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MICROCONTROLADOR E SENSORES APLICADOS NA AUTOMATIZAÇÃO DE HORTA HIDROPÔNICA MARIANO JUNIOR, L. 1 CANATO, R. L. C. 2 FERREIRA, M. A. 3 RESUMO: O presente trabalho tem por objetivo apresentar um sistema para automatização do monitoramento de horta hidropônica utilizando-se um microcontrolador e sensores. O propósito do sistema é simplificar o cultivo e o manejo de hortas hidropônicas, possibilitando o monitoramento e controle da temperatura e umidade do ambiente, da condutividade elétrica da solução nutritiva e do pH, reduzindo os custos e tornando mais eficiente o plantio e manutenção, tendo em vista que o processo de medições, coleta de dados e monitoramento será automatizado, diminuindo consideravelmente a intervenção humana durante todo o cultivo. PALAVRAS-CHAVE: Hidroponia, Arduíno, Automatização, Sustentabilidade. ABSTRACT: The present work aims to present a system for automation of hydroponic garden monitoring using a microcontroller and sensors. The purpose of the system is to simplify the cultivation and management of hydroponic gardens, enabling the monitoring and control of the temperature and humidity of the environment, the electrical conductivity of the nutrient solution and the pH, reducing costs and making planting and maintenance more efficient as the measurement, data collection and monitoring process will be automated, greatly reducing human intervention throughout cultivation. KEYWORDS: Hydroponics, Arduino, Automation, Sustainability. INTRODUÇÃO O uso excessivo de agrotóxicos e a redução do consumo de água na agricultura tem sido uma preocupação mundial. Por outro lado, com o avanço da tecnologia, alternativas consideradas viáveis têm sido implementadas com a intenção de amenizar tais problemas, mesmo que ainda em ritmo modesto. 1 [email protected] 2 [email protected] 3 [email protected] 3 Faculdade Municipal Professor Franco Montoro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 1 2 3 4 5

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MICROCONTROLADOR E SENSORES APLICADOS NA

AUTOMATIZAÇÃO DE HORTA HIDROPÔNICA

MARIANO JUNIOR, L. [footnoteRef:1] [1: [email protected]]

CANATO, R. L. C. [footnoteRef:2] [2: [email protected] [email protected]]

FERREIRA, M. A. [footnoteRef:3] [3: Faculdade Municipal Professor Franco Montoro]

RESUMO: O presente trabalho tem por objetivo apresentar um sistema para automatização do monitoramento de horta hidropônica utilizando-se um microcontrolador e sensores. O propósito do sistema é simplificar o cultivo e o manejo de hortas hidropônicas, possibilitando o monitoramento e controle da temperatura e umidade do ambiente, da condutividade elétrica da solução nutritiva e do pH, reduzindo os custos e tornando mais eficiente o plantio e manutenção, tendo em vista que o processo de medições, coleta de dados e monitoramento será automatizado, diminuindo consideravelmente a intervenção humana durante todo o cultivo.

PALAVRAS-CHAVE: Hidroponia, Arduíno, Automatização, Sustentabilidade.

ABSTRACT: The present work aims to present a system for automation of hydroponic garden monitoring using a microcontroller and sensors. The purpose of the system is to simplify the cultivation and management of hydroponic gardens, enabling the monitoring and control of the temperature and humidity of the environment, the electrical conductivity of the nutrient solution and the pH, reducing costs and making planting and maintenance more efficient as the measurement, data collection and monitoring process will be automated, greatly reducing human intervention throughout cultivation.

KEYWORDS: Hydroponics, Arduino, Automation, Sustainability.

INTRODUÇÃO

O uso excessivo de agrotóxicos e a redução do consumo de água na agricultura tem sido uma preocupação mundial. Por outro lado, com o avanço da tecnologia, alternativas consideradas viáveis têm sido implementadas com a intenção de amenizar tais problemas, mesmo que ainda em ritmo modesto.

De acordo com Lopes (2018), agrotóxico é um termo utilizado para denominar substâncias químicas utilizadas no combate e na prevenção de pragas, sendo empregadas não só na agropecuária, mas também em indústrias, pecuária, saúde humana ou campanhas sanitárias. No entanto, tais substâncias contêm propriedades que podem ser altamente prejudiciais à saúde e ao meio ambiente.

Segundo Carneiro (2015), o Brasil é o maior consumidor mundial de agrotóxicos desde 2008, despejando anualmente na terra mais de 1 bilhão de litros, sendo sua maior representação as substâncias (inseticidas, herbicidas e fungicidas) utilizadas na agricultura. Para Carneiro (2015), não existe uma preocupação nacional com a produção de alimentos saudáveis, e as evidências científicas dos riscos para a saúde não tem conseguido se contrapor aos interesses do agronegócio.

Segundo Carneiro (2015), um terço dos alimentos consumidos cotidianamente pelos brasileiros está contaminado pelos agrotóxicos. Os números foram obtidos através da análise de amostras coletadas em 26 estados do Brasil, onde destaca-se o nível médio de contaminação pelas culturas, como é o caso da alface, por exemplo, em que mais da metade da produção (54,2%), está não apropriada para o consumo, conforme pode ser observado na Tabela 1, a seguir:

Tabela 1: Contaminação por agrotóxicos

Fonte: Adaptado de (CARNEIRO, 2015)

Hidroponia é uma técnica alternativa em que o cultivo é realizado em água, não entrando em contato direto com o solo, e dessa forma, a planta recebe os nutrientes diluídos diretamente na água, tendo como resultado uma planta mais forte e saudável, que por sua vez, mantém as mesmas qualidades nutricionais se comparados ao cultivo tradicional, segundo Melonio (2012).

Apesar de apresentar como principal desvantagem o custo inicial, que de acordo com Melonio (2012), se deve aos equipamentos, estufas e sistemas hidráulicos e elétricos necessários para esta técnica de cultivo, a hidroponia tem como suas muitas vantagens a preservação do solo, uma vez que reduz consideravelmente o uso de agrotóxicos e defensivos agrícolas, redução de até 70% do consumo de água se comparada ao cultivo tradicional, aumento da proteção contra pragas e insetos, agilidade no crescimento e consequentemente maior produtividade.

De acordo com Vieira (2019), são necessários 16 litros de água para o cultivo de um pé de alface se considerado o método de gotejamento, avaliado como o mais eficiente no cultivo tradicional, enquanto que no cultivo utilizando a técnica de hidroponia o consumo é de 5 litros para a mesma produção, o que implica em uma redução do consumo de água em aproximadamente 70%. Para Vieira (2019), tais vantagens fazem com que a hidroponia seja considerada como uma alternativa de sustentabilidade.

O presente trabalho tem por objetivo apresentar um sistema de monitoramento para automatização de horta hidropônica utilizando-se um microcontrolador Orange Maker One, compatível com o Arduíno Uno, uma das melhores plataformas de desenvolvimento disponíveis atualmente (ORANGE MAKER, 2019). O propósito do sistema de automatização é simplificar o cultivo e o manejo de hortas hidropônicas, reduzindo os custos e tornando mais eficiente o processo de plantio e manutenção, tendo em vista que o processo de monitoramento será automatizado, diminuindo consideravelmente a intervenção humana durante todo o cultivo, possibilitando através do controle preciso, condição ideal para o desenvolvimento livre de pragas e do uso de agrotóxicos, o que seria comum em hortas convencionais, além de proporcionar o uso sustentável de água.

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

1.1 Automação

A automação pode ser definida como qualquer sistema ou procedimento que é apoiado em um computador, substituindo o trabalho humano, sendo realizada por meio de um programa, de instruções junto a um sistema de controle para executa-las. A automação de um procedimento pode ser aplicada nos mais diversos setores ou seguimentos, trazendo segurança, melhor qualidade de produto, maior rapidez na execução do trabalho e redução de custo.

1.2Microcontrolador

Criado em 2005, por Massimo Banzi e David Cuartielles, com objetivo de desenvolver um hardware de baixo custo e facilidade de manuseio, o Arduino é um microcontrolador de hardware livre, possibilitando ser melhorado de acordo com a necessidade do usuário. Não possui um sistema operacional, mas sim um ambiente de desenvolvimento integrado, a IDE Arduíno, um software livre, que possibilita ao programador a escrita de instruções nas linguagens C/C++ e posterior upload destas instruções para o microcontrolador que executará as instruções.

Segundo a Orange Maker (2019), o Orange One é um microcontrolador totalmente compatível com a plataforma Arduíno Uno, com tecnologia 100% nacional, comercializada pela Orange Maker uma empresa que desenvolve soluções tecnológicas para oferta de serviços relacionados à educação, denominada como Edtech, que tem por objetivo tornar o ensino e aprendizagem mais eficientes. Utilizando a metodologia STEAM, cujo acrônimo em uma tradução livre em português significa Ciência, Tecnologia, Engenharia, Arte e Matemática que visam atender as necessidades e habilidades do futuro através da investigação, diálogo e pensamento crítico dos alunos, a Orange tem levado até as escolas kits educacionais com Hardware e Softwares de código aberto (Open Soure). A Figura 1, a seguir ilustra a compatibilidade entre os microcontroladores Arduíno Uno e Orange Maker One.

Figura 1: Compatibilidade Arduíno Uno x Orange Maker One

Fonte: Adaptado de (ORANGE MAKER, 2019)

1.3LCD com módulo I2C

Os LCD’s (Liquid Crystal Display) são displays muito conhecidos e utilizados por exemplo, principalmente em calculadoras e relógios digitais. Segundo Robocore (2017), a criação de projetos utilizando displays LCD tornam-se mais simples se utilizadas junto com o modulo I2C, que neste caso, são necessários apenas dois pinos de dados, o SDA (Serial Data) e o SCL (Serial Clock). No desenvolvimento do sistema de monitoramento será utilizado um LCD 20x4 que consiste em 20 colunas e 4 linhas, ideal para mostrar uma grande quantidade de informação. Nesse caso, será utilizado para exibir informações a respeito da condutividade elétrica, pH, umidade e temperatura e temperatura da água. O display LCD e módulo I2C são ilustrados abaixo através da Figura 2:

Figura 2: Display LCD com modulo I2C

Fonte: Adaptado de (FILIPEFLOP, 2019)

1.4Sensor DHT11

De acordo com a fabricante chinesa (AOSONG, 2017), o DHT11 é um sensor de temperatura e umidade relativa do ar digital de 8 bits, que utiliza a interface de comunicação one-wire (sinais de entrada e saída utilizam o mesmo barramento), e é composto por um resistor semicondutor para a temperatura de coeficiente negativo, o NTC (Negative Temperature Coeficient) e por uma resistência elétrica sensível à umidade. O sensor de temperatura e umidade DHT11 é ilustrado abaixo através da Figura 3:

Figura 3: Sensor de temperatura e umidade DHT11

Fonte: (AOSONG, 2017)

Dessa forma, o sensor DHT11 permite a leitura de temperaturas entre 0 a 50°C e umidade entre 20% a 90% com uma resposta rápida e pouca interferência. As principais características desse sensor podem ser verificadas na Tabela 2, conforme a seguir:

Característica

Detalhamento

Tensão de alimentação

5V

Saída de Sinal

Digital

Faixa de medição de umidade

20 a 90% UR

Faixa de medição de temperatura

0º a 50ºC

Precisão de umidade de medição

± 5,0% UR

Precisão de medição de temperatura

± 2.0 ºC

Tabela 2: Características do sensor de temperatura e umidade DHT11

Fonte: Adaptado de (AOSONG, 2017)

1.5Sensor DS18B20

O sensor a prova d’água DS18B20 foi criado para ser utilizado quando há necessidade de medir a temperatura em ambientes muito úmidos ou submerso em água, podendo ser usado para leitura de temperatura ambiente, porém não sendo muito recomendado. Segundo Dfrobot (2017), com a utilização do protocolo One-Wire (sinais de entrada e saída utilizam o mesmo barramento), permite utilizar o sensor distante de seu microcontrolador sem ter problemas com interferências causadas pela distância. A Figura 4 ilustra o sensor de temperatura d’água DS18B20.

Figura 4: Sensor de temperatura d’água DS18B20

Fonte: (DFROBOT, 2017)

As principais características do sensor DS18B20 podem ser verificadas na Tabela 3:

Característica

Detalhamento

Tensão de alimentação

5V

Saída de Sinal

Digital

Precisão

±0,5

Temperatura de funcionamento

-55~125Cº

Tempo de consulta

750ms

Tabela 3: Sensor DS18B20

Fonte: Adaptado de (DFROBOT, 2017)

1.6Modulo Bluetooth HC-05

A tecnologia Bluetooth é um modelo de comunicação sem fio que estabelece uma conexão de rádio de curto alcance. A tecnologia Bluetooth surgiu com o propósito de substituir cabos para a troca de dados entre dispositivos, sendo considerada de baixo custo e fácil comunicação, que possibilita a configuração tanto como Master que se conecta a outros dispositivos ou Slave que outros dispositivos se conectem a ele (SANTOS, 2016).

No projeto será utilizado o Módulo Bluetooth HC-05, configurado como Slave, que através de um aplicativo conectado a ele, fornecerá informações dos sensores em um Tablet. O sensor Bluetooth HC-05 é ilustrado abaixo através da Figura 5:

Figura 5: Sensor Bluetooth HC-05

Fonte: (FILIPEFLOP, 2019)

As principais características do Módulo Bluetooth HC-05 são apresentados na Tabela 4:

Característica

Detalhamento

Tensão de alimentação

3,3V

Protocolo Bluetooth

v2.0+EDR

Frequência

2,4GHz

Emissão de energia

<=4dBm

Sensibilidade

<=84dBm

Velocidade Assíncrono

2,1Mbps(Max)/160Kbps

Velocidade Síncrono

1Mbps/1Mbps

Saída de sinal

Serial

Suporta modo

MASTER/SLAVE

Alcance

10m

Tabela 4: Módulo Bluetooth HC-05

Fonte: Adaptado de (FILIPEFLOP, 2019)

1.7Módulo Relé

O módulo relé consiste em um interruptor eletromecânico que tem a função de ligar e desligar algo quando submetida a uma determinada tensão. Através das saídas digitais de um módulo relé pode-se controlar motores AC (corrente alternada) e DC (corrente contínua), eletroímãs, solenoides, lâmpadas incandescentes e eletrodomésticos, por exemplo, todos sendo controlador por um único microcontrolador. A parte mais importante do relé é a bobina, quando energizada gera um campo eletromagnético, que por sua vez, forçará a movimentação do induzido, empurrando um contato elétrico, fechando um circuito. O esquema de funcionamento do módulo relé pode ser visualizado na Figura 6, conforme a seguir:

.

Figura 6: Esquema do núcleo do módulo relé

Fonte: (ELETRONICA PT, 2019)

A Figura 7 abaixo ilustra o módulo com quatro relés utilizado para a ligação das bombas dosadoras e a bomba de irrigação utilizada no mecanismo de monitoramento.

Figura 7: Módulo 4 relés

Fonte: (ELETRONICA PT, 2019)

1.8Sistema de Cultivo NFT

Por contar com um funcionamento simples, o cultivo hidropônico pelo sistema NFT (Nutrient Film Technique) é o mais difundido atualmente. O NFT consiste em um conjunto de tubos interligados ou individuais que, com o auxílio de uma bomba d’água e um temporizador controlam o fluxo de irrigação e armazenamento (ISSA, 2019). A Figura 8 a seguir, ilustra o esquema de funcionamento do cultivo através do sistema NFT

Figura 8: Esquema de cultivo hidropônico NFT.

Fonte: (HORTICULTOR, 2018)

De acordo com Horticultor (2018), o controle de irrigação é considerado a parte mais importante no cultivo hidropônico, responsável por levar nutrientes e ajudar no controle da temperatura da água. É válido ressaltar que o tempo de irrigação pode variar, pois depende de muitos fatores que o influenciam, por exemplo: o tamanho e região onde está localizado o sistema, espécie cultivada, época do ano, entre outros.

O controle de irrigação será realizado mantendo a bomba ligada pelo tempo de 10 minutos, fazendo desta forma, a troca de líquido dentro dos tubos e consequentemente a movimentação dos nutrientes. Após este tempo, permanecerá desligada por 10 minutos para que neste intervalo as raízes possam absorver os nutrientes.

De acordo com Horticultor (2018), outra função importante do controle de tempo é ajudar a manter a temperatura da água dentro dos tubos. Considerando que dentro dos tubos haverá uma quantidade menor de água, naturalmente a elevação da temperatura será mais rápida, e a troca de água com o reservatório fará com que a temperatura da água dentro dos tubos seja equilibrada e se mantenha baixa.

1.9Bomba D’Água

Para a irrigação será utilizada uma bomba de água, podendo ser uma bomba submersa ou externa, de acordo com seu projeto ou preferência, sua potência e vazão tem que ser de acordo com o tamanho do seu projeto. O sistema proposto utiliza uma bomba de aquário simples submersa que será ligada e desligada pelo modulo relé, com uma capacidade de mover até 350 L/H, mais do que suficiente para atender a demanda. A Bomba D’Água é ilustrado abaixo através da Figura 9:

Figura 9: Bomba d’água

Fonte: Adaptado de (PETPATÃO, 2019)

A Tabela 5 abaixo ilustra as principais características da bomba d’água utilizada para implementação do sistema de monitoramento.

Característica

Detalhamento

Bomba

RS AQUA RS-901

Vazão

350L/H

Elevação

65cm

Alimentação

127V

Tabela 5: Bomba d’água

Fonte: Adaptado de (PETPATÃO, 2019)

1.10Condutividade elétrica

Na hidroponia com a substituição do solo no cultivo, é necessário ter uma solução nutritiva balanceada com todos nutrientes indispensáveis para o desenvolvimento da planta (HIDROGOOD, 2019). Manter uma solução nutritiva balanceada depende de alguns fatores, como por exemplo: temperatura da água, nível de oxigenação, pH e condutividade elétrica balanceada.

Entre os diversos fatores, um dos mais importantes é a de se manter a condutividade elétrica balanceada, pois ela determina a quantidade de íons na solução nutritiva, a análise da condutividade elétrica deve ser feita regularmente afim de monitorar os nutrientes na solução, quantos mais íons na solução maior será a condutividade elétrica, a variação da solução nutritiva interfere no ciclo metabólico e na produção das plantas (HIDROGOOD, 2019).

De acordo com Sela (2018), a condutividade elétrica expressa a capacidade de um material conduzir uma carga elétrica, podendo ser expressa em: Siemens por cm (s/cm), Microsiemens por cm (µS/cm) ou Milisiemens por cm (ms/cm) com a utilização de um condutivímetro ou medidor de condutividade, um aparelho medidor e formado por uma sonda contendo dois eletrodos que serão aplicado uma voltagem. A leitura dessa corrente considera a resistência que solução nutritiva oferece, essa resistência é calculada com base na distância entre os eletrodos, assim realizando alguns cálculos e possível encontrar a condutividade elétrica.

A medida ideal varia de acordo com o que será cultivado, sendo na maioria dos cultivos a medida fica entre uma faixa 1,4 a 3,5 Microsiemens também levando em consideração as condições climáticas, que em climas mais quentes o consumo de água será maior do que de nutrientes, deixando a com uma concentração de nutrientes alta, tornando-a altamente condutiva.

Segundo Lebannister (2017), quando adicionado nutrientes a água, transformando em uma solução nutritiva, ocorre a quebra das moléculas dos nutrientes e dessa forma, a liberação dos íons. Desse modo, com a liberação de íons e carga elétrica na água, a condutividade elétrica aumenta.

De acordo com Hidrogood (2019), ao medir a condutividade elétrica se houve um aumento para sua correção pode-se corrigir adicionando mais água. Porém, se o valor for abaixo, será preciso adicionar mais nutrientes à água. Foi desenvolvido um condutivímetro com o propósito de realizar a leitura da condutividade elétrica, utilizando dois fios de 2 a 3 mm presos a um recipiente, separados por uma distância de 1 cm entre eles, realizando alguns cálculos, obtemos a condutividade que será mostrada em µS/cm.

1.11Controle de pH

Sempre tivemos a necessidade de quantificar muitas coisas, entre as quais, a acidez em solução, importante variável em procedimentos biológicos e bioquímicos (GAMA e AFONSO, 2007). Proposta em 1909 pelo bioquímico dinamarquês Sorensen, a escala do pH é uma maneira utilizada para representar a acidez, neutralidade ou alcalinidade de uma solução baseada no logaritmo negativo da concentração do íon hidrogênio, representado por: pH = - log [H+], onde o expoente do íon hidrogênio o pH, é nomeado de “pondus hidrogênni” e traduzido como “potencial de hidrogênio”. Acredita-se que o logaritmo tenha sido estabelecido através dos subsídios dos trabalhos sobre determinação da concentração de íon do hidrogênio, realizados anteriormente por Friedenthal (GAMA e AFONSO, 2007).

Segundo Silva (2006), o pH nas soluções nutritivas tem uma grande importância em hidroponia por alguns fatores como temperatura e consumo de nutrientes das plantas, não se mantendo em uma faixa ideal de acordo com o que será plantado. Com uma variação de 4,5 a 7,5 são toleradas sem problemas ao crescimento, porem valores abaixo de 4,0 poderá afetar integridade das membranas celulares e valões superior a 6,5 podem apresentar deficiência de alguns elementos químicos como Ferro (Fe), Fósforo (P), Boro (B) e Manganês (Mn).

Para o controle do pH será utilizado um sensor que realizará a leitura. Para a automação, serão usadas duas bombas dosadoras (peristálticas), cada uma das bombas terá sua função, uma bombeará uma solução ácida e outra a solução básica. O range de referência será entre 5,0 a 6,5 que será mantido dentro do reservatório de acordo com os valores lidos pelo sensor e dessa forma, será adicionado mais solução base ou acida no reservatório, se a leitura estiver dentro do range manterá as bombas desligadas.

2. DESENVOLVIMENTO

2.1Modelagem do Esquema Elétrico

A modelagem do esquema elétrico para a implementação do sistema de monitoramento foi realizada utilizando a plataforma Fritzing, uma ferramenta open-source, amplamente utilizada para a modelagem de circuitos (MIRELLA, 2015). Tal esquema é representado pela Figura 10, conforme abaixo:

Figura 10: Esquema elétrico proposto

Fonte: (O AUTOR, 2019)

A Tabela 6 detalha cada um dos Hardwares utilizados no sistema de monitoramento de acordo com a sua respectiva legenda, conforme Figura 6 (esquema elétrico), vista anteriormente:

Legenda

Hardware

A

Microcontrolador

B

Módulo Sensor + pH Eletrodo Sonda

C

Sensor de Condutividade Elétrica

D

Modulo Relé

E

Bomba peristáltica pH+

F

Bomba peristáltica pH-

G

Bomba de Irrigação

H

Sensor de Temperatura e Umidade DHT11

I

Sensor DS18B20

J

Display LCD + Módulo Serial I2C

K

Fonte 12V

L

Módulo Bluetooth HC-05

Tabela 6: Hardware

Fonte: (O AUTOR, 2019)

2.2Conexão física dos componentes de Hardware

A Figura 11, a seguir ilustra a conexão física e configuração dos componentes de Hardware (microcontrolador e sensores) utilizados.

Figura 11: Conexão física dos componentes de Hardware

Fonte: (O AUTOR, 2019)

2.3Sistema de Hidroponia proposto

A Figura 12 a seguir, ilustra o sistema de hidroponia proposto. É válido ressaltar que o sistema escolhido foi o NFT, atualmente o mais utilizado.

Figura 12: Sistema de hidroponia proposto

Fonte: (O AUTOR, 2019)

2.4Plataforma de Desenvolvimento

O desenvolvimento do aplicativo de monitoramento contou com a utilização do Blynk, uma plataforma IoT (Internet Of Things) independente, que dispõe de uma série de recursos, como por exemplo: aplicativos móveis, nuvens privadas, gerenciamento de dispositivos, gerenciamento de dados e aprendizado de máquina. Com uma biblioteca com mais de 400 dispositivos de hardware, é possível se conectar facilmente com o recurso de cloud, o Blynk Cloud, utilizando a conexão ethernet, wirelles, 3G, entre outras (BLYNK, 2015 e OLIVEIRA, 2017).

Segundo Blynk (2015), a plataforma disponibiliza uma variedade de widgets (elementos de interação, com funcionalidades específicas), pré-projetados para criar aplicativos nativos nas plataformas iOS (sistema operacional desenvolvido pela Apple) e Android (sistema operacional desenvolvido e disponibilizado pela Google). Toda essa praticidade proporciona maior eficiência, reduzindo consideravelmente o tempo de desenvolvimento.

2.5Sistema de monitoramento proposto

O monitoramento será feito através dos sensores DHT11, DS18B20, Sonda pH e condutivímetro, que informarão a temperatura e umidade ambiente, temperatura da água, nível de pH e a condutividade elétrica, respectivamente, que serão mostrados em um display LCD.

Por se tratar de um protótipo e de não estarmos utilizando um sistema de plantio protegido por estufa, apenas o nível de pH e irrigação serão automatizados, sendo o controle de condutividade elétrica feito manualmente.

2.6Sistema de controle proposto

Além de fazer o monitoramento de temperatura e umidade, condutividade elétrica que será feito o controle manual, por meio do microcontrolador será automatizado o controle do nível de pH e irrigação, que serão realizados da seguinte forma:

· Para o controle de nível de pH será utilizado um sistema de malha fechada, que consiste em fazer a leitura do nível do pH, fazer o controle (se necessário) e voltar a fazer a leitura novamente, com Timer de 1 minuto para que haja tempo do fluido para o controle se misture a solução nutritiva.

· O controle de irrigação utilizará um sistema de malha aberta, ou seja, como a irrigação não terá que tomar uma decisão e ser recontrolada, apenas um temporizador será utilizado para ligar ou desligar.

3.RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1Evolução no cultivo

Uma das etapas da avaliação dos resultados da implementação do sistema de automação ocorreu mediante o acompanhamento do cultivo, que foi realizado através do registro do crescimento semanal, conforme pode ser observado na Figura 13, que mostra a evolução no cultivo da alface.

Figura 13: Evolução no cultivo

Fonte: (O AUTOR, 2019)

No contexto de um sistema hidropônico usando a técnica NFT de pequeno porte, o projeto teve um bom funcionamento em todos os processos, porém ao ter deixado o sistema desprotegido do clima em um período chuvoso, algumas das mudas de alface foram danificadas e o pH foi elevado ao máximo, já que água da chuva altera os níveis de pH. Mesmo com problemas com o clima, a automação teve ótimo desempenho, considerado a sua proposta de monitoramento. Cabe ressaltar alguns problemas, como o fato de ter deixado o sistema de plantio totalmente exposto ao clima, porém foi positivo para o sistema de automação pois pode confirmar o seu funcionamento, apesar das dificuldades

A utilização do microcontrolador Orange Maker One (compatível com o Arduino Uno) no projeto foi muito importante, pois proporcionou facilidade de implantação com relação à comunicação com os diversos sensores, facilidade de programação e vasta documentação. Por limitação de hardware, a integração do microcontrolador com um aplicativo através do Bluetooth foi parcialmente implementada, pois ficou limitada pela quantidade de memória disponível, lembrando que a versão utilizada no projeto é a versão de entrada, e por isso apresentou essa limitação.

4.CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS

Através do controle preciso, o sistema de monitoramento proporcionou um ambiente com condição ideal para o desenvolvimento e cultivo, reduzindo o consumo de agrotóxicos e de água em até 70%, mostrando-se como uma alternativa fortemente sustentável. Apesar de inicialmente apresentar um custo maior que o cultivo tradicional, as vantagens fazem com que o sistema se torne viável em médio ou longo prazo, o que torna a sua implementação em grande escala viável.

Como extensões e futuro trabalhos, propõe-se: automatização da solução nutritiva; utilização de um módulo WiFi, possibilitando o monitoramento à distância, automatização do nível de água no reservatório; construção de uma estufa de pequeno porte, o que possibilitaria a automatização das variáveis climáticas, como por exemplo, a umidade e temperatura.

5.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AOSONG. Temperature and humidity module DHT11 Product Manual. 2017. Disponível em: Acessado em: 13/11/2019;

BLYNK. Blynk makes complex IoT technology simple. 2015. Disponível em: Acessado em: 13/11/2019;

CARNEIRO, F. F; RIGOTTO, R. M; AUGUSTO, L. G. S; FRIEDRICH, K; BURGIO, A. C. Dossiê: Um alerta sobre os impactos dos agrotóxicos na saúde. Fundação Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro. jan. 2015. Disponível em: Acessado em: 10/10/2019;

DFROBOT. Waterproof DS18B20 Sensor Kit-DFRobot. 2017. Disponível em: Acessado em: 10/10/2019;

ELETRONICA PT. Relé. 2019. Disponível em: Acessado em: 13/11/2019;

GAMA, M. S.; AFONSO, J. C. De Svante Arrhenius ao peagâmetro digital: 100 anos de medida de acidez. 2007. Disponível em: Acessado em: 13/11/2019;

HIDROGOOD. O que é condutividade elétrica e a sua importância no cultivo hidropônico. Disponível em: Acessado em: 10/10/2019;

HORTICULTOR. Conheça 5 sistemas dinâmicos para o cultivo hidropônico. 2018. Disponível e: Acessado em: 13/11/2019;

LEBANNISTER, M. Making a Good Garden Great. 2017. Disponível em: Acessado em: 16/11/2019;

LOPES, C. V. A; ALBUQUERQUE, G. S. C. Agrotóxicos e seus impactos na saúde humana e ambiental: uma revisão sistemática. 2018. Disponível em: Acessado em: 15/11/2019;

MELONIO, N. Hidroponia: conheça os prós e contra nesse tipo de cultivo. 2012. Disponível em: Acessado em: 15/11/2019;

MIRELLA, A. Fritzing – Modelagem de Circuitos. 2015. Disponível em: Acessado em: 17/11/2019;

OLIVEIRA, E. Conhecendo o Blynk. 2017. Disponível em: Acessado em: 13/11/2019;

ORANGE MAKER. Tecnologia criativa à serviço da Educação. 2019. Acessado em: 10/10/2019.

PETPATAO. Bomba rs-901 350l/h 127v bomba rs aqua electrical p/ aquarios e fontes - un - Pet Patão Shop. 2019. Disponível em: Acessado em: 15/10/2019;

ROBOCORE. Módulo I2C - Primeiros Passos - Tutoriais - RoboCore. 2017. Disponível em: Acessado em: 13/11/2019;

SANTOS, D. S; ARCE, A. I. C; PIZA, L. V; et. al. Redes bluetooth associadas a redes neurais artificiais para monitoramento de suínos. 2016. Disponível em: Acessado em: 03 de dezembro de 2019;

SELA, G. Evaluating the Electrical Conductivity of Water. 2018. Disponível em: Acessado em: 16/11/2019;

SILVA, D. F. P; SILVA, M. R. B; SILVA, R. T. B; et. al. Produção de mini-alface em cultivo hidropônico. 2006. Disponível em: Acessado em: 17/11/2019;

TUDO HIDROPONIA. Condutividade Elétrica – Importância na Hidroponia. 2018. Disponível em: Acessado em 10/10/2019;

VIERA, B. Cariri Sustentável: Hidroponia é alternativa para sustentabilidade e dispensa o uso de agrotóxicos. 2019. Disponível em: Acessado em 15/11/2019.