-
жи-
му
Опис
та назва
режиму
Регулювання Опромінен-
ня
Кінець вимі-
рювань
Вимірювані
показники
1
Стандарт
180−600 с
термоіндукції
Швидкість
нагріву
в діапазоні
5 ÷ 50 OС/хв
ML, SP, ML,
AL,
SP, ML, AL
За досягнен-
ням 80 OС
F0,Fm,Fpl,Fp,
FM1,FS1,FM2,
FS2,Fst,Fm
1,
F0
1,Fα,Fβ,Fγ
2
Завдання
тривалості
від 2 до 180 с
За сигналом
комп’ютера
ML, SP, ML
ML, SP, ML,
AL
SP, ML
За сигналом
комп’ютера
За сигналом
комп’ютера
F0,Fm
F0,Fm,Fpl,Fp,
FM1,FS1,FM2,
FS2,Fst,Fm
1,F0
1
3
Модуляцій-
ний 180 с
Кількість
спалахів
1− 90 рівно-
мірно по AL
ML, SP, ML,
AL, n,
SP, SP, ML
За досягнен-
ням 180 с
F0,Fm,Fpl,Fp,
FM1,FS1,FM2,
FS2,Fm
ln, Ft
ln,
Fm
1,F0
1
4
Термостабілі-
зація
Задається
в діапазоні
20−80 OС
тривалістю
0,05−600 с
з шагом 0,5 с
SP …. SP
По закінчен-
ню тривалості
заданого ре-
жиму
F01, Fm1, F02,
Fm2
5
Термоудар
Температура
скачка від
20 до 90 OС
SP по за-
кінченню
За досягненням
заданої темпе-
ратури
Fm
Висновки
1. Модуляційний хлорофіл-флуорометр значно розширює діагностичні мо-
жливості при аналізі індукції флуоресценції нативного хлорофілу інтактного
листа рослини.
2. Використання програмованих режимів швидкості нагрівання фрагмента
листа дозволяє отримати та визначати показники термоіндукції, зокрема, α, β і γ
хвилі.
3. Наявність режиму термостабілізації дозволяє здійснювати вимірювання
при заданій температурі та визначати її вплив на окремі ланки процесу фотосин-
тезу.
4. Конструкція приладу, малі вага, габарити та енергоспоживання, дозволя-
ють використовувати флуорометр у польових умовах експлуатації.
Д.М. АРТЕМЕНКО, О.І. КИТАЕВ, В.С. ФЕДАК
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2010, № 9 98
1. Корнеев Д.Ю. Информационные возможности метода индукции флуоресценции хлоро-
фила. – Киев: Альтерпрес, 2002. – 188 с.
2. Нобель П. Физиология растительной клетки. – М.: Мир, 1973. – 44 с.
3. FluroGam http://www.PSI.CZ
4. Romanov V., Fedak V., Galelyuka I., Sarakhan Ye., Skrypnyk O. Portable Fluorometer for Ex-
press-Diagnostics of Photosynthesis: Principles of Operation and Results of Experimental Re-
searches // Proceeding of the 4th IEEE Workshop on "Intelligent Data Acquisition and Ad-
vanced Computing Systems: Technology and Applications", IDAACS'2007. – Dortmund,
Germany. – 2007, September 6 – 8. – Р. 570 – 573.
5. Патент України на винахід № 82714. Спосіб ідентифікації бактеріозу рослин /
О.І. Китаєв, Я.І. Мовчан, Ю.С. Колесник, В.С. Федак. – Опубл. 12.05.2008, бюл. № 9.
6. Патент України на винахід № 83752 Спосіб визначення сумісності компонентів сорто-
підщепних комбінувань рослин / О.І. Китаєв, А.В. Долід, М.В. Матвієнко, В.О. Романов,
П.С. Клочан, О.А. Кищак, Ю.С. Колесник, В.С. Федак. – Опубл. 11.08.2008, бюл. № 15.
7. Патент України на винахід № 85524. Спосіб визначення водного дефіциту листя рос-
лин / О.І. Китаєв, Ю.Ю. Андрусик, П.С. Клочан, І.В. Ковалевський, Ю.С. Колеснік,
О.П. Лушпиган, В.О. Романов, В.А. Скряга, Т.В. Бедненко, В.С. Федак. – Опубл.
26.01.2009, бюл. № 2.
Отримано 25.10.2010
http://www.psi.cz/�
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-46394 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1817-9908 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:03:32Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Артеменко, Д.М. Китаев, О.І. Федак, В.С. 2013-06-29T18:53:52Z 2013-06-29T18:53:52Z 2010 Портативний PAM хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції / Д.М. Артеменко, О.І. Китаев, В.С. Федак // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2010. — № 9. — С. 92-98. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46394 381.3 Розглянуто портативний PАМ флуорометр, який дозволяє вимірювати показники термоіндукції, наведені можливі режими його роботи та вимірювані показники. Рассмотрен портативный PАМ флуорометр, позволяющий измерять показатели термоиндукции, приведены возможные режимы его работы и измеряемые показатели. In the article the portable PAM chlorophyll-fluorimeter for thermo-induction characteristics measuring, its operating modes and measured characteristics are considered. uk Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Комп’ютерні засоби, мережі та системи Портативний PAM хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції Portable PAM chlorophyll-fluoremeter with measuring of thermoinduction characteristics Article published earlier |
| spellingShingle | Портативний PAM хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції Артеменко, Д.М. Китаев, О.І. Федак, В.С. |
| title | Портативний PAM хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції |
| title_alt | Portable PAM chlorophyll-fluoremeter with measuring of thermoinduction characteristics |
| title_full | Портативний PAM хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції |
| title_fullStr | Портативний PAM хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції |
| title_full_unstemmed | Портативний PAM хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції |
| title_short | Портативний PAM хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції |
| title_sort | портативний pam хлорофіл-флуорометр з вимірюванням показників термоіндукції |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46394 |
| work_keys_str_mv | AT artemenkodm portativniipamhlorofílfluorometrzvimírûvannâmpokaznikívtermoíndukcíí AT kitaevoí portativniipamhlorofílfluorometrzvimírûvannâmpokaznikívtermoíndukcíí AT fedakvs portativniipamhlorofílfluorometrzvimírûvannâmpokaznikívtermoíndukcíí AT artemenkodm portablepamchlorophyllfluoremeterwithmeasuringofthermoinductioncharacteristics AT kitaevoí portablepamchlorophyllfluoremeterwithmeasuringofthermoinductioncharacteristics AT fedakvs portablepamchlorophyllfluoremeterwithmeasuringofthermoinductioncharacteristics |