ESTUFA INTELIGENTE-Sustentabilidade Automatizada

ESTUFA INTELIGENTE-Sustentabilidade Automatizada

(Parte 5 de 6)

Produto Umidade

Tomate e pimenta 50-60% Berinjela 50-60% Melão e acelga 60-70% Feijões 60-75% Alface 60-80% Melancia 65-75% Ervilhas 65-75% Aboborinha e aipo 65-80% Morangos 70-80% Pepino 70-90%

Fonte: <http://w.solerpalau.pt/formacion_01_39.html>

Por ser inibidora de gastos com água e energia elétrica, e por prevenir doenças, o monitoramento da umidade do solo tem sido cada vez mais importante na agricultura. Ao conhecer a quantidade de água disponível no solo, o produtor rural pode irrigar somente quando for necessário. Mais importante ainda do que isso, é que ele terá a possibilidade de ter um estudo diferenciando das áreas dentro de sua propriedade, mostrando quais tem maior facilidade ou dificuldade de reter água. Este acompanhamento evita a incidência de doenças na plantação, decorrente da quantidade de água aplicada na plantação. (BANDERALT, sd.)

A porcentagem de umidade do alimento (%U) relaciona-se com a quantidade de água disponível nele existente. É possível determinar a quantidade de água que foi removida ou adicionada a um produto quanto se tem o conhecimento da sua umidade inicial e final, após a modificação de seu estado. O teor de umidade corresponde à perda em peso sofrido pelo alimento quando aquecido em condições nas quais a água é 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. É 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 através do solo e, em seguida, lê-se a resistência para obter o nível de umidade. Com mais água no solo, fica fácil a condução de eletricidade (menor resistência), enquanto o solo seco conduz pouca eletricidade (maior resistência).

Este sensor trabalha imerso na terra em contato direto com a água, por essa combinação o sensor possui um revestimento banhado à ouro para evitar com o tempo a oxidação.

Figura 24 – Estrutura física do Groove. Fonte:<http://w.robotshop.com/seeedstudio-grove-moisture-sensor.html>

Fonte de alimentação: 3.3Vcc ou 5 Vcc Sinal de tensão de saída: 0 ~ 4.2Vcc

Pino definição: o Saída analógica (cabo amarelo) o GND (cabo preto) o Alimentação (cabo vermelho) Tamanho: 60x20mm

Revestimento de superfície: ouro de imersão

2.7 Sensor de Umidade Relativa do Ar e Temperatura

Para a determinação da porcentagem de água existente no ar, o homem desenvolveu vários métodos de cálculos e componentes físicos para a leitura da umidade relativa. Uma das matérias que podem decompor esta estrutura em forma de cálculo é a Química e a Energia, onde os cálculos são feitos em referência às moléculas de oxigênio e nitrogênio presentes no ar, fazendo assim uma decomposição percentual de cada elemento presente no ar, de tal forma a saber, qual a porcentagem de moléculas existentes naquele ambiente. Veremos a seguir um dos componentes eletrônicos 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.

O DHT11 (figura 25) é um sensor de temperatura e umidade com uma saída 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 sensível a variações de temperatura, comparado aos RTDs e os termopares, e o sensor de umidade é 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 através de um sinal serial de uma via.

O sensor DHT11 tem uma decadência em relação à precisão de temperatura e umidade, mas em relação a outros sensores tem baixo custo o que é favorável.

Figura 25 – Estrutura física do DHT11.

Fonte:<http://w.dfrobot.com/wiki/index.php/DHT11_Temperature_and_Humidity_Sensor_%28SKU: _DFR0067%29>

A figura 26 mostra a relação entre resistividade e os fatores de umidade e temperatura, vimos que quanto menor a resistividade, maior será o fator %RH e a temperatura indicada pelo sensor.

Figura 26 – Relação resistividade / Temperatura e Umidade

Fonte: <http://w.openimpulse.com/blog/wp-content/uploads/wpsc/downloadables/HR202 datasheet.pdf>

Tensão de Alimentação: 5Vcc; Range de Temperatura: 0-50 °C, com precisão de ±2 °C;

Este sensor possui características bem precisas de calibração em sua câmara de umidade, esta que fica na memória do programa OTP. A característica física do sensor possui um fio de comunicação, para tornar tudo mais rápido e fácil. Por ser de forma pequena, ter baixo consumo e transmite sinais até 20 metros.

2.8 Válvulas Solenóides

Atualmente nos processos de automação industrial são utilizados sistemas que manipulam fluidos, sejam líquidos ou gases, onde existem válvulas com dispositivo de automação ou segurança. Essas válvulas são chamadas de solenóides.

Solenóides são dispositivos eletromecânicos baseados no deslocamento causado pela ação de um campo magnético gerado por uma bobina e são muito utilizados na construção de outros dispositivos, como é o caso das válvulas para controle de fluidos. (GIROTO E SANTOS, 2002, p.842).

Através de uma alimentação seja ela de Vca ou Vcc, a válvula solenoide é acionada para efetuar uma determinada ação física.

2.9 Resistência Elétrica

O homem de forma inteligente desenvolveu maneiras de sobreviver ao frio exercido pela natureza, e uma destas formas foi a criação do fogo, proveniente da queima de matérias compostos por oxigênio e hidrogênio, como exemplo a madeira. Através da queima destas matérias, é liberado de forma luminosa e quente, o fogo, que libera calor por processo de convecção, aquecendo um determinado objeto, no caso o homem.

Diante desse invento, e ao longo da sua existência, o homem criou métodos artificiais, para recriar o fogo e o calor, sendo o mais utilizado para o aquecimento de ambientes. A criação de componentes elétricos, como a resistência elétrica (Figura 27), faz uma imitação de calor, proveniente da energia elétrica, que hoje é uma das mais utilizadas pelo ser humano.

A resistência elétrica é uma grandeza física que relaciona a impedância sofrida pelos elétrons em movimentação, sujeitos à ações de um campo elétrico, ao percorrer de um ponto a outro em um objeto, tendo dependência nas dimensões e composição de material que é constituído. Portanto, resistividade é uma propriedade de matéria, como exemplo o índice de refração, calor específico, densidade, etc.

Podemos definir a resistência entre dois pontos quaisquer de um material isotrópico, aplicando-se uma diferença de potencial, entre estes pontos e medindo a corrente elétrica que flui entre eles. (GIROTTO e SANTOS, 2002, p.640).

Existem vários métodos descritivos que podem ser usados para cálculos e a determinação da resistividade elétrica c (corrente continua) ou ca (corrente alternada) em sólidos. Essa diferenciação entre ambas está ligada a excitação de um campo elétrico c e ca.

Figura 27 – Resistência elétrica com aletas. Fonte: < http://www.eltra.com.br/v3/tela_diversas.html>

2.10 Sistema de Supervisão

Para o controle de dados e amostragem de um sistema qual seja ele, se necessita de um aplicativo que leia e interprete a ocorrência de mudanças físicas e naturais. Devido a distância do controle de comando e os periféricos, o homem criou uma maneira mais prática e fácil de comunicar visualmente as ocorrências externas de um sistema ou ambiente, diminuindo tempo e gastos econômicos, visando uma maior resposta de dados.

Essas informações são coletadas e em seguida manipuladas, analisadas e consecutivamente mostradas a um usuário. Este sistema permite informações constantes do processo industrial, monitorando sinais de medições de dispositivos, mostrando ao operador de forma clara e com recursos gráficos e conteúdo multimídia.

Dentre os supervisórios utilizados nas indústrias de todo mundo, destacamos a ELIPSE SOFTWARE, empresa que desenvolve ferramentas para gerenciamento em tempo real de sistemas indústrias.

Este software (figura 28) possui um sistema de supervisão com um controle de processos nos requisitos conectividade, flexibilidade e confiabilidade. A arquitetura de operação possui um sistema com multicamadas, oferecendo assim um rápido desenvolvimento de aplicações com alta comunicação e expansão, para uma segurança dos investidores. Tendo uma comunicação abrangente, possui protocolos e equipamentos para todos os sistemas tais como geográficos com boa distribuição.

Figura 28 – Tela de trabalho do Elipse E3 Fonte: Software ElipseE3

O sistema identifica os dados dos Tags, este que possui as variáveis numéricas ou alfanuméricas envolvidas na aplicação, e executam funções computacionais como cálculos matemáticos, lógicas, também podendo ser pontos de entrada e saída de dados que estão em controle. Essas variáveis correspondem ao processo real (ex: temperatura, nível, entre outros), que estão ligadas entre o controle e o sistema, são com base nestes valores dos Tags que os dados são apresentados ao usuário.

Servidores robustos que coletam, processam e distribuem dados de diversas fontes em tempo real; Arquitetura distribuída e redundante de fácil configuração;

100% Internet-ready, com interface de operação independente (thin-clients), através do E3 Viewer, Internet Explorer ou Windows Terminal Services;

Orientação total a objetos: uso intensivo de bibliotecas do usuário, com a criação de galerias e templates de objetos gráficos e estruturas de dados, que podem se adaptar a qualquer aplicação; Extensa biblioteca com mais de 3 mil símbolos gráficos vetoriais;

Configuração on-line;

Bancos de dados abertos: o Elipse E3 não utiliza formatos proprietários;

Poderosa ferramenta de relatórios incluída;

Completo gerenciamento de alarmes e eventos;

OPC (OLE for Process Control) cliente e servidor;

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