การสร้างแสงเทียมจากหลอดแอลอีดีชนิดพิเศษ สำหรับการปลูกพืชไร้ดิน

                           พืชไร้ดิน (Hydroponic) คือ การปลูกพืชที่ไม่ต้องใช้ดินเป็นส่วนประกอบ แต่ใช้สารละลายธาตุอาหารโดยตรงกับพืช ซึ่งอาจมีวิธีการให้สารละลายธาตุอาหารแก่พืชแตกต่างกันไป ปกติ การสังเคราะห์แสงเป็นการใช้พลังงานแสงมาสร้างเป็นอาหารและเก็บสะสมพลังงานไว้ พลังงานธรรมชาติที่พืชได้รับ คือ พลังงานแสงแดด พืชแต่ละชนิดมีความต้องการความเข้มของแสงไม่เท่ากัน ถ้าความเข้มของแสงมากเกินจุดอิ่มตัวแสง อาจทำให้ใบไหม้เกรียมตายได้ ถ้าปริมาณความเข้มของแสงต่ำ พืชก็จะมีอัตราการสังเคราะห์แสงต่ำ พืชสามารถดูดกลืนแสงในช่วงความยาวคลื่น คือ แสงช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 400-500 นาโนเมตร ซึ่งประกอบด้วยแสงสีม่วงกับสีน้ำเงินและสีเขียวกับแสงสีแดงที่มีความยาวช่วงคลื่นระหว่าง 600-800 นาโนเมตร โดยแสงสีแดงเป็นแสงที่พืชสามารถดูดกลืนไว้ได้มากที่สุดและมีอิทธิพลต่อการออกดอกของพืชอีกด้วย 

                        จากรายละเอียดที่กล่าวมาในข้างต้น การปลูกพืชไร้ดินจำเป็นต้องใช้แสงในการเพาะปลูกอย่างเหมาะสม ซึ่งเป็นปัญหาสำหรับพื้นที่ๆมีแสงแดดน้อยหรือไม่มีแสงแดด เช่น พื้นที่ๆมีอากาศหนาวเย็นหรือพื้นที่ปิด เป็นต้น ดังนั้น ผู้ประดิษฐ์เล็งเห็นความสำคัญของปัญหาดังกล่าวนี้ จึงศึกษาและเปรียบเทียบการปลูกผักระบบไฮโดรโปรนิกส์แบบใช้แสงแดดธรรมชาติเปรียบเทียบกับแสงสว่างจากหลอดแอลอีดีที่เป็น Deep Red 660 นาโนเมตร, Red 610-630 นาโนเมตร และ Royal Blue 445-450 นาโนเมตร ที่พืชจำเป็นในการสังเคราะห์แสง 

หลักการใช้แสงเทียมในการปลูกพืชไฮโดรโปนิคส์

            การใช้แสงเทียมจากหลอดแอลอีดีในการปลูกพืช เพื่อทดแทนแสงสว่างตามธรรมชาติ โดยการทดลองนี้เลือกใช้หลอดขนาดกำลังไฟฟ้าเท่ากับ 3 วัตต์ ซึ่งมีความสว่างมากกว่าหลอดแอลอีดีแบบปกติ อีกทั้ง การเลือกความยาวคลื่นที่เหมาะสม สำหรับการสังเคราะห์แสงของพืชในการทดลองนี้ คือ “Deep Red” ที่มีความยาวคลื่นเท่ากับ 660 นาโนเมตร “Red” ที่มีความยาวคลื่นเท่ากับ 610-630 นาโนเมตร และ “Royal Blue” ที่มีความยาวคลื่นเท่ากับ  445-450 นาโนเมตร

การออกแบบโคมไฟหลอดแอลอีดี

รางไฟแอลอีดีที่ออกแบบเป็นแนวยาวขนาด 8cm x 60cm x 8cm (กว้าง x ยาว x สูง) เพื่อความเหมาะสมสำหรับแปลงผักที่มีความยาว 1 เมตร หลอดแอลอีดีขนาด 3 วัตต์ กำลังสูงที่มีความร้อนสูงมาก เพื่อระบายความร้อนจึงเลือกใช้อลูมิเนียมเป็นหลัก ซึ่งสามารถในการกระจายความร้อนและติดพัดลมไฟฟ้ากระแสตรงที่ปลายรางทั้ง 2 ข้าง จำนวน 2 ตัว เพื่อระบายลมร้อน แสดงดังรูปที่1.โดยหลอดแอลอีดีที่ใช้งาน จำนวน 12 หลอด แบ่งเป็นอัตราส่วน Deep Red : Red : Royal Blue อนุกรมกันเป็น 3 ชุดต่อไฟเป็นขนานให้แต่ละชุด แหล่งจ่ายไฟเลี้ยงระบบขนาด 12 โวลต์

รูปที่ 1. แสดงการติดตั้งหลอดแอลอีดีกับรางอลูมีเนียมและพัดลมระบายความร้อนที่ปลายราง ตามลำดับ

วงจรเซนเซอร์ตรวจจับความเข้มของแสงแดด

ผู้ประดิษฐ์ได้ศึกษาเกี่ยวกับวงจรเซนเซอร์ตรวจจับความเข้มของแสงแดดสำเร็จรูป เพื่อนำมาใช้ในการเปิด/ปิดแสงเทียมอัตโนมัติ โดยได้นำระบบเซนเซอร์มาใส่ในกล่องกันน้ำ เพื่อใช้วัดแสงแดดกลางแจ้งได้สะดวก ขนาดโครงกันแสงแดดมีขนาดเท่ากับ (กว้าง x ยาว x สูง) คือ 2 x 2 x 1.75 เมตร โดยวัสดุที่นำมาทำ คือ ท่อ PVC ขนาด 6 หุน แสดงดังรูปที่2. 

รูปที่ 2.  แสดงการติดตั้งโครงกันแสงแดดวงจรเซนเซอร์ตรวจจับความเข้มของแสงแดดสำเร็จรูป

การเจริญเติบโตของผักโดยการใช้แสงไฟเทียม

แสงธรรมชาติดังกล่าว สามารถสรุปผลได้ว่า ในช่วงระยะเวลาแรกนั้น ผู้ประดิษฐ์ใช้แสงจากไฟเทียม พบว่าการเจริญเติบโตช้ากว่าการได้รับแสงจากธรรมชาติและลำต้นนั้น สั้น เตี้ย สีของใบเหมือนขาดสารอาหาร ไม่สมบูรณ์ ผู้ประดิษฐ์จึงแก้ไข้ปัญหาดังกล่าวด้วยการเลี่ยนทิศทางของแปลงผักให้สัมผัสแสงแดดเพราะจากสถานที่ๆ ทำการปลูกผักจากแปลงที่ได้รับไฟเทียมไม่ได้รับแสงแดดเลย เนื่องจากติดเสาของอาคารประกอบกับ แผ่นกันแสงที่แบ่งระหว่างแปลงเพื่อทำการเปรียบเทียบนั้นบดบังแสงแดด นอกจาก จึงทำการเปลี่ยนไฟและติดตั้งแสงไฟจากหลอด LED แทน โดยมีการเปิด-ปิดเอง อัตโนมัติ เพื่อทำการทดสอบการเจริญเติบโตของผัก

สรุป อภิปรายผลการทดลอง

            การดำเนินงานชุดทดลองการปลูกผักไฮโดรโปนิกส์จากแสงเทียม ผู้ประดิษฐ์สามารถดำเนินงานได้สำเร็จทุกขั้นตอนตามสมมุติฐานที่ตั้งไว้ ไม่ว่าจะเป็นการเพาะเมล็ด พัฒนาระบบไฟแสงเทียมและระบบเซนเซอร์ตรวจจับความเข้มของแสง รวมถึงการควบคุมค่า PH  ซึ่งการออกแบบแสงของหลอดแอลอีดีที่อัตราส่วนสีแดงต่อสีน้ำเงินเป็น 2:1 จำนวน 12 หลอดและแต่ละหลอดมีกำลังความร้อนสูญเสียเท่ากับ 3 วัตต์ เพื่อจำลองความเข้มแสงในระดับที่พืชจำเป็นต้องใช้ได้และใช้เซ็นเซอร์แสงในการวัดระดับความเข้มแสง เพื่อเปิดในเวลาที่แสงไม่พอสำหรับพืช เนื่องจากหลอดไฟแอลอีดีที่ใช้มีความร้อนสูง ดังนั้น ผู้ประดิษฐ์จำเป็นต้องสร้างระบบรางไฟแอลอีดีที่ออกแบบตามแนวยาวขนาด 2 ฟุต จากวัสดุอลูมิเนียม เพื่อใช้ระบายความร้อนได้ดียิ่งขึ้นและเป็นการยืดอายุการใช้งานหลอดแอลอีดีที่ใช้งาน

            เกษตรกรท่านใดหรือผู้ใดที่อยากทดลองปลูกโดยใช้แสงเทียมที่กล่าวมาข้างต้น … สนใจสามารถสอบถามรายละเอียดการทดลองมาที่เว็บบล็อกนี้หรือสอบถามที่ ID Line: panya.mak ครับ ยินดีครับ.......