ESTUFA INTELIGENTE_Sustentabilidade Automatizada

UNIVERSIDADE PAULISTA UNIP Instituto de Cincias Exatas e Tecnologia

Engenharia de Controle e Automao (Mecatrnica)

ADAN FELIPE BREUNIG LINN

JULIANO TOSTA FERNANDES

LEONARDO CRDOVA TURONES

RODRIGO RODRIGUES FERRO

ESTUFA INTELIGENTE: Sustentabilidade Automatizada

GOINIA

2012




RODRIGO RODRIGUES FERRO


Trabalho de curso como parte do requisito para obteno do ttulo de graduao em Engenharia de Controle e Automao (Mecatrnica) apresentado Universidade Paulista UNIP. Orientadora: Prof Esp. Priscilla A. Ju Stecanella

GOINIA

2012




RODRIGO RODRIGUES


Trabalho de curso como parte do requisito para obteno do ttulo de graduao em Engenharia de Controle e Automao (mecatrnica) apresentado Universidade Paulista UNIP.

Aprovado em:

BANCA EXAMINADORA

Prof. Esp. Priscilla A. Ju Stecanella Universidade Paulista UNIP

Prof. Nome do Professor Universidade Paulista UNIP

Prof. Nome do Professor Universidade Paulista UNIP

DEDICATRIA

Dedicamos esse trabalho a todos os responsveis que atuaram direta ou

indiretamente no projeto e empenharam para que este sonho se tornasse realidade.

s mes sempre pacientes, s esposas sempre tolerantes, s namoradas

sempre um pouco intransigentes, aos pais ausentes e tambm aos presentes, aos

amigos de hoje, ontem e amanh.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos primeiramente a DEUS, pois sem ELE nada disso seria

possvel, e posteriormente aos nossos familiares que nos apoiaram nas horas

difceis, apoiando financeiramente e/ou psicologicamente, no nos deixando desistir

jamais. No podemos deixar de lado os nossos colegas de curso que estudaram,

reclamaram, brincaram e ajudaram para a concretizao desse sonho, e tambm

nossos queridos e amados professores que so os grandes responsveis por

adquirirmos conhecimento e que tiveram muita pacincia com a turma.

No importa o que voc seja, quem voc

seja, ou que deseja na vida, a ousadia em

ser diferente reflete na sua personalidade,

no seu carter, naquilo que voc . E

assim que as pessoas lembraro de voc

um dia.

(Ayrton Senna do Brasil)

RESUMO

O Brasil um pas com um grande territrio e muitas riquezas naturais, seu clima

muito favorvel ao cultivo de vrias culturas agrcolas, mas as variaes climticas

mundiais vm se tornando um grande problema para essas culturas. Essas

variaes esto se tornando cada vez mais frequentes, sejam por atuao do

homem e seu completo desinteresse ou pela me natureza, exigindo do homem

uma resposta cada vez mais rpida para um problema cada vez maior, na tentativa

de diminuir os estragos por ele feitos. com este propsito que o objetivo deste

projeto foi criado e desenvolvido uma estufa automatizada para plantas, sejam elas

decorativas ou hortalias para consumo, e verificar como o controle das variveis

(temperatura, umidade, ar, gua) podem influenciar na produo de alimentos tanto

para fins comerciais ou para o autossustento. A cultura plantada e utilizada para este

projeto foi a do tomate, onde foram levantados dados de plantao, manejo e cultivo,

para efeito de resultados comparativos ao final do projeto. O projeto realizado teve

carter experimental, contendo como principais componentes para a automao do

sistema a plataforma Arduino, para controle dos sistemas embarcados, o

supervisrio Elipse E3, para supervisionamento de todo o processo. Aplicaram-se

ideias de sustentabilidade j existentes, aliadas a processos automatizados

utilizados no curso de Engenharia de Controle e Automao (Mecatrnica) na cidade

de Goinia. Ao final do projeto foram feitos testes para avaliao e verificou-se que

possvel o cultivo da cultura em estudo nessa estufa automatizada, que h um

processo sustentvel e houve sim a diminuio de recursos utilizados no cultivo.

Todavia preciso fomentar mais pesquisas para tornar o projeto vivel para grandes

escalas de produo.

Palavras-chave: Estufa Sustentvel. Controle e Automao. Arduino. Elipse E3.

ABSTRACT

Brazil is a country with a large territory and many natural resources, its climate is

very favorable for the cultivation of various crops, but global climate changes are

becoming a big problem for these crops. These variations are becoming increasingly

common, whether by action of man and his complete disinterest or the "mother

nature", requiring the man an increasingly rapid response to a growing problem in an

attempt to reduce the damage by he made. It is with this purpose that the aim of this

project was created and developed an automated greenhouse for plants, whether

decorative or vegetables for consumption, and see how the control variables

(temperature, humidity, air, water) can influence the production of both food for

commercial purposes or for self-support. The crop planted and used for this project

was the tomato, where data were collected planting, cultivation and management, for

purposes of comparative results at the end of the project. The project was carried out

experimentally, containing as main components for the automation system the

Arduino platform to control embedded systems, the supervisor Elipse E3, for

supervising the entire process. Applied to existing ideas of sustainability, coupled

with automated processes used in the course of Automation and Control Engineering

(Mechatronics) in Goinia. At the end of the project were tested for evaluation, and

found that it is possible to cultivate the crop in this study greenhouse automated,

there is a sustainable process, and so there was a reduction of resources used in

cultivation. However we must encourage more research to make the project viable

for large scale production.

Keywords: Sustainable Greenhouse. Control and Automation. Arduino. Elipse E3.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Processo dentro da estufa ................................................................. 18

Figura 2 - Barras de Metalon .............................................................................. 20

Figura 3 - Estufa em formato de Capela ............................................................ 20

Figura 4 - Estufa modelo Lean-To ...................................................................... 21

Figura 5 - Estufa modelo Teto em Arco .............................................................. 21

Figura 6 - Sistema de Irrigao por Gotejamento ............................................... 24

Figura 7 - Sistema de Irrigao por Asperso convencional .............................. 25

Figura 8 - Sistema de Irrigao por Microasperso ............................................ 25

Figura 9 - Sistema de Irrigao por Piv Central ................................................ 25

Figura 10 - Sistema de Irrigao por Canho hidrulico .................................... 25

Figura 11 - Sistema de Irrigao por Sulco ........................................................ 26

Figura 12 - Sistema de Irrigao por Subirrigao ............................................. 26

Figura 13 - Sistema de Irrigao por Autopropelido ........................................... 27

Figura 14 - Sistema de Irrigao por Hidropania ................................................ 27

Figura 15 - Plataforma Arduino.... ........ ...............................................................29

Figura 16 - Arquitetura interna do Arduino ..........................................................31

Figura 17 - Pinagem do Microcontrolador Atmega328 ....... ................................32

Figura 18 - Compilador IDE Arduino .......... .........................................................33

Figura 19 - O efeito Seebeck.............................................................................. 35

Figura 20 - Estrutura fsica do LM35 ................................................................. 36

Figura 21 - Sistema de ligao dos pinos LM35................................................. 37

Figura 22 - Esquema geral dos sistemas de tratamento .................................... 38

Figura 23 - Cooler .............................................................................................. 39

Figura 24 - Estrutura fsica do Grove ................................................................. 41

Figura 25 - Estrutura fsica do DHT11 ................................................................ 42

Figura 26 Relao resistividade/Temperatura e Umidade .............................. 43

Figura 27 Resistncia eltrica com aletas ....................................................... 45

Figura 28 - Tela de trabalho do Elipse E3 .......................................................... 46

Figura 29 - Desenho da estufa..... ........... ............................................................49

Figura 30 - Arquitetura de comunicao ............................................................ 50

Figura 31 - Sensores e cabos utilizados ............................................................ 52

Figura 32 - Coolers utilizados ............................................................................. 52

Figura 33 - Vlvulas solenides utilizadas ......................................................... 53

Figura 34 - Resistncia Eltrica .......................................................................... 53

Figura 35 Esquema eltrico da placa a rel .................................................... 54

Figura 36 Esquema eltrico da placa fonte ..................................................... 55

Figura 37 - Quadro de comando com interligaes ......... ...................................56

Figura 38 - Cdigo fonte da tabela ASCII ........................................................... 57

Figura 39 - Desenvolvimento da tela de superviso ......... ..................................59

Figura 40 - Tela de Superviso da Estufa .......................................................... 60

Figura 41 - Vista geral do prottipo .................................................................... 63

Figura 42 - Sensor Groove enterrado no solo e mangueira de gotejamento ...... 64

Figura 43 - Vlvula solenide ............................................................................. 64

Figura 44 - Sensor DHT11 dentro da estufa....................................................... 65

Figura 45 - Cooler 1 e nebulizador ..................................................................... 65

Figura 46 - Cooler 2 e resistncia eltrica .......................................................... 66

Figura 47 - Dados das variveis (estado primrio) ............................................. 66

Figura 48 - Dados aps ativamento dos atuadores ............................................ 67

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Especificao tcnica do Arduino...................................................... 31

Tabela 2 - Umidade de alguns produtos ............................................................ 40

Tabela 3 - Indicao de pinos e portas usadas no projeto ................................. 56

Tabela 4 - Tabela de custos do projeto .............................................................. 62

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANO - Analgico

ASCII - American Standard Code for Information Interchange

CC - Corrente Continua

COM - Communications

DHT - Digital Temperature and Humidity

DIG - Digital

EEPROM - Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory

GND - Ground

HR - Humidity resistance

ID - Identificao

IDE - Integrated Development Environment

ISO - International Organization for Standardization

MTI - Massachusetts Institute of Technology

NA - Normalmente Aberto

NF - Normalmente Fechado

NPN - Negativo-Positivo-Negativo

NTC - Negative Temperature Coefficient

OLE - Object Linking and Embedding

OPC - Ole for Process Control

OPT - One Time Programmable

PC - Personal computer

PWM - Pulse-Width Modulation

%RH Porcentagem de umidade relativa

RH - Relative Humidity

RTD - Resistance Temperature Detector

Rx - Receptor

FTDI - Fature Technology Devices International

SRAM - Static Random Access Memory

Tx - Transmissor

USB - Universal Serial Bus

Vin - Entrada de Tenso

LISTA DE SMBOLOS

C - Grau Celsius

A - microampre

A - Ampre

CO2 - Gs Carbnico

Hz - Hertz

K - Kelvin

Kb - Kilobyte

Lt - Litros

m - metros

mA - miliampre

MHz - Megahertz

mm - milmetros

mV - milivolts

V - Volts

Vca - Voltagem corrente alternada

Vcc - Voltagem corrente contnua

SUMRIO

1 INTRODUO ........................................................................................... 15

1.1 Objetivo geral ..................................................................................... ....... 15

1.2 Objetivo especfico ..................................................................................... 16

1.3 Justificativa ................................................................................................ 16

2 FUNDAMENTAO TERICA ............................................................. ....18

2.1 Estufa ......................................................................................................... 18

2.1.1 Estrutura .................................................................................................... 19

2.1.2 Tipos de Estufas ....................................................................................... 20

2.1.2.1 Estufa Tipo Capela ................................................................................. 20

2.1.2.2 Estufa Tipo Lean-To ............................................................................... 21

2.1.2.3 Estufa Tipo Arco .............................................................................. .......21

2.2 Sistema de Irrigao ................................................................................ . ..22

2.2.1 Sistema de Captao ............................................................................ ... 23

2.2.2 Tipos de Irrigao .................................................................................. ... 23

2.2.3 Sistemas de Irrigao com suas Funes e Aplicabilidade ................... ... 27

2.3 Plataforma Arduino ................................................................................... ... 29

2.3.1 Hardware ............................................................................................... ... 30

2.3.1.2 Especificaes tcnicas ..................................................................... ... 30

2.3.1.3 Alimentao ........................................................................................ ... 32

2.3.2 Software ................................................................................................ ... 33

2.3.3 Linguagem de Programao Processing............................................... ... 34

2.4 Sistema de Temperatura .......................................................................... .... 34

2.4.1Efeito Seebeck ....................................................................................... ... 35

2.4.2 Sensor de Temperatura: LM35 .............................................................. ... 36

2.4.2.1 Caractersticas ................................................................................... ... 36

2.4.2.2 Vantagens e Desvantagens ............................................................... ... 37

2.5 Sistema de Ventilao .............................................................................. .... 37

2.5.1 Cooler .................................................................................................... .... 38

2.6 Sensores de Umidade do Solo ................................................................. ... 39

2.6.1Sensor Groove ou Moisture Sensor ....................................................... ... 40

2.6.1.1 Caractersticas ................................................................................... ... 41

2.7 Sensor de Umidade Relativa do Ar e Temperatura .................................. .... 41

2.7.1 Sensor DHT11 ....................................................................................... ... 42

2.7.1.1 Especificaes ................................................................................... ... 43

2.7.1.2 Caractersticas ................................................................................... ... 43

2.8 Vlvulas Solenides ................................................................................. ... 43

2.9 Resistncia eltrica .................................................................................. ... 44

2.10 Sistema de Superviso ........................................................................... ... 45

2.10.1 Elipse E3 ............................................................................................. .... 46

2.10.1.1 Funcionamento do Elipse E3 ............................................................ .... 46

2.10.1.2 Caractersticas ................................................................................. ... 47

2.10.1.3 Componentes supervisionados ........................................................ ... 47

2.10.1.4 Componentes lgicos ....................................................................... ... 48

3 DESENVOLVIMENTO DO PROTTIPO .................................................... ... 49

3.1 Estrutura da Estufa ................................................................................... ... 49

3.2 Funcionamento da estufa ........................................................................ ... 50

3.2.1 Exemplificao do funcionamento ......................................................... ... 50

3.2.2 Escravo e Perifricos............................................................................. ... 51

3.3 Esquemas de ligao ............................................................................... ... 54

3.4 Protocolo de Comunicao ...................................................................... ... 56

3.5 Programao do Arduino.......................................................................... ... 57

3.6 Elipse E3 Studio ....................................................................................... ... 58

3.7 Tabela de Custo ....................................................................................... ... 61

4 TESTES E RESULTADOS ......................................................................... ....64

5 CONCLUSO ............................................................................................. ....68

REFERNCIAS .............................................................................................. ... 69

APNDICE ..................................................................................................... ... 71

15

1 INTRODUO

Com o aumento populacional e uma crescente migrao da populao para

os grandes centros urbanos, faz-se necessrio o aumento da produo de

alimentos. Uma forma de aumentar essa produo a otimizao e o

aproveitamento de espaos que outrora no seriam usados na produo de

alimentos, tais como prdios, casas, restaurantes e outros espaos

subaproveitados. Com isso diminuem-se as distncias entre o produtor,

fornecedor e o consumidor, de forma a amenizar a utilizao do transporte

rodovirio, que por sua vez, prejudica o ar com emisses de gases poluidores.

Com a produo prxima aos moradores desses centros urbanos, ser mais fcil

o acesso a alimentos frescos e saudveis.

O crescimento das plantas depende de um conjunto de fatores, dos quais os

mais importantes so: temperatura, gua, luz, ar e nutrientes. Dentre os nutrientes

considerados necessrios (essenciais) esto o carbono que retirado do ar, o

hidrognio e o oxignio que so retirados da gua e, os demais, do prprio solo.

1.1. Objetivo geral

Construo de um prottipo de uma estufa que controle de forma

automatizada as intempries dos agentes meteorolgicos (ar, temperatura e

umidade). A produo de alimentos pode ser considerada diretamente proporcional

s condies climticas, podendo ser favorvel ou no.

16

1.2. Objetivos especficos

Demonstrar a utilizao da plataforma Arduino e seus perifricos (sensores)

no controle e automao de todo o sistema;

Supervisionar os dados coletados pelos sensores de umidade do solo,

temperatura e umidade relativa do ar, atravs de um supervisrio denominado Elipse

E3;

Mostrar o funcionamento do conjunto Arduino, Elipse e sensores. Este

conjunto que serve para controle, superviso e ativao dos coolers, vlvulas do

sistema e resistncia eltrica, estes ltimos que sero responsveis diretos pela

mudana das variveis climticas dentro da estufa.

1.3. Justificativa

Atualmente no mercado existem estufas destinadas produo de vrias

culturas, e nessas estufas esto sendo usados mtodos de irrigao e umidificao

sem muito controle, sem um feedback do sistema para melhor controle dos

desperdcios.

A automao que foi feita atravs da plataforma Arduino permite:

Menor interveno por parte do homem, diminuindo assim a possibilidade

de erros comuns, pois tudo automatizado;

Monitoramento 24hs, atravs do supervisrio;

Diminuio da contratao de mo de obra, no utilizando pessoas para

a rea de irrigao;

Maior produtividade e qualidade dos produtos, pois com a automao na

estufa a planta receber aquilo de que necessita na quantidade e na hora

certa;

Diminuio dos gastos com gua e energia na irrigao, pois o

gotejamento utiliza o mnimo de gua possvel e consequentemente

energia, que utilizada para o bombeamento;

17

Controle de pragas, que hoje so as principais vils da produo,

dizimando grandes plantaes, pois a estufa vedada e tem menor

interveno humana;

Diminuio do uso de agrotxicos, que so utilizados para combate as

pragas, que so grandes responsveis pelo alto custo de produo.

Desenvolvimento de um produto que possa ser prtico e manusevel, e

que possa ser usado por produtores, desde o residencial ao grande

produtor.

Itens estes que geram uma grande relao custo-benefcio, tanto para o

produtor, que ter seus custos reduzidos, como para o consumidor, diminuindo o

preo final do produto, e como maior beneficirio o meio ambiente, devido ao

controle de um recurso muito importante que a gua.

18

2 FUNDAMENTAO TERICA

2.1 Estufa

Estufa um ambiente protegido que propicia um micro clima adequado ou

prximo ao ideal para o desenvolvimento das culturas. As estufas podem ser

pequenas, cobrindo somente uma bancada, ou podem ser grandes e cobrir vrias

bancadas.

O objetivo de uma estufa absorver o calor proveniente dos raios solares e

mant-lo em seu interior, como pode ser visto na Figura 1. Alm desse processo a

estufa tambm protege a planta contra ameaas externas, tais como: pragas,

insetos e outros. Outro fator a considerar: como a estufa coberta, pode-se assim

controlar a umidade do solo, evitando que grandes precipitaes metereolgicas

encharquem o solo, atrapalhando a produo.

O calor pode ser definido da seguinte forma:

O calor definido como sendo a forma de transferncia de energia atravs da fronteira de um sistema, numa dada temperatura, a outro sistema (ou o ambiente), que apresenta uma temperatura inferior, em virtude da diferena entre as temperaturas dos dois sistemas. Isto , o calor transferido do sistema com temperatura superior ao sistema que apresenta temperatura inferior e a transferncia de calor ocorre unicamente devido a diferena entre as temperaturas dos dois sistemas. (BORGNAKKE e SONNTAG, 2009, p.230).

Figura 1 - Processo dentro da estufa

Fonte:

19

2.1.1 Estrutura

Geralmente a estrutura de uma estufa constituda por materiais plsticos

transparentes, que permitem passar toda a radiao emitida pelo sol, fazendo um

processo de conveco trmica dentro da estufa, em que as massas de ar quente

sobem e as massas de ar frio descem. Essa massa de ar quente, ao ser elevada

para a parte superior da estufa, impedida de se propagar para o meio externo

juntamente com a radiao infravermelha. A maioria das estufas so construdas

com barras de ao galvanizado e seu teto coberto por plstico denominado filme

agrcola, mas tambm existem estufas com outras estruturas e coberturas, tais como

madeira, vidro etc.

Define-se conveco trmica como:

A conveco trmica o processo de transmisso de calor em que a energia trmica se propaga atravs do transporte de matria, devido a uma diferena de densidade e a ao da gravidade. Este processo ocorre somente com os fluidos, isto , com os lquidos e com os gases, pois na conveco trmica h transporte de matria. (BORGNAKKE e SONNTAG, 2009, p.283).

Durante os perodos favorveis ao cultivo, todos os agricultores plantam, o

que aumenta a oferta (oferta superior ao consumo), ocasionando uma queda de

preos, resultando em prejuzo ou lucros baixos. Mesmo durante a poca normal de

plantio o produtor est sujeito a variaes climticas que de alguma forma afetam o

cultivo.

Foi em decorrncia desses fatores que o homem comeou a buscar solues

para controlar o ambiente de cultivo, surgindo ento os primeiros cultivos utilizando

plsticos em estufas, tneis de cultivo forado e cobertura de solo. O uso de plstico

na agricultura teve sua expanso lenta, porm medida que seu emprego foi sendo

ajustado, expandiu-se rapidamente, proporcionando o desenvolvimento de reas

improdutivas.

No Brasil este processo de cobertura por plsticos nas estufas, denomina do

plasticultura, teve um grande impulso nas dcadas de 70 e 80 com a produo em

grande escala de flores e nos meados de 80 que a produo de hortalias em

estufas tomou amplitude.

20

Na construo de alguns tipos de estufas usado o metalon. Metalon (Figura

2) so tubos de ao laminado, leves e resistentes. Comparado com outros tipos de

modelo com composio de matrias como alumnio e ferro, o metalon tem um custo

mais favorvel.

Figura 2 Barras de Metalon

Fonte:< http://www.artigonal.com/negocios-admin-artigos/o-que-e-o-metalon-5211028.html>

2.1.2 Tipos de Estufas

2.1.2.1 Estufa Tipo Capela

O modelo de estufa tipo capela (Figura 3) apropriado para as condies

climticas do Brasil. Para utiliz-la em condies de trpico mido e quente foram

adaptadas janelas do tipo advectiva (sobressalente) em suas partes frontal e

posterior. Este tipo de adaptao permite um fluxo de ar contnuo em seu interior

transportando o calor e massa para o lado externo. Esta transferncia de calor e

massa tem como vantagem a utilizao contnua do excesso da radiao sensvel

no processo evaporativo das superfcies livres das folhas das plantas e do solo,

transportando-os para as camadas de ar mais elevadas do interior da estufa,

diminuindo a temperatura interna da estufa (endotermia) e promovendo a diminuio

da umidade (CASTRO, 2003).

Figura 3 - Estufa Tipo Capela.

Fonte:

21

2.1.2.2 Estufa Tipo Lean-To

Esse tipo de estufa Lean-To (Figura 4), em sua essncia, um sistema

guarda chuva, sendo por esta razo, apropriado para locais onde o principal fator

climtico adverso o excesso de pluviosidade. de fcil instalao, quando

montado em sistema de uma nave simples onde possui um s ambiente. Tambm

pode ser instalado em mdulo de naves conjugadas onde possui dois ou mais

ambientes (CASTRO, 2003).

Figura 4 - Estufa Tipo Lean-To

Fonte:

2.1.2.3 Estufa Tipo Arco

Estas estufas so confeccionadas com o teto em arco (Figura 5), o que

confere maior resistncia estrutura contra ventos fortes, por causa do seu formato

no h a necessidade de cortinamento lateral. Verifica-se em regies onde se

utilizam estes tipos de estufas, uma maior produo de alimentos comparados a

outros tipos de estruturas, portanto sendo a mais utilizada (CASTRO, 2003).

Figura 5 Estufa Tipo Arco

Fonte:

22

2.2 Sistema de Irrigao

Nota-se que a irrigao modificou o ambiente realizado pelo homem primitivo,

onde os primeiros sistemas foram bastante rudimentares, pois o manejo da gua

tornou-se evidente na agricultura moderna, podendo assim as tribos nmades

estabelecem determinadas regies a irrigao em terras frteis, garantindo uma

produtividade sustentvel para seu sustento.

O desenvolvimento de civilizaes antigas se deve a certos fatores, entre eles

est a irrigao, pois seu sucesso gerou um maior volume de suprimento e aumento

da populao, sendo possvel estabelecer uma estvel alimentao e suporte

populacional.

O sistema de irrigao se baseia em tcnicas agrcolas, sendo que seu

objetivo fornecer gua atravs de um sistema controlado, aplicando certa quantia

de gua suficiente e no momento exato, garantindo assim uma produtividade

satisfatria e a sobrevivncia da plantao.

O sistema de irrigao utiliza uma preciso na qual a conservao de energia e a economia de gua podem alcanar uma eficincia atravs do aperfeioamento estratgico de controle. Complementa a precipitao pluviomtrica natural, e em certos casos, enriquece o solo com a deposio de elementos fertilizantes (Fertirrigao) (MERA, s.d, p.13).

Baseado no conceito de irrigao, seus sistemas abrangem trs tipos de

grupos, so eles:

Irrigao por superfcie: utiliza mtodos de irrigao baseado na conduo de

gua pelo sistema de distribuio (canais e tubulaes) at um ponto de

infiltrao aonde se deseja irrigar, sendo feita diretamente sobre a superfcie

do solo;

Irrigao por asperso: mtodo de irrigao onde a gua aspergida sobre a

superfcie do terreno usando como comparao a chuva, por causa do

fracionamento do jato de gua em gotas;

Irrigao localizada: mtodo onde a gua aplicada sobre a raiz da planta,

com pouca intensidade e um grau elevado de frequncia.

23

Para escolher um mtodo de irrigao deve-se levar em considerao fatores

tais como topografia (declividade do terreno), tipo de solo (taxa de infiltrao),

cultura (sensibilidade da cultura ao molhamento) e o clima, desta forma, analisar

dentro do ciclo de cultura a vazo e o volume total de gua disponvel.

2.2.1 Sistema de captao

A captao da gua pode ser feita de duas maneiras:

Bombeamento: bombeamento da fonte de gua aonde se encontra em

desnvel a rea a ser irrigada;

Gravidade: o nvel de reserva est acima da rea a ser irrigada, por exemplo:

o rio, utilizando um canal para transportar a gua at a rea de irrigao.

2.2.2 Tipos de irrigao

Gotejamento: a gua conduzida atravs de uma presso por tubos at ser

aplicada ao solo atravs de emissores sobre a raiz da planta, com uma alta

frequncia e baixa intensidade, conforme mostrado na figura 6. Possuindo

uma eficincia de 90%, tem um elevado custo de implantao, sendo

utilizado em hortalias e flores pelo baixo consumo de gua, podendo ser

instalada na superfcie ou enterrado, dependendo das anlises e critrios da

cultura a ser irrigada (MERA, s.d);

24

Figura 6 - Sistema de Irrigao por Gotejamento

Fonte:

Asperso convencional: sistema que utiliza jatos de gua dispersos no ar

que caem sobre a plantao, que pode ser inteiramente mvel junto aos

seus componentes, conforme mostrado na figura 7. Seu funcionamento

convencional consiste em uma linha principal que fixa e as laterais que

so mveis. Ele requer menor investimento, mas exige uma mo de obra

grande, devido mudana da tubulao. Hoje utilizado um sistema de

asperso em malha, aonde as linhas principais e laterais so fixas, sendo

mveis somente os aspersores (MERA, s.d);

Figura 7 - Sistema de Irrigao por Asperso convencional

Fonte:

Microasperso: este mtodo possui uma maior eficincia comparada aos

aspersores convencionais, sendo considerada uma irrigao localizada

(Figura 8), mas a vazo dos emissores maior que a dos gotejadores

(MERA, s.d);

25

Figura 8 - Sistema de Irrigao por Microasperso

Fonte:

Piv Central: este sistema consiste de uma tubulao metlica aonde so

instalados os aspersores, esta tubulao recebe gua sobre presso

denominada ponto de piv, onde sua sustentao em torres metlicas

triangulares, montada sobre rodas, sendo estas torres movimentadas por

dispositivos eltricos ou hidrulicos, descrevendo movimentos concntricos

ao redor do ponto do piv, conforme mostrado na figura 9 (MERA, s.d);

Figura 9 - Sistema de Irrigao por Piv Central

Fonte:

Canho hidrulico: so de forma geral, aspersores (Figura 10) de grande

porte, por aplicar gua a grandes distncias, sendo sua eficincia

prejudicada pelo vento (MERA, s.d);

Figura 10 - Sistema de Irrigao por Canho hidrulico

Fonte:

26

Sulco: utiliza o mtodo de irrigao de superfcie (Figura 11) onde a

distribuio da gua feita por gravidade atravs da superfcie do solo,

tendo assim um menor custo operacional, consumindo menos energia, o

mtodo ideal para cultivo em fileiras, podendo ser feito somente em reas

planas, exigindo um elevado investimento e possuindo baixa eficincia

devido escassez de gua no mundo e problemas ambientais (MERA, s.d);

Figura 11 - Sistema de Irrigao por Sulco

Fonte:

Subirrigao: mantm o lenol fretico a certa profundidade para permitir

um fluxo de gua adequado zona radicular da planta, podendo ser

associado a um sistema de drenagem subsuperficial (Figura 12), sua

condio satisfatria pois o mtodo de menor custo (MERA, s.d);

Figura 12 - Sistema de Irrigao por Subirrigao

Fonte:

Auto propelido: utiliza um nico canho (Figura 13) montado em um

carrinho que se desloca longitudinalmente ao longo da rea a ser irrigada,

onde a conexo do carrinho com os hidrantes da linha principal feita por

mangueiras flexveis, sendo que a presso da gua proporcional a

propulso do carrinho. Este sistema consome um maior valor de energia e

bastante afetado pelo vento (MERA, s.d);

27

Figura 13 - Sistema de Irrigao por Auto propelido

Fonte:

Hidropania: este sistema de irrigao alimentado por um fluxo de uma

lamina de gua (Figura 14), impulsionado por uma bomba de gua ligado

em tubos ou caneletas e programado por um temporizador, fazendo assim

com que as plantas no utilizem a terra para sua sobrevivncia (MERA, s.d).

Figura 14 - Sistema de Irrigao por Hidropania

Fonte:

2.2.3 Sistemas de irrigao com suas funes e aplicabilidades

Pode-se citar suas vantagens para o plantio:

1. Qualidade em suprir a demanda e aumento de rendimento das colheitas

em tempos hdricos;

2. Uma maior explorao agrcola sem depender do regime chuvoso;

3. Permite o cultivo e a colheita de duas ou mais vezes ao ano;

4. Controle sobre as ervas daninhas;

5. A fertirrigao facilita e diminui custos aplicaes corretivas e

fertilizantes hidrossolveis.

(CASTRO, 2003).

28

De certa forma a irrigao apresenta perigos ambientais, por isso devem ser

utilizados critrios e conscincia ecolgica para no causar desastres ambientais por

mau planejamento.

Quando a automao de um sistema de irrigao bem programada, apresenta algumas vantagens em relao aos sistemas tradicionais que demandam mo de obra para serem acionados, pois alm do custo de se dispor de operadores para essa funo, o acionamento manual se torna irregular, permitindo que se esgote grande parcela da gua disponvel armazenada entre uma irrigao e outra (MACEDO et al. apud Medice, 1997, sp).

2.3 Plataforma Arduino

A Revoluo Industrial trouxe benefcios para ajudar a desenvolver mtodos

de trabalho mais especficos e eficientes nas grandes indstrias que hoje tem como

prioridade para seu sistema, a produo em larga escala, usando a automatizao

como base sustentvel. Durante esse perodo foram desenvolvidos dispositivos para

realizar tarefas repetitivas, j que precisavam de muita manuteno e tinham um

desgaste ao longo do tempo.

O Arduino uma plataforma eletrnica, com controle de entradas e sadas de

dados, que atravs desses sistemas ligados a sensores e atuadores, consegue

responder uma ao fsica.

O Arduino uma plataforma de prototipagem eletrnica open-source que se baseia em hardware e software flexveis e fceis de usar. destinado a artistas, designers, hobbistas e qualquer pessoa interessada em criar objetos ou ambientes interativos. (ARDUINO, sd).

29

Na figura 15, pode-se notar a arquitetura fsica do Arduino.

Figura 15 Plataforma Arduino.

Fonte:

O projeto Arduino iniciou-se na cidade de Ivrea, Itlia em 2005, por Massimo

Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino e David Mellis, com intuito de

integrar em projetos escolares com menor custo dos demais sistemas daquela

poca.

Com o aumento da automao houve uma crescente demanda nos processos

industriais, precisando de uma maior aplicao de sistemas modernos com baixo

custo, gerando o desenvolvimento de dispositivos eletrnicos que pudessem obter

de forma rpida o processamento de dados.

Uma das alternativas foi a criao de microcontroladores para propsitos

gerais, dando uma maior flexibilidade em desenvolvimento de pequenos projetos.

O microcontrolador composto por um processador, memrias, perifricos de

entradas e sadas, sendo programvel para funes especficas, onde o

processamento de dados obtidos em um de seus perifricos tem um novo conjunto

de sada dados.

O Arduino baseado em uma microcontrolador (ATmega328), dessa forma

pode ser programvel, utilizando uma linguagem de programao Processing que

baseada na linguagem de programao C/C++.

A linguagem C foi criada por Dennis Ritchie, em 1972, no centro de Pesquisas da Bell Laboratories. Sua primeira utilizao importante foi a reescrita do Sistema Operacional UNIX, que at ento era escrito em assembly. (UNICAMP, sd.)

30

A linguagem C/C++ uma programao compilada de propsito geral,

estruturada com sintaxe como funes especficas, padronizada pela ISO.

A plataforma do Arduino composta essencialmente por duas partes:

Hardware e Software.

2.3.1 Hardware

O Arduino Duemilanove uma placa eletrnica que contm as seguintes

caractersticas:

14 pinos de entrada e sada digitais (dos quais 6 podem ser usados com

sada analgicas PWM);

6 pinos de entrada analgica ou entrada ou sada digital;

5 pinos de alimentao;

1 pino de reset;

2 pinos para conectar o cristal oscilador.

2.3.1.2 Especificaes tcnicas

Os 14 pinos de entrada e sada digitais trabalham com uma tenso de 5Vcc e

uma corrente mxima de 40mA.

Os pinos 0(Rx) e 1(Tx) so usados para receber (Rx) e transmitir (Tx) dados.

Para um melhor entendimento tcnico do Arduino, a tabela 1 demonstra suas

especificaes.

31

Tabela 1 - Especificao tcnica do Arduino.

Microcontrolador ATmega328

Tenso de operao 5 V Tenso de entrada (recomendada) 7-12 V Tenso de entrada (limites) 6-20 V Pinos Entrada/Sada digitais 14 (6 provm sadas PWM) Pinos de entrada analgicos 6 Corrente CC por pino Entrada/Sada 40 mA Corrente CC pino 3.3 V 50 mA Memria Flash 32 kb, sendo 2 kb utilizados pelo

Bootloader SRAM 2 kb EEPROM 1 kb Velocidade de Clock 16 MHz Fonte:

Nas figuras 16 e 17 podemos observar a arquitetura interna de um

microcontrolador e as suas pinagens de identificao.

Figura 16 Arquitetura interna do Arduino.

Fonte:

32

Figura 17 - Pinagem do Microcontrolador ATmega328.

Fonte:

2.3.1.3 Alimentao

O Arduino pode ser alimentado pela conexo USB ou por qualquer fonte de

alimentao externa. A alimentao externa pode ser uma fonte ou uma bateria, a

fonte pode ser conectada com um plug de centro positivo no conector de

alimentao e a bateria pode ser conectada nos pinos GND (Terra) e Vin (Entrada

de tenso) situados na placa do Arduino.

A placa pode ser alimentada com uma tenso de 6 a 20Vcc, mas o

recomendado se trabalhar com no mximo 12Vcc e mnimo de 7Vcc, este ltimo

para garantir pelo menos 5Vcc em todo o sistema.

Os pinos de energia so os seguintes:

Vin: a tenso de entrada para a placa Arduino quando se est usando

uma fonte de energia externa (ao contrrio de 5Vcc a partir da conexo

USB ou outra fonte de alimentao regulada);

5V: alimentao regulada usada para alimentar o microcontrolador e

outros componentes da placa e tambm sensores e perifricos do

sistema;

3V3: 3,3Vcc gerado pelo chip FTDI de bordo. Consumo de corrente

mxima de 50 mA;

GND: pinos de aterramento.

33

O Arduino Duemilanove tem um polifusvel que um fusvel reajustvel que

protege as portas USB do seu computador de uma sobrecorrente. Embora a maioria

dos computadores fornea sua prpria proteo interna, o fusvel fornece uma

camada extra de proteo. Se houver mais de 500 mA aplicada porta USB, o

fusvel rompe automaticamente a ligao at que a curto ou a sobrecarga seja

removida.

2.3.2 Software

O software a ser inserido na placa do Arduino deve utilizar-se de um IDE

(Integrated Development Environment - Ambiente de desenvolvimento integrado)

conforme figura 18, sendo que o compilador utilizado C/C++ (avr-g++). Depois de

ter criado o programa e compilar, o cdigo gerado gravado no microcontrolador

ATmega 328.

Compilador o programa responsvel por pegar um cdigo escrito em uma determinada linguagem e reescrever o mesmo cdigo em outra linguagem, com a mesma funo. No caso do Arduino, a funo do compilador reescrever um cdigo escrito em C/C++ e reescrever o cdigo em binrio Atmel AVR. (KEMPER, 2011).

Figura 18 Compilador IDE Arduino.

Fonte:

34

2.3.3 Linguagem de Programao Processing

Processing uma linguagem de programao de cdigo aberto e ambiente

de desenvolvimento integrado (IDE), criado para projetos de comunidades de

designers visuais com o objetivo de ensinar noes bsicas de programao de

computador em um contexto visual. O projeto foi iniciado em 2001 por Casey

Reas e Ben Fry, ambos ex-membros do Grupo de Computao do MIT Media Lab.

Um dos objetivos do Processing atuar como uma ferramenta para aqueles

programadores que so iniciantes, por ter uma visualizao muito simples e limpa. A

linguagem tem por base as capacidades grficas da linguagem de programao

Java, simplificando caractersticas e criando algumas novas.

2.4 Sistema de Temperatura

A abordagem deste tpico est aplicada na medio granular de escalas

termais a fim de conseguir uma exatido da temperatura ambiente de uma estufa,

nas quais sua importncia amenizar a perda de nutrientes e ganho na fotossntese

para a sobrevivncia das plantas existentes no recinto.

Para compreender o conceito de temperatura, primeiramente devemos dar um

carter quantitativo diferena entre frio e quente, para aprender a medir uma

temperatura de um corpo antes de entender a sua natureza fsica.

A temperatura pode ser vista como um indicador da energia cintica molecular mdia de um corpo. No entanto, s a energia cintica de translao contribui para a grandeza temperatura, aspecto que por vezes no referido. (ANACLETO apud Tipler, 1994, sp).

O homem atravs do seu tato descobre que o mundo fsico que o rodeia traz

a ele a primeira noo de temperatura, onde um sistema determinado a partir da

sensao trmica sendo compreendida por frio, quente, morno. Por este motivo

surge a necessidade de criar um instrumento normatizado para medir a temperatura,

sendo ele assim chamado de termmetro. O termmetro tem uma dependncia com

a temperatura em certas propriedades como volume, presso, resistncia eltrica,

variao de cor, etc.

35

Com a variao de tipos de termmetros onde se varia a exatido, o mtodo,

a medio, cada tipo depender da sua aplicao.

As escalas de temperatura esto estabelecidas em correlaes entre mtodos

utilizados, pases onde so empregadas, podendo assim estabelecer uma medio

exata por clculos entre as escalas Fahrenheit, Kelvin e Celsius.

A fim de se medir temperaturas com uma maior preciso e em locais

inacessveis ao homem, foram criados mtodos e sistemas capazes de receber

informaes de temperatura e mostrar ao operador uma leitura direta e fcil de

acesso, para que ele possa agir de tal forma em um sistema de medio com

temperaturas variando entre pontos crticos e elevados. Desta forma, foram

desenvolvidos sensores de temperatura nas vrias formas e propriedades de

trabalho, para reduzir mo de obra, tempo de operao, riscos e custos.

2.4.1 Efeito Seebeck

A descoberta da existncia de corrente termoeltrica levou Thomas Seebeck

a observar efeitos eletromagnticos associados a circuitos de bismuto/cobre e

bismuto/antimnio. Esta experincia (figura 19) mostrou que duas junes de dois

metais distintos formavam um circuito fechado onde submetido a temperaturas

diferentes geram uma fora eletromotriz, originando uma corrente contnua no

circuito. Uma diferena de potencial eltrico surge entre dois pontos atravs da

variao de temperatura de um condutor ou semicondutor, podendo assim dizer que

um gradiente de temperatura em um condutor origina um campo eltrico, dando

assim a origem do fenmeno Efeito Seebeck.

Figura 19 - O efeito Seebeck

Fonte:

36

2.4.2 Sensor de Temperatura: LM35

O LM35 (figura 20) um dispositivo eletrnico composto por circuitos

integrados, fabricado pela National Semiconductor, cuja caracterstica apresenta

uma sada de tenso linear relativa temperatura. O LM35 pode ser aplicado

facilmente da mesma maneira como outros sensores de temperatura.

Quando for alimentado com uma tenso apropriada, o sensor apresenta

vantagem sobre os sensores de temperatura calibrados em Kelvin, pois no precisa

de nenhuma subtrao de variveis para obteno em escala Graus Celsius. Seu

funcionamento bsico, para cada 10mV variando na sada, representa um grau

Celsius (C).

Figura 20 Estrutura fsica do LM35.

Fonte:

2.4.2.1 Caractersticas

Conforme esquemtica de ligao (figura 21):

Sada com baixa impedncia;

Opera entre -55 a 150 C;

Preciso de 0, 5C;

Consumo de ate 60A;

Tenso de alimentao 4-30Vcc;

Sua escala de variao de 10mV/ C.

37

Figura 21 Sistema de ligao dos pinos LM35.

Fonte:

2.4.2.2 Vantagens e Desvantagens

Baixo custo;

Aplicabilidade em diversos sistemas;

No opera em lugares com muita umidade;

Frgil.

2.5 Sistema de Ventilao

A ventilao em uma estufa consiste em substituir o ar quente do interior do

mesmo por outra massa de ar mais fria, isto ajuda na temperatura de ar de

regulamento. A ventilao importante, pois o ar parado pode causar doenas e, ao

mesmo tempo, modifica a umidade e a concentrao de gases.

Como as plantas precisam CO2 no seu processo, o ar deve sempre estar

renovado. Por isso uma boa ventilao ajuda a planta a alimentar-se, pois precisam

transpirar pelas folhas para sugarem pelas razes. As vantagens e desvantagens da

ventilao podem ser descritas abaixo.

Vantagens:

Baixo custo de aquisio;

Baixa manuteno;

Baixo consumo de energia;

Retira odores, fumaa, p etc.

38

Desvantagens:

Aumento do rudo;

No diminui a temperatura do ambiente.

O primeiro ventilador foi inventado nos Estados Unidos da Amrica em 1882

pelo engenheiro americano Schuyler Skaats Wheeler, foi criado para usar em cima

de uma mesa e possua duas lminas. A inverso obteve sucesso e passou a ser

produzido a nvel industrial. A figura 22 mostra um esquema de ventilao:

Figura 22 - Esquema geral dos sistemas de tratamento

Fonte:

2.5.1 Cooler

Quando o homem inventou o computador, ao longo do tempo foi se

observando que seus componentes eletrnicos como os processadores, o crebro

do computador, sofria uma alta perca nos seus processamentos de dados, devido ao

aquecimento pela grande transio de energia eltrica efetuada pelo processador,

pois os materiais que compunham o sistema aplicavam uma grande resistncia

passagem de corrente.

Para evitar a queima ou danos neste equipamento, foi implementado de forma

simples e eficaz, um sistema de refrigerao, que no caso usado o cooler, que

significa refrigerao na sua traduo para o portugus. Pois se necessitava uma

soluo para o arrefecimento da temperatura do processador em um nvel aceitvel.

39

O cooler (Figura 23) um componente eletrnico formado por aletas ou ps,

que por sua vez, esto diretamente ligadas ao deslocamento de ar, feita quando o

cooler est em funcionamento, e um embobinamento eltrico, pois um motor

eltrico de forma especifica, quando ligado a uma tenso seja ela continua ou

alternada, cria-se um campo magntico em seu estator que induz uma corrente no

rotor, fazendo assim o giro do mesmo.

Figura 23 Cooler. Fonte: < http://santoandre.olx.com.br/cooler-ventilador-dm-120-mm-110v-iid-307598841>

2.6 Sensor de umidade do solo

O solo atua como um reservatrio de gua, influenciando no crescimento das

plantas, sendo assim o sensor de umidade do solo importante para controlar o

nvel de irrigao, informando se a plantao est precisando ou se est com

excesso de umidade. Tendo esses valores podo-se ter uma melhor eficincia para

cada produto. Na tabela 2 tem alguns exemplos de valores de umidade para cada

produo.

40

Tabela 2 - Umidade de alguns produtos

Produto Umidade

Tomate e pimenta 50-60%

Berinjela 50-60%

Melo e acelga 60-70%

Feijes 60-75%

Alface 60-80%

Melancia 65-75%

Ervilhas 65-75%

Aboborinha e aipo 65-80%

Morangos 70-80%

Pepino 70-90%

Fonte:

Por ser inibidora de gastos com gua e energia eltrica, e por prevenir doenas, o monitoramento da umidade do solo tem sido cada vez mais importante na agricultura. Ao conhecer a quantidade de gua disponvel no solo, o produtor rural pode irrigar somente quando for necessrio. Mais importante ainda do que isso, que ele ter a possibilidade de ter um estudo diferenciando das reas dentro de sua propriedade, mostrando quais tem maior facilidade ou dificuldade de reter gua. Este acompanhamento evita a incidncia de doenas na plantao, decorrente da quantidade de gua aplicada na plantao. (BANDERALT, sd.)

A porcentagem de umidade do alimento (%U) relaciona-se com a quantidade

de gua disponvel nele existente. possvel determinar a quantidade de gua que

foi removida ou adicionada a um produto quanto se tem o conhecimento da sua

umidade inicial e final, aps a modificao de seu estado. O teor de umidade

corresponde perda em peso sofrido pelo alimento quando aquecido em condies

nas quais a gua removida.

2.6.1 Sensor Groove ou Moisture Sensor

Este sensor de umidade pode ler a quantidade de umidade presente no solo

ao seu redor. um sensor de baixa tecnologia, mas ideal para monitoramento de

um jardim urbano.

O sensor Groove (figura 24) utiliza duas sondas que conduz a corrente

atravs do solo e, em seguida, l-se a resistncia para obter o nvel de

umidade. Com mais gua no solo, fica fcil a conduo de eletricidade (menor

resistncia), enquanto o solo seco conduz pouca eletricidade (maior resistncia).

41

Este sensor trabalha imerso na terra em contato direto com a gua, por essa

combinao o sensor possui um revestimento banhado ouro para evitar com o

tempo a oxidao.

Figura 24 Estrutura fsica do Groove.

Fonte:


Fonte de alimentao: 3.3Vcc ou 5 Vcc

Sinal de tenso de sada: 0 ~ 4.2Vcc

Corrente: 0 - 35mA

Pino definio:

o Sada analgica (cabo amarelo)

o GND (cabo preto)

o Alimentao (cabo vermelho)

Tamanho: 60x20mm

Revestimento de superfcie: ouro de imerso

2.7 Sensor de Umidade Relativa do Ar e Temperatura

Para a determinao da porcentagem de gua existente no ar, o homem

desenvolveu vrios mtodos de clculos e componentes fsicos para a leitura da

umidade relativa. Uma das matrias que podem decompor esta estrutura em forma

de clculo a Qumica e a Energia, onde os clculos so feitos em referncia s

molculas de oxignio e nitrognio presentes no ar, fazendo assim uma

42

decomposio percentual de cada elemento presente no ar, de tal forma a saber,

qual a porcentagem de molculas existentes naquele ambiente. Veremos a seguir

um dos componentes eletrnicos capazes de medir a porcentagem de umidade

existente no ar e a leitura de temperatura, a qual influencia diretamente na

quantidade de umidade no ar.

2.7.1 Sensor DHT11

O DHT11 (figura 25) um sensor de temperatura e umidade com uma sada

digital, que garante uma alta confiabilidade e estabilidade em longo prazo. O sensor

de temperatura possui um termistor do tipo NTC, que possui um diferencial por ser

mais sensvel a variaes de temperatura, comparado aos RTDs e os termopares, e

o sensor de umidade do tipo HR202 que inclui um elemento de resistividade,

juntos possuem um circuito interno que faz a leitura dos sensores e se comunica a

um microcontrolador atravs de um sinal serial de uma via.

O sensor DHT11 tem uma decadncia em relao preciso de temperatura

e umidade, mas em relao a outros sensores tem baixo custo o que favorvel.

Figura 25 Estrutura fsica do DHT11.

Fonte:

A figura 26 mostra a relao entre resistividade e os fatores de umidade e

temperatura, vimos que quanto menor a resistividade, maior ser o fator %RH e a

temperatura indicada pelo sensor.

43

Figura 26 Relao resistividade / Temperatura e Umidade

Fonte:

2.7.1.1 Especificaes

Tenso de Alimentao: 5Vcc;

Range de Temperatura: 0-50 C, com preciso de 2 C;

Umidade: 20-90% RH, com preciso de 5 RH.


Este sensor possui caractersticas bem precisas de calibrao em sua cmara

de umidade, esta que fica na memria do programa OTP. A caracterstica fsica do

sensor possui um fio de comunicao, para tornar tudo mais rpido e fcil. Por ser

de forma pequena, ter baixo consumo e transmite sinais at 20 metros.

2.8 Vlvulas Solenides

Atualmente nos processos de automao industrial so utilizados sistemas que

manipulam fluidos, sejam lquidos ou gases, onde existem vlvulas com dispositivo

de automao ou segurana. Essas vlvulas so chamadas de solenides.

44

Solenides so dispositivos eletromecnicos baseados no deslocamento causado pela ao de um campo magntico gerado por uma bobina e so muito utilizados na construo de outros dispositivos, como o caso das vlvulas para controle de fluidos. (GIROTO E SANTOS, 2002, p.842).

Atravs de uma alimentao seja ela de Vca ou Vcc, a vlvula solenoide

acionada para efetuar uma determinada ao fsica.

2.9 Resistncia Eltrica

O homem de forma inteligente desenvolveu maneiras de sobreviver ao frio

exercido pela natureza, e uma destas formas foi a criao do fogo, proveniente da

queima de matrias compostos por oxignio e hidrognio, como exemplo a madeira.

Atravs da queima destas matrias, liberado de forma luminosa e quente, o fogo,

que libera calor por processo de conveco, aquecendo um determinado objeto, no

caso o homem.

Diante desse invento, e ao longo da sua existncia, o homem criou mtodos

artificiais, para recriar o fogo e o calor, sendo o mais utilizado para o aquecimento de

ambientes. A criao de componentes eltricos, como a resistncia eltrica (Figura

27), faz uma imitao de calor, proveniente da energia eltrica, que hoje uma das

mais utilizadas pelo ser humano.

A resistncia eltrica uma grandeza fsica que relaciona a impedncia

sofrida pelos eltrons em movimentao, sujeitos aes de um campo eltrico, ao

percorrer de um ponto a outro em um objeto, tendo dependncia nas dimenses e

composio de material que constitudo. Portanto, resistividade uma propriedade

de matria, como exemplo o ndice de refrao, calor especfico, densidade, etc.

Podemos definir a resistncia entre dois pontos quaisquer de um material isotrpico, aplicando-se uma diferena de potencial, entre estes pontos e medindo a corrente eltrica que flui entre eles. (GIROTTO e SANTOS, 2002, p.640).

Existem vrios mtodos descritivos que podem ser usados para clculos e a

determinao da resistividade eltrica cc (corrente continua) ou ca (corrente

alternada) em slidos. Essa diferenciao entre ambas est ligada a excitao de

um campo eltrico cc e ca.

45

Figura 27 Resistncia eltrica com aletas. Fonte: < http://www.eltra.com.br/v3/tela_diversas.html>

2.10 Sistema de Superviso

Para o controle de dados e amostragem de um sistema qual seja ele, se

necessita de um aplicativo que leia e interprete a ocorrncia de mudanas fsicas e

naturais. Devido a distncia do controle de comando e os perifricos, o homem criou

uma maneira mais prtica e fcil de comunicar visualmente as ocorrncias externas

de um sistema ou ambiente, diminuindo tempo e gastos econmicos, visando uma

maior resposta de dados.

Essas informaes so coletadas e em seguida manipuladas, analisadas e

consecutivamente mostradas a um usurio. Este sistema permite informaes

constantes do processo industrial, monitorando sinais de medies de dispositivos,

mostrando ao operador de forma clara e com recursos grficos e contedo

multimdia.

Dentre os supervisrios utilizados nas indstrias de todo mundo, destacamos

a ELIPSE SOFTWARE, empresa que desenvolve ferramentas para gerenciamento

em tempo real de sistemas indstrias.

46

2.10.1 Elipse E3

Este software (figura 28) possui um sistema de superviso com um controle

de processos nos requisitos conectividade, flexibilidade e confiabilidade. A

arquitetura de operao possui um sistema com multicamadas, oferecendo assim

um rpido desenvolvimento de aplicaes com alta comunicao e expanso, para

uma segurana dos investidores. Tendo uma comunicao abrangente, possui

protocolos e equipamentos para todos os sistemas tais como geogrficos com boa

distribuio.

Figura 28 Tela de trabalho do Elipse E3

Fonte: Software ElipseE3

2.10.1.1 Funcionamento do Elipse E3

O sistema identifica os dados dos Tags, este que possui as variveis

numricas ou alfanumricas envolvidas na aplicao, e executam funes

computacionais como clculos matemticos, lgicas, tambm podendo ser pontos

de entrada e sada de dados que esto em controle. Essas variveis correspondem

ao processo real (ex: temperatura, nvel, entre outros), que esto ligadas entre o

controle e o sistema, so com base nestes valores dos Tags que os dados so

apresentados ao usurio.

47


Servidores robustos que coletam, processam e distribuem dados de

diversas fontes em tempo real;

Arquitetura distribuda e redundante de fcil configurao;

100% Internet-ready, com interface de operao independente (thin-clients),

atravs do E3 Viewer, Internet Explorer ou Windows Terminal Services;

Orientao total a objetos: uso intensivo de bibliotecas do usurio, com a

criao de galerias e templates de objetos grficos e estruturas de dados,

que podem se adaptar a qualquer aplicao;

Extensa biblioteca com mais de 3 mil smbolos grficos vetoriais;

Configurao on-line;

Bancos de dados abertos: o Elipse E3 no utiliza formatos proprietrios;

Poderosa ferramenta de relatrios includa;

Completo gerenciamento de alarmes e eventos;

OPC (OLE for Process Control) cliente e servidor;

Historiador do processos E3 Storage;

Suporte nativo a componentes ActiveX, com integrao de mtodos,

eventos e propriedades.

Redundncia nativa entre servidores de fcil configurao.

Completo mdulo de relatrios.

Fonte:

2.10.1.3 Componentes supervisionados

Podem ser resumidos em:

Sensores e Atuadores: dispositivos que convertem parmetros fsicos para

sinais analgicos e digitais;

Rede de Comunicao: plataforma de informaes dos Controladores (ex:

CLP, ARDUINO) entre o Elipse E3;

48

Estaes Remotas: controle de dados e aquisio de informaes

remotas;

Monitorao Central: unidades responsveis pelo armazenamento de

informaes geradas pelas estaes remotas.

2.10.1.4 Componentes lgicos

O Elipse E3 divide as principais tarefas em blocos ou mdulos, que garante

uma maior ou menor flexibilidade e robustez conforme a soluo desejada.

O funcionamento de um sistema inicia atravs da comunicao de

equipamentos de campo, onde suas informaes so enviadas para o ncleo do

software, sendo o ncleo responsvel pela distribuio de informaes para os

mdulos, onde ser mostrada na interface grfica para o operador.

Ncleo de Processamento;

Comunicao com equipamentos remotos;

Gerenciamento de Alarmes;

Histrico e Banco de Dados;

Lgica de programao interna ou controle;

Interface grfica;

Comunicao com Sistemas Externos.

49

3 DESENVOLVIMENTO DO PROTTIPO

Este captulo aborda o processo de desenvolvimento e construo do

prottipo, demonstrando a sua estrutura, componentes eletrnicos, sensores,

hardware, software, supervisrio e outros.

3.1 Estrutura da Estufa

H vrios tipos de estufas, mas neste projeto especificamente foi utilizado a

estufa tipo arco, pois ela confere maior resistncia do filme agrcola (plstico) ao

vento. Claro que o posicionamento da estufa tambm tem que ser bem estudado,

pois influencia diretamente na proteo de ventos fortes. Os arcos e a estrutura

foram confeccionados em barras de metalon , suas dimenses de construo foram

de 1200 x 800 x 1800 mm (comprimento x largura x altura) conforme figura 29. Para

cobertura lateral e do teto foram colocadas chapas de acrlico, com dimenses de

1200 x 600 x 0,6 mm (comprimento x largura x altura), fixadas com fita dupla face e

barras de alumnio, conferindo uma melhor fixao e consequentemente um melhor

acabamento.

Figura 29 Desenho da estufa

Fonte: Software Solid Edge

50

3.2 Funcionamento da estufa

Para o controle das variveis internas da estufa foram utilizados meios de

comunicao do Arduino com o supervisrio e tambm com perifricos. Para um

maior entendimento do processo de controle e funcionamento, so demonstradas

suas interligaes e serventias.

3.2.1 Exemplificaes do funcionamento.

O funcionamento se d atravs da interligao de sistemas denominados

mestre e escravos, em ambientes de superviso.

A comunicao, que feita atravs de cabo USB, entre o computador que

armazena o supervisrio e a plataforma Arduino que processa os dados recebidos

dos seus perifricos, formam um conjunto de monitoramento de dados e decises a

serem interpretadas de forma descritiva. Na figura 30 demonstrado toda a

esquemtica.

Figura 30 - Arquitetura de comunicao.

O Arduino incorporado como mestre no sistema, sendo assim o crebro do

sistema de comando, formalizando as tomadas de decises dos dados interpretados

que so processados e executados por listas de instrues, dando uma sada final

para os perifricos. Os perifricos so denominados escravos, pois so

51

subordinados ao processador do Arduino (ATmega 328), e so divididos em duas

partes, a primeira chamada de sinais de envio de dados e a segunda chamada de

sinais de recebimento de dados.

3.2.2 Escravos e Perifricos

Os sensores fazem parte dos chamados de sinais de envio (figura 29), pois

so eles os responsveis pela leitura das variveis que so: temperatura, umidade

do ar e umidade do solo. Essa leitura feita por cada componente envia um sinal para

o Arduino, no qual toma as seguintes decises:

1. Sensor de Temperatura LM35: este sensor capta a variao de calor do

ambiente externo, para efeitos estatsticos e envia para o Arduino em forma

de sinal analgico de tenso, interpretado e demonstrado na tela do

supervisrio.

2. Sensor de AR e Temperatura DHT11: em um mesmo encapsulamento

abrigam-se a captura da variao de temperatura e de umidade relativa do

ar. O sensor envia sinais constantes para o Arduino que so repassados

para o supervisrio para monitoramento, quando a variao da umidade

relativa do ar variar fora da escala pr-programada de temperatura e

umidade do ar, o Arduino, atravs do programa contido em seu

microcontrolador, interpreta, compara e executa as seguintes funes:

quando a temperatura dentro da estufa se elevar acima de 30 C e umidade

relativa abaixo de 50%RH, o resfriamento e umidificao da estufa ser

atravs de dois coolers e um nebulizador, este ltimo atravs de uma

vlvula solenide. Os dados especficos das variveis citadas e tambm os

acionamentos dos coolers e da vlvula so mostrados na tela de

superviso.

3. Sensor de Solo Groove: seu funcionamento se d atravs da variao da

umidade no solo, que por sua vez varia de acordo com a resistividade do

solo, quanto maior a presena de gua menor ser a resistividade e quanto

menor a presena de gua maior a resistividade. O sensor envia sinais

52

analgicos de tenso ao Arduino contendo estas informaes de

resistividade, que alimenta o supervisrio com os respectivos dados.

Quando a umidade do solo, exigida pela hortalia (no caso o tomate), for

menor que a desejada (50%), a vlvula solenide responsvel pelo

gotejamento ativada permitindo o fluxo de gua para os gotejadores,

umidificando o solo.

Figura 31 - Sensores e Cabos utilizados.

Os perifricos (sada) de mudana de estado (figuras 32 33) fazem parte

dos chamados de sinais de recebimento, pois eles s sero ligados quando for

preciso, tendo como base o requerimento dos parmetros de leituras, os sensores.

Estes esto divididos em:

1. Coolers (Max Flow): est compreendido no sistema de ventilao da estufa,

no intuito de movimentar o ar para a refrigerao do ambiente, quando o

Arduino interpreta uma condio, um sinal ser enviado ao rel e ele

acionara os coolers (220Vca).

Figura 32 - Coolers utilizados.

53

2. Vlvulas solenides (220Vca): estes componentes so usados no sistema

de irrigao, com o intuito de controlar a passagem do fluxo de gua e

disponibilizar aos gotejadores e ao nebulizador a gua requerida pela

instruo feita pelo Arduino, gua proveniente da captao por gravidade.

Figura 33 - Vlvulas Solenoides utilizadas.

3. Resistncia eltrica (500W, 220Vca): utilizada neste sistema para o

aquecimento do ambiente interno da estufa em casos de temperaturas

abaixo das especificaes da planta escolhida. Quando o sensor DHT11

enviar valores abaixo do especificado na programao, o Arduino envia um

sinal para a respectiva sada digital que ativa o cooler e a resistncia para o

aquecimento do ambiente interno da estufa, voltando ao seu estado

primrio, ou seja, desligado, ao atingir a temperatura necessria para a

hortalia, este processo de desligamento tambm ocorre pela interpretao

e tambm envio de um sinal pelo Arduino.

Figura 34 - Resistncia Eltrica

54

3.3 Esquemas de ligao

Para o sistema de ligaes foram utilizados: software (Proteus) para o

desenho tcnico das interligaes, esquemtico das placas e tambm sistemas de

cores para identificao para ligaes dos componentes.

Foram construdas placas contendo um sistema de proteo das sadas

digitais do Arduino e para acionamento dos perifricos que necessitam de 220 Vca

de tenso. Acionamento este feito atravs de rels contidos na placa (Figura 35).

Figura 35 Esquema eltrico da placa a rel.

Cada placa possui 4 rels, que comutam da seguinte forma:

O Arduino envia um sinal (5 Vcc) pela sada digital, que passa por um

sistema de proteo contendo um resistor e um transistor NPN,

liberando a tenso de 12 Vcc que energizar a bobina interna do rel,

comutando e liberando a tenso de 220 Vca necessria para o

funcionamento dos perifricos (vlvulas, coolers e resistncia) de acordo

com a necessidade do sistema.

Foi construda tambm uma placa fonte (Figura 36) que fornece a tenso

necessria para o funcionamento de todo o sistema.

55

Figura 36 Esquema eltrico da placa fonte.

Foi empregado no sistema uma plataforma Arduino para o controle e

processamento de dados, duas placas a rel, para comando de fora e uma placa

fonte, para alimentao do sistema, conforme figura 37.

A alimentao deste sistema ser feita da seguinte forma:

1. Arduino:

Alimentao: 5 Vcc; 1A

Pino de ligao: 7 (Vcc) ; 8 (GND)

2. Fonte de alimentao:

Alimentao: 220 Vca; 1A

Sadas: 5/12 Vcc

3. Placas a rel:

Acionamento: 12 Vcc (Pino 30, Comum)

Alimentao: 220 Vca (Pino 86 +, Pino 85 terra)

Sadas: 87A NA e 87 NF

56

Figura 37 - Quadro de comando com interligaes.

Fonte: Dados primrios

Na tabela 3 demonstraremos as ligaes referentes a cada pino do Arduino

juntamente com suas conexes referente a placas e ao computador.

Tabela 3 Indicao de pinos e portas usadas no projeto

N do Pino Nome Funo Conexo

23 ANO 0 Leitura da Temperatura Interna e Umidade Relativa

DHT11 (Cabo Azul)

24 ANO 1 Leitura Temperatura Externa LM35 (Cabo Amarelo) 25 ANO 2 Leitura Umidade do Solo Groove (Cabo Verde) 14 DIG 8 Habilitao Cooler 1 Rele 1 (Pino 30) 15 DIG 9 Habilitao Cooler 2 Rele 2 (Pino 30) 16 DIG 10 Habilitao Resistncia Rele 3 (Pino 30) 17 DIG 11 Habilitao Vlvula 1 Rele 4 (Pino 30) 18 DIG 12 Habilitao Vlvula 2 Rele 5 (Pino 30) 7 VCC Alimentao 5 V Fonte 8 GND Aterramento Negativo Fonte 2 e 3 0(Rx)

1(Tx) Recebimento e Transmisso de Dados

Porta USB PC

3.4 Protocolo de Comunicao

Para a comunicao entre sistemas de comando e superviso so usados

mtodos de controle e protocolos de identificao.

A comunicao usada neste prottipo entre supervisrio e Arduino foi o

protocolo ASCII.dll, utilizando sua tabela de funes para cada objeto de interligao

ao Arduino. Os dados enviados e recebidos pelo Arduino ao supervisrio so

Placas a rel

Plataforma Arduino

Placa Fonte

57

transmitidos via cabo USB, pela porta COM 15 com velocidade de comunicao

serial BAUDE RAUTE de 9600.

Na figura 38 podemos ver as propriedades da tabela ASCII, para obteno

das instrues que podem ser utilizadas na programao e comunicao do Arduino

e supervisrio.

Figura 38 - Cdigo fonte da tabela ASCII.

Fonte:

3.5 Programao do Arduino

Os mtodos de controle das variveis supervisionadas foram feitas pela

programao (APNDICE) Processing baseada na linguagem C/C++, utilizando

funes de comando, as principais instrues so descritas abaixo:

IF: instruo se;

ELSE: instruo seno;

FOR: instruo para;

DELAY: instruo de tempo;

58

WHILE: instruo enquanto;

RETURN: instruo de retorno;

SETUP: instruo de chamada de tela, e executada somente uma vez no

incio do programa;

LOOP: a funo principal do programa e executa continuamente enquanto

o Arduino estiver ligado.

3.6 Elipse E3 Studio

Para a interao do sistema interno da estufa e o homem, foi aplicado o

software Elipse E3 para um feedback das leituras sensoriais e perifricos

acionadores, mostrando em telas de animao, os dados transmitidos pelo Arduino.

O desenvolvimento da tela de superviso se decorreu atravs do seguinte

princpio aonde se necessitava de uma visualizao dos dados lidos pelos sensores

dentro da estufa, para averiguao do funcionamento e parametrizao das escalas

de cada sensor, com o range determinado a cada um pela especificao da

agricultura do tomate.

As especificaes do cultivo do tomate empregadas neste projeto foram

baseadas em sites de agronomia como o Embrapa, com as seguintes exigncias:

Clima:

Temperatura entre 18 C a 34 C, com mdia de 20,5 C;

Umidade Relativa de 54% em mdia;

Irrigao com eficincia de 50% a 70%;

So com estes nmeros que foi desenvolvido a programao do Arduino e os

Tags do supervisrio, com os ranges pr-determinados.

O software Elipse foi escolhido para supervisrio por ser de extenso demo e

utilizado no curso de Engenharia de Controle e Automao, optamos pela escolha

devido facilidade no seu desenvolvimento e interao, e tambm por no requerer

uma licena paga para seu uso.

Para se criar um supervisrio no Elipse E3, utilizado o mdulo E3 Studio

(figura 39), aonde so configurados as ferramentas de uso, como incluses de

59

grficos, scripts, imagens, entre outros. Primeiramente deve ser criado um domnio

de alocao de banco de dados, aonde so armazenadas as informaes de

configurao, lista de arquivos, servidores e segurana.

Figura 39 - Desenvolvimento da tela de superviso

Fonte: Software Elipse

O software de superviso utiliza Tags de comunicao entre as variveis

transmitidas pelo Arduino, essas que so definidas como endereamentos de

memria. As Tags utilizadas neste supervisrio esto compreendidas em:

Tag Analgica: para leitura de comunicao dos sensores.

Criao de varivel (Endereamento Nome da Tag):

o ID 000 ANO0

o ID001 ANO1

o ID002 ANO2

o ID003 ANO3

Configurao:

o P1/N1: 0 leitura analgica;

o P2/N2: ID 000 endereo da varivel;

o RX: valor da varivel declarada;

o TX: %4u valor de caracteres.

60

Tag Digital: para acionamento dos perifricos.

Criao de varivel:

o ID004 DIG1

o ID005 DIG2

Configurao:

o P1/N1: 5 leitura digital;

o P2/N2: ID004 endereo da varivel;

o Como digital, no se necessita do RX e TX.

Feito estas configuraes de comunicao, necessrio a criao de

interaes visuais para a interpretao dos dados recebidos do Arduino, para a

visualizao humana e supervisionar os dados da estufa conforme figura 40.

Figura 40 Tela de superviso da estufa

Fonte: Software Elipse

Deste modo, utiliza-se a parte de associaes de Tags, no objetivo de unir os

valores numricos a displays desenhados nas telas de superviso.

Essas associaes podem ser de varia formas para diversas conexes, sendo

usadas especificamente no supervisrio as seguintes:

61

Conexo por Tabela: estabelecem condies entre a varivel, os valores e o

destino, tendo em sua tabela valores mnimos e mximos de variao;

Conexo Digital: situao compreendida em estados de verdadeiro ou falso

quando mapiado seus estados de variao;

Conexo Analgica: permite estabelecer uma escala de converses entre a

varivel fonte e a varivel de destino;

Conexo Simples: o valor do campo fonte copiado para a propriedade toda

vez que a fonte for modificada.

Para o monitoramento do processo envolvendo toda comunicao, so

inseridas telas de interface, estas que servem de interao para o operador.

Desenvolvido todo o processo de comunicao, conexo, desenho interativo,

usamos o E3 Viewer para navegao e interao com o supervisrio, aonde o

domnio ser rodado e executado.

O centro de monitoramento e superviso est pronto para entrar em

funcionamento, para atender toda a demanda de funes especificas a quais foi

atribuda, com objetivo de interagir ser humano e sistema, para uma maior

flexibilidade e dinmica em um ambiente interativo para uma indstria ou projeto

onde for ele implementado.

3.7 Tabela de Custo

Todo projeto necessita de administrao de custos e levantamento de

recursos, para seu desenvolvimento e construo. Na tabela 4 so mostrados todos

os custos, para o desenvolvimento do prottipo e suas especificaes.

62

Tabela 4 Tabela de custos do projeto

Componentes Especificaes Qtd. Preo

Eletrnicos Placas Fonte (5 V e 12 V) 1 R$120,00

A Rele (12 V) 2 Arduino Plataforma Microcontrolada 1 R$ 80,00 Sensor de Temperatura

LM35: Alimentao 5 V, sinal analgico.

2 R$ 8,00

Sensor de Umidade Relativa

DHT11: Alimentao 5 V, sinal analgico.

1 R$ 27,90

Cooler 220Vca 2 R$ 30,00

Sensor de Umidade do Solo

Groove: alimentao 5 V, sinal analgico

2 R$ 44,00

Estrutura Metalon Barra com 6 m 5

R$630,00

Chapa de Acrlico Transparente 120x60x0.6 mm 7 Chapa de ao Chapa 20 de 1200x800 mm 1 Tinta Automotiva azul

Hidrulica Vlvula Solenoide 200 V (NA) 2 R$ 14,00 Nebulizador Antigotejamento 1 R$ 2,50 Registro Tipo Globo 1 R$ 6,50

Mangueiras Tipo gotejador 6 m R$ 18,00

Joelhos Mangueira gotejadora 4 R$ 10,00

Conectores Luva e outros 4 R$ 15,00

Outros Cabos

Verde 10 m R$ 8,50

Amarelo 10 m R$ 8,50

Preto 10 m R$ 8,50 Vermelho 10 m R$ 8,50

Azul 10 m R$ 8,50

Mangueiras de isolao

Preta emborrachada 12 m R$ 24,00

Parafusos Diversos 100 R$ 10,00

Veculo Combustvel (gasolina) 40 Lt R$ 100,00

TOTAL R$ 1.180,40

Levantaram-se os custos totais do projeto, que chegaram a um total de R$

1.180,40 (Mil cento e oitenta reais e quarenta centavos).

63

Na figura 41 mostrado o prottipo finalizado com as localizaes de seus

sensores e atuadores. Para a gua utilizada no processo foi utilizada a captao por

gravidade, j a irrigao do solo foi feita atravs do sistema de gotejamento.

Figura 41 Vista geral do prottipo

Cooler 1

Nebulizador

DHT11

Cooler 2

Resistncia

Groove

Vlvulas Solenide

Quadro de Comando

64

4 TESTES E RESULTADOS

Foram feitos testes do processo automatizado da estufa, e so descritos abaixo

alguns de seus resultados, lembrando que os testes foram realizados em um

ambiente com ar condicionado com temperatura de 22C e umidade relativa do ar

igual a 60%:

Na irrigao e umidificao do solo foram utilizadas terra molhada e

terra seca, onde pode-se constatar a umidade do solo na tela do

supervisrio atravs de sinais enviados pelo sensor Groove (figura 42)

enterrado nesse solo . Quando a terra mostrou umidade inferior a 50%,

o Arduino atravs da programao enviou sinal para a vlvula solenoide

(figura 43), que liberou gua para a irrigao via gotejamento at a

umidificao atingir 70%, desligando aps cumprir o objetivo.

Figura 42 Sensor Groove enterrado no solo e mangueira de gotejamento

Figura 43 Vlvula solenide

Atravs da resistncia colocada no interior para controle em ambientes

frios, podem-se fazer simulaes de ambientes quentes, acionando-a

manualmente, a leitura da temperatura interna ser feita atravs do

65

supervisrio, de dados enviados pelo DHT11 (figura 44). Ao aquecer o

ambiente acima de 24 C so acionados o cooler e o nebulizador de

gua (figura 45) que so responsveis para o resfriamento interior da

estufa, voltando ao estado primrio (desligado) ao atingir 22 C

conforme programao no Arduino.

Figura 44 Sensor DHT11 dentro da estufa

Figura 45 Cooler 1 e nebulizador

Com a mesma resistncia (Figura 46) utilizada no teste anterior

simulada, atravs do aquecimento, a queda da umidade do ar dentro da

estufa, essa umidade ao atingir um valor menor que 50% ativam-se o

nebulizador e o cooler para a umidade atingir novamente os 70%,

conforme definido para o teste de umidificao do ambiente.

66

Figura 46 Cooler 2 e resistncia eltrica

Os resultados obtidos no teste podem ser visualizados abaixo, na tela

do supervisrio:

Na figura 47 os dados das variveis aparecem em seu estado primrio.

Na figura 48 os dados variam de acordo com o acionamento de seus

atuadores.

Figura 47 Dados das variveis (estado primrio)

67

Figura 48 Dados aps ativamento dos atuadores

68

5 CONCLUSO

Vrios so os fatores e motivos que devem se levar em conta para declarar o

sucesso de um projeto, mas depois de muito estudo, anlises e testes sero citados

aqui alguns que tiveram grande relevncia para a realizao deste trabalho.

O mercado brasileiro muito amplo no que diz respeito ao desenvolvimento

de equipamentos e implementos agrcolas, este mercado tem uma gama enorme de

produtos nesta rea, e justamente esta rea que o projeto foi idealizado e realizado.

Empresas que constroem e vendem estufas de grande porte, mas que no

trabalham com o monitoramento eletrnico destas, no conseguindo ento uma

comparao mais fidedigna de custos de uma estufa automatizada, que o foco

deste projeto.

Verificou-se que a estufa, no que diz respeito ao controle das variveis

propostas no projeto, conseguiu o seu objetivo, que era o de proporcionar um

ambiente mais apropriado a cultura plantada em seu recinto. Foram feitos testes em

ambientes com temperaturas elevadas e tambm baixas, com muita ou pouca

umidade, e foram bastante satisfatrios. Vimos que a plantao respondeu bem a

esses estmulos. O controle de umidade do solo atravs de gotejadores controlados,

permitiram uma economia bem razovel de gua, comparado ao sistema

convencional, constatado durante visitas tcnicas a plantaes auxiliadas por

estufas convencionais.

Quanto ao levantamento de custos, foi constatado que o valor individual mais

expressivo o da construo da estufa, chegando a R$ 630,00 (Seiscentos e trinta

reais), o que no diferente se for comparado em escala s estufas tradicionais

comercializadas no mercado nacional. Esses R$ 630,00 representa mais de 50% de

todo o projeto. Deste comparativo pode-se concluir que, a automao de uma estufa

vivel, pois poderemos adaptar a automao em uma estufa com sua estrutura j

pronta, e que os dimensionamentos utilizados nos componentes do projeto podem

ser utilizados em estufas com reas maiores que o projetado no prottipo,

acrescentando somente mangueiras que uma das partes mais baratas do projeto.

69

REFERNCIAS

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ESTUFA INTELIGENTE_Sustentabilidade Automatizada