UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARING CAMPUS DO ARENITO

ELTON APARECIDO SIQUEIRA MARTINS

SOFTWARE PARA ANLISE DE ARQUIVOS GERADOS POR UM SISTEMA DE AQUISIO DE DADOS

CIDADE GACHA - PR AGOSTO - 2009

ELTON APARECIDO SIQUEIRA MARTINS

SOFTWARE PARA ANLISE DE ARQUIVOS GERADOS POR UM SISTEMA DE AQUISIO DE DADOS

Orientador: Prof. Dr. Reny Adilmar Prestes Lopes

Trabalho de concluso de curso apresentado Universidade Estadual de Maring, como parte das exigncias do curso de Engenharia Agrcola para obteno do ttulo de

Engenheiro Agrcola.

CIDADE GACHA - PR AGOSTO - 2009

ELTON APARECIDO SIQUEIRA MARTINS

SOFTWARE PARA ANLISE DE ARQUIVOS GERADOS POR UM SISTEMA DE AQUISIO DE DADOS

Trabalho de concluso de curso apresentado Universidade Estadual de Maring, como parte das exigncias do curso de Engenharia Agrcola para obteno do ttulo de

Engenheiro Agrcola.

APROVADO: 20 de agosto de 2009.

________________________________ Prof. Luciano Henrique de Souza Vieira

________________________________ Prof. Dr. Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos

_______________________________ Prof. Dr. Reny Adilmar Prestes Lopes Orientador

ii

O que voc sabe no tem valor, o valor est no que voc faz com o que sabe.

Bruce Lee

iii

Dedico

o presente trabalho aos meus pais:

DURVAL MIRANDA MARTINS

e

ROSELI APARECIDA SIQUEIRA MARTINS

iv

AGRADECIMENTOS

DEUS, por ter me dado a vida, sade, famlia e perseverana para ter alcanado os meus objetivos.

Aos meus pais por todo o esforo que fizeram para me dar condies de estudar e estarem sempre presentes me ajudando e apoiando em todos os momentos.

A minha irm Juliana pelo apoio e incentivo nos meus estudos.

A minha namorada Aline pelo companheirismo e incentivo.

Ao professor Reny Adilmar Prestes Lopes por me orientar no presente trabalho e pelos anos de amizade durante minha vida acadmica.

Ao professor Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos por me iniciar nas pesquisas cientificas e nos estudos de linguagem de programao.

A professora Denise Mahl que colaborou para a realizao do presente trabalho.

A todos os amigos (as) da sala, em especial a Adriano Catossi Tinos, Jocemar Fernades Keiri, Marcelo Schwerz de Lucena, Pedro Henrique de Azevedo Silva e Rodolfo Luis Gabbiatti.

A todos os professores e funcionrios do Campus do Arenito do curso de Engenharia Agrcola.

v

SUMRIO

Pgina LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................. vii RESUMO .............................................................................................................................. viii 1 INTRODUO..................................................................................................................... 1 2 REVISO BIBLIOGRFICA................................................................................................. 3 2.1 Sistema de aquisio de dados ........................................................................................ 3 2.1.1 Micrologger CR23X ........................................................................................................ 3 2.2 Sensores .......................................................................................................................... 4 2.2.1 Radar ............................................................................................................................. 4 2.2.2 Clula de carga .............................................................................................................. 5 2.2.3 Fluxmetro ..................................................................................................................... 6 2.2.4 Geradores de impulsos (encoders) ................................................................................ 6 2.3 Parmetros avaliados ....................................................................................................... 7 2.3.1 Patinagem...................................................................................................................... 7 2.3.2 Capacidade de campo efetiva ........................................................................................ 8 2.3.3 Fora na barra de trao................................................................................................ 8 2.3.4 Potncia requerida na barra de trao ........................................................................... 9 2.3.5 Consumo horrio de combustvel ................................................................................... 9 2.4 Programas computacionais ............................................................................................. 10 2.4.1 Visual Basic 6.0 ........................................................................................................... 10 2.4.2 GNUPLOT ................................................................................................................... 11 3 MATERIAL E MTODOS................................................................................................... 13 3.1 Metodologia de clculo para obteno de cada parmetro ............................................. 14 3.1.1 Tempo de coleta de dados em cada ensaio ................................................................. 14 3.1.2 Fora na barra de trao.............................................................................................. 15 3.1.3 Velocidade de deslocamento ....................................................................................... 15 3.1.4 Potncia requerida na barra de trao ......................................................................... 15 3.1.5 Patinagem.................................................................................................................... 16 3.1.6 Capacidade de campo efetiva ...................................................................................... 17 3.1.7 Ritmo operacional ........................................................................................................ 17 3.1.8 Consumo horrio de combustvel ................................................................................. 18 3.1.9 Consumo de combustvel por rea............................................................................... 18 3.2 Parmetros de sada ....................................................................................................... 19 3.2.1 Relatrio ...................................................................................................................... 19

vi

3.2.2 Grficos ....................................................................................................................... 19 3.3 Finalizao do programa computacional ......................................................................... 20 4 RESULTADOS E DISCUSSES ....................................................................................... 21 5 CONCLUSES.................................................................................................................. 27 6 REFERNCIAS ................................................................................................................. 28 APNDICE ........................................................................................................................... 31

vii

LISTA DE FIGURAS

Figura

Pgina

1. Micrologger CR23X............................................................................................................ 4 2. Radar. ................................................................................................................................ 5 3. Clula de carga.................................................................................................................. 5 4. Fluxmetro. ........................................................................................................................ 6 5. Gerador de impulsos (encoder).......................................................................................... 7 6. Arquivo gerado pelo Micrologger CR23X ( esquerda) e arquivo editado para melhor compreenso dos dados contidos no arquivo original ( direita). ..................................... 13 7. Janela de Abertura do SADMA. ....................................................................................... 21 8. Janela de leitura e anlise de dados. ............................................................................... 22 9. Janela de caracterizao dos ensaios que faro parte do relatrio. ................................. 22 10. Janela de exibio do relatrio na tela. .......................................................................... 23 11. Janela Salvar (a esquerda) e Imprimir (a direita) relatrio exibido na tela. ..................... 23 12. Janela para gerar os grficos. ........................................................................................ 24 13. Grfico gerado pelo SADMA. ......................................................................................... 24 14. Acesso ao menu de ajuda do SADMA. .......................................................................... 25 15. Crditos pela elaborao do programa computacional SADMA. .................................... 26

viii

RESUMO

A instrumentao eletrnica um grande aliado para avaliar o desempenho de tratores agrcolas em campo. Dentre os parmetros que podem ser estudados destacam-se a velocidade de trabalho, o consumo de combustvel, patinagem dos rodados, demanda de fora e potncia na barra de trao. Para avaliar esses parmetros utilizam-se sensores, os quais enviam sinais que so coletados por um sistema de aquisio de dados (Micrologger CR23X), armazenando-os em arquivos. Estes dados, para serem analisados, necessitam ser importados para uma planilha eletrnica, organizados de modo a inserir as equaes obtendo assim as variveis respostas, para que seja realizada a anlise de desempenho do trator/mquina em teste. Diante disto este trabalho teve por objetivo desenvolver um programa computacional, utilizando o compilador Visual Basic 6.0, para realizar a leitura de arquivos gerados pelo Micrologger CR23X (sistema de aquisio de dados do Campus do Arenito), exigindo do usurio informaes bsicas referentes a cada ensaio, como permetro dos rodados, comprimento da parcela experimental, eficincia de campo, largura da mquina/implemento e a frequncia de obteno de dados do sistema de aquisio de dados. Podendo assim gerar relatrios e grficos dos ensaios analisados, contendo como dados de sada o tempo de ensaio, patinagem, consumo horrio de combustvel, consumo de combustvel por rea, fora e potncia demandada na barra de trao, capacidade de campo efetiva, ritmo operacional e velocidade de deslocamento.

1

1 INTRODUO

Para aumentar a margem de lucro necessrio minimizar os custos de produo, pois o produto final j tem preos de comercializao pr-estabelecidos no mercado, sendo necessrio otimizar o processo de produo. Na agricultura no diferente, uma vez que se deve fazer o uso racional de insumos e de operaes agrcolas (preparo de solo, plantio, colheita) de forma a minimizar os custos de produo. A instrumentao em tratores e mquinas agrcolas uma ferramenta para avaliar o desempenho destes em diferentes condies de trabalho. Com a instrumentao possvel conseguir respostas, como patinagem, consumo de combustvel, velocidade mdia de deslocamento, fora e potncia demandada na barra de trao entre outros, de maneira prtica e precisa. Para obter essas variveis respostas so usados sensores como: radares (indicador de velocidade instantnea), fluxmetros (indicador de consumo de combustvel), geradores de impulsos (obteno da patinagem dos rodados motrizes) e clulas de carga (indicador de fora e potncia demandada na barra de trao). Com os dados coletados pelos sensores possvel avaliar para cada operao, dependendo do tipo de solo, do implemento/mquina usado, qual a maneira de trabalho (rotao, marcha) mais eficiente, minimizando o desgaste da mquina/implemento e o consumo de combustvel, aumentando a capacidade de campo efetiva e consequentemente minimizando custos de operao. A partir da ltima dcada, com o rpido avano da computao e com o aparecimento de compiladores de uso mais amigveis ao usurio, os programas computacionais deixaram de ter sua entrada e sada de dados feita quase que exclusivamente atravs de arquivos. Nos compiladores atuais possvel desenvolver programas em que a entrada de dados pode ser mista (arquivo de dados e via teclado) ou apenas via teclado diretamente na interface do programa. O Visual Basic 6.0 um compilador criado pela Microsoft que permite ao programador criar programas para o ambiente Windows. A linguagem de programao deste compilador orientada a objetos, sendo possvel criar programas computacionais com interfaces (janelas) similares as dos programas do sistema operacional Windows. Atualmente, no Campus do Arenito, Cidade Gacha, para realizar ensaios de tratores/mquinas agrcolas faz-se uso da instrumentao eletrnica, sendo que, para analisar o desempenho destes necessrio dispor de muita ateno e realizar procedimentos repetitivos em planilhas eletrnicas para a anlise das informaes gravadas em arquivos gerados pelo Micrologger CR23X (sistema de aquisio de dados usado em pesquisas no Campus do Arenito - Cidade Gacha).

2

Como a anlise das informaes contidas nos arquivos gerados por Micrologger CR23X baseia-se na leitura das informaes dos arquivos e em equaes, possvel fazer uso de uma linguagem de programao para criar um programa computacional que faa essa anlise rapidamente e sem esforos, gerando relatrios e grficos referentes aos ensaios, agilizando o processo de anlise de desempenho dos tratores/mquinas agrcolas. Diante disto, este trabalho teve como objetivo desenvolver um programa computacional, no compilador Visual Basic 6.0, que realize a leitura de arquivos gerados por um sistema de aquisio de dados (Micrologger CR23X), gerando relatrios e grficos dos ensaios analisados, contendo como dados de sada tempo de ensaio, patinagem, consumo horrio de combustvel, consumo de combustvel por rea, fora e potncia demandada na barra de trao, capacidade de campo efetiva, ritmo operacional e velocidade de deslocamento.

3

2 REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 Sistema de aquisio de dados

Segundo Santos (2006) para que se faa uma avaliao por meio de um sistema de instrumentao, seja mecnico ou eletrnico, necessrio que se tenha instalados instrumentos capazes de fazer a medio dos dados que se deseje avaliar e comparar. Portanto, necessrio um sistema de aquisio de dados para coletar informaes, como consumo e temperatura de combustvel, velocidade de deslocamento, potncia e fora de trao, patinagem e outros parmetros. Segundo Garcia et al. (2003) a aquisio de dados uma atividade essencial em todo tipo de tecnologia e cincia. O objetivo de um sistema de aquisio de dados apresentar ao observador, os valores das variveis, ou parmetros, que esto sendo medidos. Os sensores geralmente so divididos em dois grupos: analgico e digital (ou lgico). Os sensores analgicos emitem um sinal contnuo de amplitude proporcional varivel de medida. Pelo fato de ser instantnea, no momento da observao, os sensores no usam a informao contida entre duas observaes. Os sensores lgicos trabalham digitalmente (aberto - 0 ou fechado - 1), ou seja, cada impulso corresponde a uma quantidade precisa do valor medido. Neste caso, a informao no instantnea, e vai contabilizar todos os impulsos desde a ltima observao (MANTOVANI et al., 1999 ).

2.1.1 Micrologger CR23X

O Micrologger CR23X (Figura 1) um sistema de aquisio de dados, com 2 Mb de memria RAM para armazenamento de dados, com freqncia de leitura de dados mxima de 100 Hz, de acordo com o cdigo de programao inserido no mesmo (APNDICE). Este sistema de aquisio de dados possui 12 portas de entrada de dados, sendo oito portas de entrada de dados de sinal digital e quatro de entrada de dados de sinal analgico, e duas portas para comunicao com computadores. O Micrologger CR23X alimentado com tenso de 12 VCC, tendo visor com capacidade para 24 caracteres em duas linhas (CAMPBELL SCIENTIFIC, 2009).

4

Figura 1. Micrologger CR23X.

2.2 Sensores

2.2.1 Radar

Segundo Dickey-John (2001) citado por Garcia et al. (2003) o radar (Figura 2) utilizado para medir a velocidade de deslocamento de um objeto, ou veculo, no qual foi instalado. Possui circuitos eletrnicos que emitem um sinal Doppler, em determinada freqncia, em direo ao solo. O sinal atinge um obstculo e uma freqncia retorna a um circuito detector. Um microprocessador mede o perodo de cada ciclo detectado, processando-o e gerando uma freqncia de sada correspondente a um nmero de pulsos por espao percorrido.

5

Figura 2. Radar.

2.2.2 Clula de carga

A clula de carga (Figura 3) um sistema que converte uma fora agindo sobre a mesma, em um sinal eltrico analgico atravs da deformao fsica de medidores de deformao, no bloco da clula de carga e ligados em forma de ponte de Wheatstone. Uma carga aplicada na clula, em compresso ou trao, produz uma deflexo no bloco, que transmite deformao aos medidores. A deformao produz uma alterao na resistncia eltrica proporcional carga. Normalmente, uma tenso de excitao requerida na entrada e a sada pode ser lida em milivolts (CARER e CARRARO, 2009).

Figura 3. Clula de carga.

6

2.2.3 Fluxmetro

O fluxmetro (Figura 4) utilizado para mensurar o volume de lquidos passados por ele. O medidor de fluxo um sensor lgico, no qual o funcionamento se baseia em duas engrenagens ovais, em que uma delas marcada por um m que sensibiliza sensor indutivo a cada volta, o que representa 1 mL de volume deslocado (MANTOVANI et al., 1999).

Figura 4. Fluxmetro.

2.2.4 Geradores de impulsos (encoders)

Os geradores de impulsos (Figura 5) so utilizados para calcular o nmero de voltas dadas por um rodado durante um ensaio, consequentemente calculando a distncia real percorrida pelo mesmo, para que seja possvel mensurar a patinagem. Segundo Lopes (2008) os geradores de impulso so equipamentos eletromecnicos, utilizados para a converso de movimentos rotativos ou deslocamentos lineares, em impulsos eltricos de corrente contnua e amplitude basicamente igual tenso de alimentao gerando uma relao precisa de impulsos por volta em uma distribuio perfeita dos pulsos ao longo dos 360o do giro do eixo. As medies so efetuadas atravs do princpio de funcionamento gate time method, onde so contadas as ocorrncias de pulsos dentro de um intervalo prprogramado sendo que os mesmos so exibidos e/ou registrados (LOPES, 2008).

7

Os transdutores ticos tm seus pulsos gerados devido ausncia ou presena de luz no sensor, ou seja atravs da interrupo de um feixe de luz, que tem como sensor fotodiodos ou fototransistores (emissor e receptor). Na utilizao deste tipo de transdutor se faz necessrio o uso de um mecanismo que interrompa o feixe de luz, sendo conseguido usando-se uma roda dentada, com furos igualmente distribudos nos seus 360o (LOPES, 2008).

Figura 5. Gerador de impulsos (encoder).

2.3 Parmetros avaliados

2.3.1 Patinagem

Conforme Gamero e Lanas (1996) a patinagem a denominao que se d ao deslizamento entre a superfcie da banda de rodagem e o solo, sendo um fator determinante para que ocorra a trao. Segundo Garcia (2009) a patinagem depende de vrios fatores como: condio do solo (solto ou firme), do pneu (novo ou com desgaste, calibrao), da distribuio de peso no trator (lastro), da carga no sistema de engate de trs pontos ou na barra de trao. A patinagem reduzida em geral representa excesso de peso/lastro no trator, exigindo o aumento da potncia requerida para movimentar o trator e reduzindo a potncia disponvel para tracionar o implemento. Nestes casos h aumento do desgaste do motor e do consumo de combustvel, sendo necessrio reduzir o lastro da mquina (GARCIA, 2009).

8

Nas situaes em que a patinagem excessiva, ocorre perda de potncia pelo deslizamento dos pneus, a velocidade de deslocamento reduzida, e o desgaste dos pneus acelerado. Para evitar essas consequencias deve ser aumentado o lastro e reduzido a carga na barra de trao ou no engate de trs pontos (GARCIA, 2009). Segundo Yanai et al. (1999) o aumento dos nveis de lastragem reduz a patinagem e o coeficiente de trao. O uso da trao dianteira auxiliar influencia significativamente e positivamente na patinagem, na velocidade de deslocamento e na potncia na barra de trao, sendo a trao simples mais eficiente apenas para o desenvolvimento de maior coeficiente de trao.

2.3.2 Capacidade de campo efetiva

Mialhe (1974) define capacidade operacional de mquinas e implementos agrcolas, como a quantidade de trabalho que so capazes de executar em uma unidade de tempo de referncia. A capacidade de campo terica, por sua vez, obtida a partir de dados relativos as dimenses dos rgos ativos da mquina, especificamente da largura de corte e da velocidade de deslocamento. Por outro lado, a capacidade de campo efetiva a razo entre o desempenho real da mquina (rea trabalhada) e o tempo total gasto a campo. Segundo Pacheco (2000), eficincia de campo a razo entre o tempo operacional efetivo e o tempo total de campo. A eficincia de campo pode melhorar significativamente quando as reas de cultivo ou faixas so longos (reduzindo perdas de tempo com manobras), no entanto, medidas de conservao de solo so, provavelmente, os fatores mais importantes que influenciam na eficincia das operaes de campo, uma vez que nem sempre a maior dimenso da rea coincide com o melhor direcionamento das operaes visando conservao do solo. Uma maneira para reduzir custos de produo, aumentar a eficincia a campo das operaes agrcolas.

2.3.3 Fora na barra de trao

A barra de trao um dos meios de aproveitamento da potncia do trator e destinase a desenvolver fora, a qual comumente direcionada para trao de mquinas e implementos, que necessitam ser deslocados ao longo da rea de trabalho. (SANTOS et al., 2006).

9

Segundo Dewantier et al. (2008) a capacidade de trao de um trator agrcola relaciona-se principalmente com a patinagem dos rodados, mas fatores como tipo de solo, teor de gua, caractersticas e propriedades do solo, geometria da ferramenta de mobilizao do solo, distribuio de peso sobre os rodados, transferncia de peso durante a operao, caractersticas do rodado, tambm interferem neste parmetro. Gabriel Filho et al. (2004) afirmam que em reas onde existe cobertura vegetal, h alterao na interao do rodado com o solo e a capacidade do trator em desenvolver a trao afetada em funo do trator estar sujeito ao efeito da patinagem devido ao contato pneu-solo.

2.3.4 Potncia requerida na barra de trao

A potncia disponvel na barra de trao pode ser determinada, a partir do ensaio na barra de trao, sendo este realizado em pista de concreto para tratores de pneus. A potncia requerida na barra de trao o produto entre a fora na barra de trao e a velocidade de deslocamento. Segundo Liljedahl et al. (1995) citados por Santos et al. (2006), a transmisso de potncia por meio da barra de trao, embora menos eficiente em relao tomada de potncia e ao sistema hidrulico, a forma mais comum de utilizao do trator agrcola devido sua versatilidade. Fatores como o tipo de solo, a geometria do trator e a distribuio de peso sobre os rodados durante a operao contribuem para o baixo desempenho da transmisso de potncia por meio da barra de trao, sendo a patinagem o principal motivo para o mesmo.

2.3.5 Consumo horrio de combustvel

O consumo horrio de combustvel apresentado como unidade de volume por unidade de tempo (L h-1), caso em que no se considera a influncia da variao da temperatura e a quantidade de potncia gerada. Outra forma de apresentar o consumo de combustvel por meio de unidade de massa por unidade de tempo (kg h-1), nesta forma, apesar de considerar a influncia da temperatura, tambm no se contempla a potncia gerada. A forma mais tcnica de se expressar o consumo unidade de massa por unidade de potncia (g kWh-1); esta forma conhecida como consumo especfico de combustvel e,

10

pelo fato de considerar a massa e a potncia, pode ser usada para comparar motores, tratores e equipamentos de tamanho e formas diferentes (LOPES et al., 2003).

2.4 Programas computacionais

A elaborao de programas computacionais visa agilizar processos que podem ser realizados de maneira no tecnolgica, para que os realizadores destes possam desenvolver essas atividades sem esforos, com rapidez e preciso. H casos, nas reas de engenharia e fsica, principalmente, que so praticamente inviveis ou impossveis resolver problemas sem o uso de programas computacionais, o que torna a rea de desenvolvimento de programas computacionais promissora no mercado de trabalho atual e futuro. Santos et al. (2006) desenvolveram uma planilha eletrnica a partir da elaborao de um programa em Visual Basic, sendo a entrada de dados referente s caractersticas do trator, bem como informaes obtidas durante o ensaio na barra de trao, tais como o tempo de durao do "tiro" (teste em determinada carga), consumo de combustvel (mL), nmero de voltas da roda motora e leitura da clula de carga utilizada. A planilha desenvolvida mostrou-se uma ferramenta eficiente e rpida para o clculo da fora de trao, velocidade, potncia disponvel na barra de trao, consumo horrio de combustvel, consumo especfico de combustvel, patinagem dos rodados e coeficiente de trao do trator ensaiado. Dewantier et al. (2008) desenvolveram um programa computacional, em ambiente Delphi, para previso de esforos na barra de trao e potncia requerida no motor do trator. O programa computacional foi intitulado de Fora BT 2.0, e permite que sejam executados clculos de esforo de trao, assim como a opo para calcular a fora na barra de trao e potncia na barra de trao e no motor, para equipamentos como: subsolador, arado, escarificador, grade de discos e semeadoras.

2.4.1 Visual Basic 6.0

O Visual Basic uma linguagem de programao produzida pela empresa Microsoft, e parte integrante do pacote Microsoft Visual Studio. Sua verso mais recente faz parte do

11

pacote Visual Studio .NET, voltada para aplicaes .Net. Sua verso anterior fez parte do Microsoft Visual Studio 6.0 (PERRY, 1999). Segundo Perry (1999) e Wang (1999) o Visual Basic uma linguagem de programao para Windows orientada a eventos. No Visual Basic trabalha-se com formulrios, mdulos e controles. Todos os controles devem estar contidos em um formulrio. Pode-se escrever cdigo em Basic para cada evento de cada controle. Segundo Wang (1999) a linguagem visual basic dirigida por eventos (event driven), e possui tambm um ambiente de desenvolvimento integrado (IDE - Integrated Development Environment) totalmente grfico, facilitando a construo da interface das aplicaes (GUI Graphical User Interface), da o nome "Visual". Em suas primeiras verses, o Visual Basic no permitia acesso a bancos de dados, sendo portanto voltado apenas para iniciantes, mas devido ao sucesso entre as empresas, a linguagem logo adotou tecnologias como Data Access Object (DAO), Remote Data Object (RDO), e ActiveX Data Objects (ADO), tambm da Microsoft, permitindo fcil acesso a bases de dados. Posteriormente foi adicionada tambm a possibilidade de criao de controles ActiveX, e, com a chegada do Visual Studio .NET, o Visual Basic, que era pseudo-orientada a objetos, tornou-se uma linguagem totalmente orientada a objetos (WANG, 1999). Para criar o instalador de um projeto desenvolvido em Visual Basic 6.0 usado o Package & Deployment Wizard, o qual uma componente do pacote de instalao do compilador Visual Basic 6.0. Ao criar o instalador de um projeto com esta ferramenta criado um pacote de instalao contendo todas as DLLs (Dynamic Link Libraries) que so necessrias para o funcionamento do aplicativo, e tambm possvel incluir no pacote de instalao outros aplicativos, ou seja, ao criar esse pacote de instalao, o aplicativo pode funcionar em qualquer computador, pois ao instalar esse quite, copiado para o computador todas as DLLs e outros aplicativos necessrios para que o programa seja executado sem a ocorrncia de erros (PERRY, 1999).

2.4.2 GNUPLOT

O GNUPLOT foi desenvolvido inicialmente por Thomas Williams e Colin Kelly em 1986 com o objetivo de criar um programa que lhes permitisse visualizar graficamente propriedades das equaes matemticas relacionadas ao fenmeno do eletromagnetismo. Primeiramente foi denominado de NEWPLOT, mas ao descobrirem que j existia outro programa com esse mesmo nome, mudaram para GNUPLOT. O programa destina-se a criao de grficos a partir de funes e conjuntos de dados em duas ou trs dimenses. O

12

GNUPLOT bastante utilizado devido a sua simplicidade, versatilidade e automatizao das tarefas, o que possibilita traar diversos grficos a partir da execuo de apenas um arquivo de comandos (KOZAKEVICIUS et al., 2008). Segundo Galo (2003) o aplicativo GNUPLOT destinado visualizao de grficos e superfcies, teis em aplicaes cientficas nas reas de fsica, matemtica, estatstica e engenharias. Este aplicativo de domnio pblico e tem verses para uma srie de sistemas operacionais, tais como: Windows, Unix, Linux, DOS.

13

3 MATERIAL E MTODOS

O programa computacional SADMA (Sistema de Anlise de Desempenho de Mquinas Agrcolas) para leitura de arquivos gerados por sistemas de aquisio de dados (Micrologger CR23X) foi desenvolvido no Campus do Arenito, Cidade Gacha, para uso em pesquisas na rea de mecanizao agrcola. O SADMA foi desenvolvido no ambiente de trabalho do compilador Visual Basic 6.0 fazendo-se uso de formulrios, botes e aes disponveis no compilador. Tambm foi utilizado o aplicativo GNUPLOT 4.0 para criao de grficos de barras. O arquivo de texto gerado pelo Micrologger CR323X possui extenso dat, e as informaes gravadas neste arquivo so dispostas em colunas e linhas, conforme a Figura 6 (a esquerda).

Figura 6. Arquivo gerado pelo Micrologger CR23X ( esquerda) e arquivo editado para melhor compreenso dos dados contidos no arquivo original ( direita).

Os arquivos gerados possuem 11 colunas separadas por vrgulas (,), em que cada coluna representa uma varivel do ensaio: 1 Coluna: mostra a quantidade de sensores que atualmente podem ser ligados ao Micrologger CR23X (fluxmetro, clula de carga, radar e 4 encoders). 2 Coluna: os dois primeiros dgitos desta coluna representam a hora (h) e os outros dois representam os minutos (min) da realizao do ensaio.

14

3 Coluna: mostra os segundos (s) do horrio da realizao do ensaio. 4 Coluna: mostra os valores de fora instantnea na barra de trao (kgf). 5 Coluna: mostra a quantidade de pulsos referente ao consumo de combustvel, em que a cada pulso registrado equivale a 1 mL de combustvel consumido. 6 Coluna: mostra os valores de velocidade instantnea (m s-1). 7, 8, 9 e 10 Coluna: mostra a quantidade de pulsos referentes ao nmero de voltas dadas pelos rodados (a cada 60 pulsos registrados nessas colunas representam uma volta dada pelo respectivo rodado). 11 Coluna: representa a qual ensaio (flag) corresponde a linha de dados. O arquivo gerado pelo Micrologger CR23X no possui todas variveis de entrada necessrias para obter os parmetros necessrios para avaliao, assim o usurio ter que informar para o programa os valores do permetro dos rodados (m), o comprimento da parcela experimental (m), a largura de trabalho da mquina (m) e a eficincia de campo da operao (%) no ensaio e a frequncia de obteno de dados do sistema de aquisio de dados.

3.1 Metodologia de clculo para obteno de cada parmetro

No programa desenvolvido foi utilizado, como rotina principal, o lao de repetio Do While para realizar a leitura completa do arquivo dat e o somatrio das colunas que contm os dados que fornecero as variveis respostas. O programa s funciona corretamente com arquivos dat com configurao de dados conforme descrito anteriormente (Figura 6). O programa ir realizar somatrio dos dados contidos da 4a a 10a coluna de cada ensaio. O somatrio de cada coluna ser armazenado em vetores.

3.1.1 Tempo de coleta de dados em cada ensaio

O Micrologger CR23X opera com uma freqncia de trabalho que pode variar de acordo com a programao do mesmo. Para calcular o tempo de cada ensaio utiliza-se a equao 1:

15

(1)

em que: Te = Tempo de ensaio (s); NS: Quantidade de sensores que podem ser ligados ao Micrologger CR23X (valor contido na primeira coluna); f: Freqncia de operao do Micrologger CR23X.

3.1.2 Fora na barra de trao

A fora na barra de trao (kgf) uma leitura instantnea, ou seja, j gravado no arquivo o valor real da grandeza, no havendo necessidade do uso de equaes para obteno da mesma. Logo possvel obter valores de mnimo, mdio e mximo de fora na barra de trao apenas observando a respectiva coluna de dados. Para obter os valores de mnimo e mximo foi utilizada a lgica de programao para capturar esses valores extremos. A mdia foi obtida fazendo-se a mdia aritmtica dos valores gravados na coluna destinada a armazenar os valores de fora coletados pela clula de carga.

3.1.3 Velocidade de deslocamento

O processo de obteno dos valores mnimo, mdio e mximo de velocidade de deslocamento o mesmo usado para obteno da fora na barra de trao, pois a velocidade tambm uma grandeza de leitura instantnea no arquivo dat, obtida pelo radar.

3.1.4 Potncia requerida na barra de trao

A potncia requerida na barra de trao calculada instantaneamente a cada leitura de fora e velocidade realizada pelo sistema de aquisio de dados. Para calcular a

16

potncia requerida na barra de trao utiliza-se a equao 2, conforme Fernandes et al. (2001).

,

(2)

em que: P: Potncia requerida na barra de trao do trator (kW); F: Fora na barra de trao (kgf); Vm: Velocidade instantnea de deslocamento (km h-1); 366,97: Fator de converso de unidades.

Como calculado um valor de potncia para cada valor de fora e velocidade gravado no arquivo dat obtido vrios valores de potncia, assim so apresentados na tela do SADMA os valores de potncia mnima, mdia e mxima.

3.1.5 Patinagem

Para coletar os dados para calcular a patinagem utiliza-se encoders (sensores geradores de impulsos, os quais realizam converso de movimentos rotativos em pulsos eltricos, gerando 60 pulsos por giro do rodado). Para obter os valores de patinagem utilizase a equao 3 descrita por Silva et al. (2000).

100

(3)

em que: Pat = Patinagem dos rodados (%); Pulsos = Total de pulsos registrados no arquivo dat em cada parcela experimental (pulsos); Per = Permetro do rodado (m); L = Comprimento da parcela experimental (m); 60: Fator de converso do nmero de pulsos que corresponde a 1 volta do rodado.

17

Na exibio dos valores de patinagem na tela do SADMA foi criado uma legenda de cores com a finalidade de facilitar a visualizao da uniformidade da patinagem nos rodados. Para valores de patinagem menores que 7 % exibido a cor amarela, para valores entre 7 e 15 % exibo a cor verde, e para valores maiores que 15 % a cor vermelha.

3.1.6 Capacidade de campo efetiva

Para calcular a capacidade de campo efetiva utiliza-se a velocidade de trabalho, largura de trabalho ou de corte e a eficincia de campo, conforme a equao 4 descrita por Silveira et al. (2006).

(4)

em que: Cef: Capacidade de campo efetiva (ha h-1); V: Velocidade mdia de operao (km h-1); L: Largura de trabalho da mquina/implemento (m); e: Eficincia de campo (adimensional); 10: Fator de converso de unidades.

3.1.7 Ritmo operacional

Ritmo operacional expresso em uma quantidade de tempo para trabalhar uma determinada rea. O ritmo operacional obtido conforme equao 5:

(5)

em que: Ro: Ritmo operacional (h ha-1); Cef: Capacidade efetiva de campo (ha h-1).

18

3.1.8 Consumo horrio de combustvel

O fluxmetro emite ao sistema de aquisio de dados uma unidade de pulso a cada mL de combustvel que passou pelo mesmo (1 mL pulso-1). Contabilizando-se a quantidade de pulsos e o tempo gasto para percorrer cada parcela experimental, o consumo horrio de combustvel pode ser calculado pela equao 6, conforme descrita em Mahl et al. (2007).

3,6

(6)

em que: CHC: Consumo horrio de combustvel (L h-1); Pulsos: Somatrio de pulsos equivalente ao somatrio de mL de combustvel gasto para percorrer a parcela experimental; t: Tempo gasto para percorrer a parcela experimental (s); 3,6: Fator de converso de unidades.

3.1.9 Consumo de combustvel por rea

O consumo de combustvel por rea obtido pela equao 7.

(7)

em que: CHCA: Consumo de combustvel por rea (L ha-1); CHC: Consumo horrio de combustvel (L h-1); Cef: Capacidade efetiva de campo (ha h-1).

19

3.2 Parmetros de sada

Com os dados de entrada fornecidos pelo usurio (dados do ensaio e dados coletados pelo sistema de aquisio de dados) o SADMA retorna como parmetros de anlise de cada ensaio: a) Tempo gasto em cada ensaio; b) Consumo horrio de combustvel; c) Consumo de combustvel por rea; d) Velocidade mnima, mdia e mxima; e) Capacidade de campo efetiva; f) Ritmo operacional; g) Patinagem dos rodados; h) Fora e Potncia mnima, mdia e mxima demandada na barra de trao. Os parmetros analisados podem ser apresentados ao usurio de trs modos: a) no modo de janela do programa durante a execuo; b) no modo de relatrio que poder ser salvo em forma de texto ou impresso; c) no modo de grficos de barras.

3.2.1 Relatrio

O usurio pode criar relatrios, que podem ser salvos, em extenso doc, txt, ou impressos, contendo todos os parmetros de sada. Para criao dos relatrios o usurio dever selecionar quais os ensaios que far parte do relatrio. Ao selecionar um ensaio para inserir no relatrio o programa ir mostrar um formulrio ao usurio para que este possa caracterizar as condies em que se realizou o ensaio a campo e gerar um relatrio mais completo. Para caracterizar cada ensaio h campos para informar o tipo de trator, rotao de trabalho, marcha, mquina/implemento, usados no ensaio, esses campos no so de preenchimento obrigatrio para que se possa gerar o relatrio.

3.2.2 Grficos

Os grficos gerados so de barras. O usurio poder gerar grficos com os seguintes parmetros de sada: consumo horrio de combustvel, consumo de combustvel por rea, velocidade mdia, capacidade de campo efetiva, ritmo operacional, patinagem dos rodados, fora e potncia mdia demandada na barra de trao. Esses grficos podem ser salvos como figuras (em extenso jpeg). Para gerar os grficos usa-se o aplicativo GNUPLOT 4.0. O usurio no ter contato com esse aplicativo, pois todos os comandos e

20

coordenadas para elaborar os grficos so enviados a este aplicativo por arquivos, ou seja, o SADMA executa esse aplicativo em segundo plano, assim o usurio no tem contato com a interface deste aplicativo, o mesmo apenas visualiza o grfico gerado.

3.3 Finalizao do programa computacional

Aps concludo o cdigo fonte do SADMA, foi utilizada a ferramenta Package & Deployment Wizard que faz parte do pacote de instalao do compilador Visual Basic 6.0 para criar um assistente de instalao do SADMA. Contendo neste pacote de instalao todas as DLLs, o aplicativo GNUPLOT 4.0 e o executvel do SADMA, para que seja possvel instalar e executar o programa em qualquer computador que possua o sistema operacional Windows XP.

21

4 RESULTADOS E DISCUSSES

Nas figuras de 7 15 so mostrados os resultados do programa computacional SADMA.

Figura 7. Janela de Abertura do SADMA.

Na Figura 8 mostrada a janela principal do SADMA, na qual importado o arquivo dat e analisado os ensaios que o usurio selecionar. No lado esquerdo da Figura 8 est o campo com os ensaios realizados para serem selecionados para anlise e os campos para inserir os dados que no constam no arquivo dat e do lado direito exibida a anlise do ensaio selecionado. Em todas as janelas do SADMA os ensaios analisados ficam disponveis para serem visualizados (no lado direito das janelas). Para navegar entre os ensaios analisados, basta usar os botes de navegao contidos nesta tela.

22

Figura 8. Janela de leitura e anlise de dados.

Na Figura 9 mostrada a janela onde so selecionados e caracterizados os ensaios que faro parte do relatrio, que poder ser impresso ou salvo em forma de texto.

Figura 9. Janela de caracterizao dos ensaios que faro parte do relatrio.

23

Na janela mostrada na Figura 10 exibido o relatrio gerado. Nesta janela so ativados os botes de Salvar e Imprimir relatrio (Figura 11).

Figura 10. Janela de exibio do relatrio na tela.

Figura 11. Janela Salvar (a esquerda) e Imprimir (a direita) relatrio exibido na tela.

Na Figura 12 mostrada a janela em que o usurio gera os grficos obtidos dos ensaios analisados. Nesta janela o usurio seleciona qual o parmetro e os ensaios que faro parte do grfico.

24

Figura 12. Janela para gerar os grficos.

A Figura 13 mostra um exemplo de um grfico de consumo horrio de combustvel gerado pelo SADMA.

Figura 13. Grfico gerado pelo SADMA.

25

Para obter ajuda, o usurio pode acessar o tutorial do SADMA para esclarecer dvidas de como utilizar o programa. Para visualizar o tutorial o usurio deve acessar o menu Ajuda mostrado na Figura 14, neste mesmo menu o usurio pode acessar o presente trabalho para esclarecer dvidas com relao a definio dos parmetros analisados e tambm pode acessar os crditos pela elaborao do SADMA.

Figura 14. Acesso ao menu de ajuda do SADMA.

A Figura 15 mostra a janela com os nomes e e-mail dos responsveis e colaboradores para o desenvolvimento do SADMA.

26

Figura 15. Crditos pela elaborao do programa computacional SADMA.

O SADMA foi desenvolvido para analisar arquivos dat gerados pelo sistema de aquisio de dados do Campus do Arenito (Micrologger CR23X). O qual gera arquivos de dados com configurao de dados conforme mostrado na Figura 6, mas o SADMA pode ser utilizado para analisar arquivos dat gerados por qualquer outro sistema de aquisio de dados que gere arquivos com a mesma configurao de dados que o Micrologger CR23X. Arquivos dat de configurao de dados diferente do Micrologger CR23X podem ser editados para ficar com a mesma configurao de dados para que possam ser analisados pelo SADMA.

27

5 CONCLUSES

O programa SADMA capaz de analisar arquivos dat gerados pelo Micrologger CR23X com rapidez, eficincia e sem exigir esforos dos usurios, gerando relatrios e grficos. O programa SADMA uma ferramenta que ir facilitar e agilizar as anlises de arquivos dat realizadas pelos pesquisadores da rea de mecanizao agrcola no Campus do Arenito. O programa SADMA no se limita a apenas analisar arquivos dat gerados pelo Micrologger CR23X, mas qualquer arquivo dat que possua a mesma configurao de dados do arquivo gerado pelo Micrologger CR23X, ou de arquivos editados para que fiquem com a mesma configurao de dados compatvel com o SADMA.

28

6 REFERNCIAS

CAMPBELL SCIENTIFIC. CR23X specifications. Disponvel em: . Acesso em: 21 maio 2009. CARER, M.; CARRARO, E. Clula de carga. (Apostila didtica) 2009. 10 p. DEWANTIER, G. R. et al. Programa computacional para determinao da potncia requerida na barra de trao e no motor de tratores agrcolas. 2008. Disponvel em: . Acesso em: 28 abril 2009. FERNANDES, H. C. et al. Requerimento energtico de um equipamento conjugado de preparo vertical do solo. Revista Ciencias Tcnicas Agropecurias, La Habana, v. 10, n. 3, p. 55-58, 2001. GABRIEL FILHO, A. et al. Desempenho de um trator operando em solo com diferentes tipos de cobertura vegetal. Engenharia Agrcola. Jaboticabal, v. 24, n. 3, p.781-789, 2004. GALO, M. Introduo ao uso do aplicativo Gnuplot. 2003. Disponvel em: Acesso em: 10 outubro 2008. GAMERO, C. A.; LANAS, K. P. Ensaio e certificao das mquinas de mobilizao peridica do solo. In: MIALHE, L. G. Mquinas agrcolas: ensaio e certificao. Piracicaba, 1996. p.463-514. GARCIA, R. F. et al. Programa computacional para aquisio de dados para avaliao de mquinas agrcolas. Revista Brasileira de Engenharia Agrcola e Ambiental, Campina Grande, v. 7, n. 2, p. 375-381, 2003. GARCIA, R. F. Patinagem de pneus. Disponvel em: . Acesso em: 05 abril 2009.

29

KOZAKEVICIUS, A. J. et al. O aplicativo GNUPLOT: Comandos bsicos. Disponvel em:. Acesso em: 10 outubro 2008. LOPES, A. et al. Consumo de combustvel de um trator em funo do tipo de pneu, da lastragem e da velocidade de trabalho. Revista Brasileira de Engenharia Agrcola e Ambiental. Campina Grande, v. 7, n. 2, p. 382-386, 2003. LOPES, R. A. P. Instrumentao eletrnica embargada em mquinas agrcolas. (Apostila didtica). 2008. 32 p. MAHL, D.; GAMERO, C. A.; BENEZ, S. H. Demanda energtica de semeadora-adubadora de plantio direto em funo de elementos de corte, velocidade e tipo de solo. Revista Energia na Agricultura. Botucatu, v. 23, n. 3, p. 15-36, 2007. MANTOVANI, E. C.; LEPLATOIS, M.; INAMASSU, R. Y. Automao do processo de avaliao de desempenho de tratores e implementos em campo. Pesquisa Agropecuria Brasileira, Braslia, v. 34, n. 7, p. 1241-1246, 1999. MIALHE, L. G. Capacidade operacional. In: MIALHE, L. G. Manual de mecanizao agrcola. So Paulo, 1974. p. 118-123. PACHECO, E. P. Seleo e custo operacional de mquinas agrcolas. Rio Branco. Embrapa Acre. Documentos, 58, 2000. 21 p. PERRY, G. Aprenda em 24 horas visual basic. Rio de Janeiro: Campus, 1999. 439p. SANTOS, A. P. Anlise tcnica de semeadoras adubadoras para plantio direto de milho. 2006. 135 f. Dissertao (Mestrado em Engenharia Agrcola - Concentrao em Mquinas e Automao Agrcola) Universidade Federal de Lavras. Lavras, 2006. SANTOS, F. L.; FERNANDES, H. C.; RINALDI, P. C. N. Desenvolvimento de uma planilha eletrnica para a determinao da potncia disponvel na barra de trao de tratores agrcolas. Engenharia na Agricultura, Viosa, v. 14, n. 2, p. 122-130, 2006. SILVA, S. L. Avaliao de semeadoras para plantio direto: demanda energtica, distribuio longitudinal e profundidade de deposio de sementes em diferentes

30

velocidades de deslocamento. 2000. 123 f. Tese (Doutorado em Energia na Agricultura) Faculdade de Cincias Agronmicas, Universidade Estadual Paulista. Botucatu, 2000. SILVEIRA, G. M.; YANAI, K.; KURACHI, S. A. H. Determinao da eficincia de campo de conjuntos de mquinas convencionais de preparo do solo, semeadura e cultivo. Revista Brasileira de Engenharia Agrcola e Ambiental, Campina Grande, v. 10, n. 1, p. 220-224, 2006. WANG, W. Visual basic 6. Rio de Janeiro: Campus, 1999. 532p. YANAI, K. et al. Desempenho operacional de trator com e sem o acionamento da trao dianteira auxiliar. Pesquisa Agropecuria Brasileira, Braslia, v. 9, n. 3, p.1427-1434, 1999.

APNDICE

32

PROGRAMAO DO MICROLOGGER CR23X

PROGUEM3.CSI, Table 1 ;{CR23X} ;

*Table 1 Program 01: 0.2 Execution Interval (seconds)

1: Volt (Diff) (P2) 1: 1 Reps 2: 15 5000 mV, Fast Range 3: 1 DIFF Channel 4: 12 Loc [ Flag1 ] 5: 1.0 Mult 6: 0.0 Offset

2: Batt Voltage (P10) 1: 10 Loc [ Bateria ]

3: Volt (Diff) (P2) 1: 1 Reps 2: 21 10 mV, 60 Hz Reject, Slow Range 3: 2 DIFF Channel 4: 1 Loc [ Forca ] 5: 1284.95 Mult 6: 20 Offset

4: Pulse (P3) 1: 1 Reps 2: 1 Pulse Channel 1 3: 1 Low Level AC, All Counts 4: 2 Loc [ Cons_Comb ] 5: 1.0 Mult 6: 0.0 Offset

33

5: Pulse (P3) 1: 1 Reps 2: 2 Pulse Channel 2 3: 1 Low Level AC, All Counts 4: 3 Loc [ Velocidad ] 5: 0.03711 Mult 6: 0.0 Offset

6: SDM-INT8 (P101) 1: 00 SDM Address 2: 0000 Input Config: Channels 8,7,6,5 3: 3333 Input Config: Channels 4,3,2,1 4: 0000 Function: Channels 8,7,6,5 5: 7777 Function: Channels 4,3,2,1 6: 0000 -- Output Options 7: 4 Loc [ PRDD ] 8: 1.0 Mult 9: 0.0 Offset

PROGUEM3.CSI, Table 1

7: If (XF) (P89) 1: 12 X Loc [ Flag1 ] 2: 4 < 3: -4000 F 4: 30 Then Do

8: Z=F (P30) 1: 0.0 F 2: 00 Exponent of 10 3: 13 Z Loc [ Flag3 ]

9: Do (P86) 1: 10 Set Output Flag High (Flag 0)

34

10: Set Active Storage Area (P80) 1: 1 Final Storage Area 1 2: 7 Array ID

11: Real Time (P77) 1: 0011 Hour/Minute,Seconds (midnight = 0000)

12: Sample (P70) 1: 8 Reps 2: 1 Loc [ Forca ]

13: Serial Out (P96) 1: 70 Destination Output

14: Else (P94)

15: If (XF) (P89) 1: 13 X Loc [ Flag3 ] 2: 1 = 3: 1 F 4: 00 Go to end of Program Table

16: Serial Out (P96) 1: 71 Destination Output

17: Z=F (P30) 1: 1 F 2: 00 Exponent of 10 3: 13 Z Loc [ Flag3 ]

18: End (P95)

19: If (XF) (P89) 1: 13 X Loc [ Flag3 ] 2: 1 = 3: 1 F 4: 30 Then Do

35

PROGUEM3.CSI, Table 1

20: Z=Z+1 (P32) 1: 8 Z Loc [ Flag6 ]

21: End (P95)

*Table 2 Program 02: 0.0000 Execution Interval (seconds)

*Table 3 Subroutines

End Program

36

PROGUEM3.CSI, Input Locations

Addr Name Flags # Reads # Writes Blocks

1 [ Forca ] RW-- 1 1 ----- ------ --2 [ Cons_Comb ] -W-- 0 1 ----- ------ --3 [ Velocidad ] -W-- 0 1 ----- ------ --4 [ PRDD ] -W-- 0 1 ----- ------ --5 [ PRDE ] ---- 0 0 ----- ------ --6 [ PRTD ] ---- 0 0 ----- ------ --7 [ PRTE ] ---- 0 0 ----- ------ --8 [ Flag6 ] -W-- 0 1 ----- ------ --9 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --10 [ Bateria ] -W-- 0 1 ----- ------ --11 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --12 [ Flag1 ] RW-- 1 1 ----- ------ --13 [ Flag3 ] RW-- 2 2 ----- ------ --14 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --15 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --16 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --17 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --18 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --19 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --20 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --21 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --22 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --23 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --24 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --25 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --26 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --27 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ --28 [ _________ ] ---- 0 0 ----- ------ ---