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Sistema de irrigação controladopor umidade do solo

Camila Buarque de Souza Mello, Docente, UNIR, Eloiza Costa Barros, Docente, UNIR,Leornardo Audalio Ferreira do Nascimento, Docente, UNIR, Ciro José Egoavil Montero, Docente, UNIR

Abstract—A busca de sistemas de irrigações econômicos emodernos vem aumentando nos últimos anos, principalmentemodelos de proporcione um controle maior no gasto de água demodo que ajude a aumentar a produtividade. Este projeto buscaentão o desenvolvimento de um sistema de irrigação eficientecontrolado pela umidade. Graças a um circuito controlado porArduíno foi possível o desenvolvimento de um protótipo de baixocusto e com relativa eficiência, que atendeu as expectativas iniciaise abriu as portas para aperfeiçoamento futuro.

Index Terms—Irrigação; Umidade; Arduíno.Abstract—The search for economic and modern irrigation

systems has been increasing in recent years, especially modelsto provide greater control over water expenditure so as to helpincrease productivity. This project then seeks the developmentof an efficient irrigation system controlled by moisture. Thanksto a circuit controlled by Arduino it was possible to develop aprototype of low cost and with relative efficiency, that met theinitial expectations and opened the doors for future improvement.

Index Terms—Irrigation; Moisture, Arduino..

I. INTRODUÇÃO

NA agricultura, a implementação de sistemas de irrigaçõeseconômicos e modernos são de fundamente importância

para o gerenciamento e rentabilidade das colheitas. De acordocom Azevedo (2002), uma irrigação bem realizada garante queas exigências das plantas sejam atendidas sem excesso ou falta,assim assegurando uma colheita sem desperdício. Gerenciar ascondições da umidade do solo na profundidade das raízes éum forma de determinar quanto de água a plantação necessita.

Quando se fala de pimenteiras, a deficiência de água,especialmente durante os estádios de floração e pagamentode frutos, reduz a produtividade em decorrência da queda deflores e abortamento de frutos. Porém o excesso de água nosolo pode comprometer a produção, principalmente quandoo solo tem deficiência da drenagem, podendo favorecer odesenvolvimento de doenças do solo. Vário são os sistemasque podem ser utilizados e a escolha deve sempre levar emconsideração fatores como: tipo de solo, clima, custo, uso demão-de –obra e energia, rendimento da cultura e quantidadee qualidade da água (EMBRAPA, 2007).

C. B. S. Mello, E. C. Barros e L. A. F. Nascimento: Acadêmicos do cursode Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Rondônia, Campus PortoVelho, Porto Velho, RO, 2017.Site: http://irrigadorinteligente.wixsite.com/unir

C. J. E Montero: Doutor do curso de Engenharia Elétrica da UniversidadeFederal de Ronônia.

Concluído em 12 de julho de 2017.

Dentre os modelos de irrigação, com foco nas pimenteiras,o sistema de irrigação por aspersão semiportátil é o maisutilizado. Sua principal vantagem é a possibilidade de serutilizado em diversos tipos de solo e topografia e o baixo custode implementação. Por outro lado, favorece o aumento dedoenças foliares, pelo fato de remover agrotóxicos e aumentara umidade junto ao dossel das plantas (EMBRAPA, 2007).

Modelos de irrigação controlados por tecnologias in-teligentes são então cada vez mais necessários na indústriaagrícola e o Arduíno é uma plataforma que permite a criaçãode projetos de forma prática. A utilização do Arduíno permitea associação com diversos tipos periféricos, como displays,botões, sensores, módulos Ethernet, entre outros, é entãobastante comum em projetos que desejam manter o baixocusto.

Visando a busca de um sistema de irrigação eficiente esustentável, este trabalho tem o objetivo de apresentar os resul-tados obtidos com o uso do Arduíno na irrigação automatizadapor aspersão.

II. METODOLOGIA

Para o desenvolvimento de um protótipo que cumprissecom o fim desejado nos deparamos com o problema de comoacoplar o circuito chaveador com uma rede de 127V para destaforma acionar uma bomba de água. Foram realizados testescom um foto acoplador em conjunto com um triac o que nãose mostrou promissor, pois apesar de possibilitar uma respostamais rápida no chaveamento, aumentou a complexidade docircuito de uma forma que não condizia com a disciplinaestudada. A opção escolhida para acoplar o circuito foi a deum Relé opto acoplador de 5V-DC.

Após resolvida a questão sobre o acoplamento do circuitohavia ainda de se escolher uma forma de automatizar ocircuito, durante os primeiros instantes da execução do projeto,utilizamos componentes comprados em conjunto com ummicrocontrolador Arduíno Genuíno UNO, desta forma, foipossível obter um modelo do protótipo a ser desenvolvido,os testes realizados com este primeiro dispositivo testado pos-sibilitaram que se aferisse questões sobre o tempo de respostade um relé, bem como a precisão de um sensor de umidadeKDQ11 utilizado em conjunto com um circuito integradoLM393 num drive YL-38 que serve como um comparadorde tensão.

A partir deste estágio do projeto já se fez possível a partelogica do dispositivo, ou seja, a programação do mesmo, vistoo fato de que já se dispunha do modelo do mesmo montado,

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o motivo da escolha de um microcontrolador Arduíno foi ofato dele ser de software aberto a comunidade, e o modelo daplaca se deu pelo fato de ser possível retirar o ATMEGA328-Ppresente na mesma, isto objetivando uma finalização de projetonuma PCI.

O código escrito foi:

Fig. 1. Código Part. 1

Fig. 2. Código Part. 2

Fig. 3. Código Part. 3

Desenvolvido o código e verificado que este modelocumpriu com o que se esperava, desenvolveu-se um circuitoequivalente na protoboard utilizando um microcontroladorATMEGA328-P em conjunto com um bloco regulador de ten-são composto por um 7805 e dois capacitores, isto possibilitouque se obtivesse sempre uma tensão de 5V no circuito, asmedições necessárias para isto foram feitas em laboratório.Outro bloco do circuito desenvolvido foi o do relé.

Após verificado que este circuito funcionava como se es-perava na protoboard simulou-se no programa PROTEUS daLab. Center Eletronics objetivando desenvolver uma placa decircuito impressa, a placa desenvolvida se encontra na imagem:

Fig. 4. Placa de Circuito Impressa

Após desenvolvida a placa no programa PROTEUS o es-quema da mesma foi impresso em papel fotográfico e odesenho foi transferido para uma placa de fenolite com oauxílio de um ferro de passar caseiro.

Após a confecção da placa calibrou-se o sensor de umidadea partir de amostras de areia com valor previamente conheci-dos para desta forma obter medições confiáveis no sensor.

Finalizado o dispositivo, o seu fluxograma funcional:

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Fig. 5. Fluxograma

III. RESULTADOS

Durante a realização do projeto houveram dificuldades,principalmente na montagem do circuito experimental naprotoboard. O maior problema porém, veio com a calibragemdo sensor de umidade, pois o mesmo não é muito preciso.O sensor apresenta seus resultados utilizando a porcentagemcomo unidade volumétrica. Para realizar a medição de maneirafuncional, de modo que o projeto tivesse realmente aplicaçãoreal, foi necessário a experimentação de umidade parcialmenteconhecidas afim de se encontrar um parâmetro percentual.

Primeiro aplicou-se água destilada em uma quantidade desolo conhecida, no caso todas as amostras foram de 100gde solo, com uma pipeta acrescentou-se quantidade de águacontrolada de modo que a porcentagem de umidade fossedefinida por nós. Esperava-se então que o sensor apresentasseo valor previamente calculado, contudo o que se obteveforam valores discrepantes sem um padrão. Suspeitou-se quea utilização de água destilada pudesse estar interferindo naleitura do sensor, então experimentou-se água de torneira. Oesperado era que a leitura fosse mais estável com a mudançada água, porém a discrepância continuou ocorrendo, ainda semum padrão definido.

Fig. 6. Água destilada

Fig. 7. Água de torneira

O projeto em si mostrou que funciona, o sensor conseguiureconhecer umidade e/ou ausência dela e ativar/desativar abomba para irrigação. O circuito foi eficiente, fez a leitura,mostrou a informação programada, ativou a bomba e irrigou,o problema ficou por conta da calibragem e mostrou-se in-compatível com o esperado.

IV. CONCLUSÃO

Por ser um modelo experimental o circuito atendeu as ex-pectativas. Após a calibragem do aparelho o sistema conseguiureconhecer as características do solo, porém sem precisão.Além disso, esta não é a forma mais segura de se medir aumidade de solos quando o intuito é administrar colheitas, poisexistem variáveis que podem interferir no resultado, como porexemplo, a quantidade de nutrientes presentes em cada tipodo solo.

Abre-se então a possibilidade de aperfeiçoamento paratrabalho futuros, como a implementação de leituras de outrasdiferentes variáveis importantes para análise. Como tambéma implementação de um sistema de backup das informaçõescoletadas, para utilização dos dados em programas de análises.Apesar de tudo, o circuito provou-se ser um sistema de baixocusto e capaz de controlar um sistema simples de irrigação

REFERENCES

[1] G. G. G. Cardoso, M, J. S. Sá, J, E. P. Silva e N. Camargo, PlataformaArduíno na automação da irrigação por gotejamento no cultivo da cana-de-açúcar. Congresso Nacional de Irrigação e Drenagem. São Cristovão,SE. 2015.

[2] Embrapa, Sistemas de produação: Pimenta (Capsicum spp.), 2rd ed. SãoPaulo, SP. 2007.

[3] J. A. Azevedo, Controle da Irrigação para Uso Racional de Água ede Energia. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento.Planaltina, DF. 2002.

[4] D. F. S. Cunha, G. R. Miranda, M. L. Assis e M. M. Araújo, Desen-volvimento de um sistema de irrigação automático. Instituto FederalTriângulo Mineiro. Ituiutaba, Mg.

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[6] K. C. M. Paula, Projeto de implantação de um sensor para medição deumidade do solo. Monografia. Alfenas, MG. 2013.

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Camila Buarque de Souza Mello Acadêmica do4o período do curso de Engenharia Elétrica daUniversidade Federal de Rondônia. Eloiza CostaBarros Acadêmica do 4o período do curso de En-genharia Elétrica da Universidade Federal de Rondô-nia. Leonardo Audalio Ferreira do NascimentoAcadêmico do 4o período do curso de EngenhariaElétrica da Universidade Federal de Rondônia.