Sistema Irrigatório Utilizando Tecnologia Arduino

Transcrição

1 Sistema Irrigatório Utilizando Tecnologia Arduino Thiene de Oliveira Santos 1, Tiago Piperno Bonetti 1 1 Universidade Paranaense (Unipar) Paranavaí PR Brasil thiene.oliveira.santos@gmail.com, bonetti@unipar.br Resumo. Este artigo tem como objetivo apresentar resultado de uma investigação científica sobre irrigação automatizada, utilizando a tecnologia arduíno em seu benefício, facilitando o manejo na irrigação de campo e proporcionando economias em seu uso. Para isso, uma maquete simulando um local irrigatório de campo foi utilizado para a conclusão dos resultados esperados. 1. Introdução A área da robótica vem se desenvolvendo muito rápido com as tecnologias emergentes no mercado, um dos maiores fatores para o desenvolvimento de novas tecnologias é a necessidade que o mercado tem de obter novas ferramentas para auxiliar nas tarefas diárias, onde proporcionam facilidades de trabalho, redução de custos e ganhos na velocidade de sua execução. No desenvolvimento do projeto, foi utilizada a tecnologia arduino, onde essa ferramenta auxilia no manejo das atividades irrigatórias. O arduino é uma ferramenta que chegou para agregar valor no meio tecnológico, hoje praticamente qualquer coisa pode ser automatizada através dessa plataforma. Uma ampla comunidade contando com um vasto banco de código aberto e uma gama enorme de informação. A cada momento, mais e mais informações são agregadas a esse contexto de programação e cada vez mais teremos esse auxílio a nossa disposição para poder inovar cada vez mais. Pereira (2014) nos fornece uma ótima definição de Irrigação: Irrigação é a aplicação artificial, uniforme e oportuna de água, distribuída pontualmente na zona efetiva das raízes ou na área total, visando repor a água consumida pelas plantas, perdida por evaporação, transpiração e por infiltração profunda com o objetivo de garantir as condições ideais ao bom desenvolvimento das plantas. A importância da irrigação dos campos cujo objetivo é garantir a boa produtividade e facilitar o manejo das atividades, deixa claro a necessidade da tecnologia no meio rural, onde se aplica a junção de dois fatores primordiais para um resultado de excelência, cultura e tecnologia. Segundo Drumond (2013), a água é um dos principais fatores do desenvolvimento das culturas e a irregularidade do regime pluviométrico de algumas regiões pode tornar-se uma restrição ao desenvolvimento agrícola. A irrigação tem sido uma das técnicas mais utilizadas na agricultura, visando a créscimos nas produtividades. Um bom sistema de irrigação deve aplicar água no solo uniformemente até determinada profundidade, proporcionando umidade necessária ao desenvolvimento normal das espécies vegetais. Com o aumento da demanda por água e pelo acréscimo do volume populacional contribuindo para o desperdício de água, gera fatores como degradação ao meio ambiente

2 e para a própria sociedade, onde muitas vezes também um grande desperdício de água nos campos irrigados, onde essa água não é utilizada de forma correta. Assim, este artigo apresenta uma forma de utilização da ferramenta arduino na área da agricultura, tendo como objetivo amenizar o impacto ambiental na utilização do fator água, facilitar o gerenciamento de controle das irrigações em campo e tornar a ferramenta acessível para os demais agricultores que não podem custear essa tecnologia no mercado. 2. Metodologia Para esse estudo, foi realizada uma consulta bibliográfica em livros, sites e artigos. Na prática, foi desenvolvido um protótipo utilizando a tecnologia arduino modelo Uno R3 juntamente com os sensores de umidade de solo e temperatura climática para o enriquecimento dos resultados a fim de detalhar as informações existentes. 3. Desenvolvimento Para o desenvolvimento desse projeto foi utilizada a tecnologia Arduino como mostra a figura 1, é uma ferramenta de desenvolvimento open source, tendo surgido de um projeto acadêmico. Como ferramenta, é usualmente associado à filosofia de PhysicalComputing, ou seja, ao conceito que engloba a criação de sistemas físicos através do uso de Software e Hardware capazes de responder a inputs vindos do mundo real [SANTOS 2009]. Figura 1. Arduino R3 (Fonte: Arduino R ) Essa ferramenta pode ser conectada por diversos equipamentos que possuam suporte a essa tecnologia como conectores LEDS, displays onde serão mostrados informações pertinentes a alguma ação que esteja em execução, interruptores, botões, motores, sensores de temperatura, sensores de pressão, sensores de distância, receptores GPS e módulos Ethernet. A grande diferença com relação ao uso desses dispositivos, no caso do Arduino, é que, na maior parte das vezes, nós mesmos construímos os circuitos que são utilizados, ou seja, não estamos limitados apenas a produtos existentes no mercado: o limite é dado por nosso conhecimento e criatividade! [JUSTEN 2011].

3 Na utilização do dispositivo arduino, os próprios utilizadores dessa ferramenta desenvolvem os circuitos que serão utilizados, pois é uma ferramenta que proporciona uma série de recursos, por ser código aberto, não estamos limitados apenas a produtos existentes no mercado, o limite é dado por nosso conhecimento e criatividade. Os métodos de irrigação tem como objetivo serem aplicados em ambientes que lhe proporcionam ótimos resultados, contudo aplicando cada método em seu respectivo lugar corretamente, tirando o máximo de proveito da ferramenta Hardware O arduino possui um microcontrolador Atmega328 onde este é o coração do Arduino que incorpora muitas funções, em alguns casos os microcontroladores são chamados de computador de um único chip, esse dispositivo é utilizado em diversas aplicações como em micro-ondas, televisões, carros entre outros. Para Oxer e Blemings (2009), o Arduino é uma fusão de três elementos críticos: hardware, software e da comunidade. Para obter o máximo dele, você precisa ter uma compreensão básica de todos os três elementos, e para a maioria das pessoas, o maior desafio dos três será hardware. O arduino é um dispositivo essencial para o desenvolvimento dessa pesquisa, pois possui uma série de recursos disponíveis na comunidade (rede) e acervos de soluções de possíveis problemas já resolvidos por outros usuários dessa tecnologia, por ser um dispositivo que possui vários benefícios em seu uso, é utilizado em uma grande parte das pesquisas e inovações no mercado, e cada vez mais tende a crescer com o desenvolvimento de ideias inovadoras ao qual faz uma grande participação nesse desenvolvimento Componentes A plataforma arduino usufrui de diversos componentes no mercado, nesta pesquisa está sendo utilizado apenas três, um sensor de temperatura de ambiente como na figura 2, um sensor de umidade do solo na figura 3, uma tela display; na figura 4 para a exibição de informações. Figura 2. Sensor de Temperatura Climática (Fonte: Arduino R ) O sensor de temperatura tem como grande funcionalidade no projeto captar a temperatura do ambiente e enviar esses dados ao arduino, do qual essas informações serão

4 trabalhadas e analisadas pelo dispositivo e demonstrada para o usuário através da tela de display assim que houver necessidade dele mesmo requisitá-las. Figura 3. Sensor de Umidade de Solo (Fonte: Arduino R ) O sensor de umidade de solo tem uma grande importância no projeto, através desse componente, será possível acionar a irrigação e desligá-la automaticamente. Figura 4. Tela LCD 16x2 (Fonte: Arduino R ) Através da tela de display, será possível demostrar informações geradas pelo arduino, das quais estas serão enviadas pelos componentes como o sensor de temperatura Implementação Para a implementação do protótipo dessa pesquisa, foi utilizado a placa Arduino modelo R3 para o controle das operações, o sensor de umidade de solo para o ativamento da irrigação na planta, o sensor de temperatura climática para a verificação real da temperatura do ambiente e o display LCD para mostrar informações na tela para os usuários. Foi elaborada uma pequena maquete com o objetivo de simular um campo de plantação possuindo uma quantidade suficiente de terra para a infiltração da água no solo, logo sendo posicionado o sensor de umidade de solo abaixo do nível da terra, e o sensor de temperatura climática acima no local, podendo captar a temperatura do ambiente. A maquete em funcionamento e o solo seco, o sensor de umidade do solo é ativado assim que sente a ausência de umidade de água, logo ativando a irrigação do local até o sensor de solo captar a umidade da água, novamente sendo ativado e desligando a irrigação do solo, haja vista que a água ao entrar em contato com o sensor é ativado e fazendo todo o processo de gerenciamento de irrigação do local, podendo-o desligar e ligar

5 a irrigação. Para o melhoramento das informações do local, é aplicado o sensor de temperatura do ambiente, assim obtendo melhores resultados do ambiente naquele momento desejado. 4. Conclusão O resultado esperado para o processo de irrigação automatizada da pesquisa foi positivo, dentro dos requisitos de eficiência e qualidade perante outros dispositivos disponíveis no mercado. O objeto de pesquisa auxilia a irrigação de campo, tanto no quesito socioeconômico quanto ambiental, fazendo o uso correto da água sem ter o desperdício do bem mais precioso para o ser humano. É possível concluir que a utilização desse tipo de tecnologia tem muito a contribuir para a sociedade como um toldo, diminuindo os custos e desperdícios no processo de irrigação para o agricultor, e também protegendo e valorizando um bem muito precioso como água. O protótipo fornece uma solução de baixo custo para os mais diversos tipos de projetos de irrigação. Referências ARDUINO R (2016). Site oficial arduino. Disponível em: acessado em 03/04/2016. DRUMOND, L. C. D. (2013). Irrigação de Pastagem. PhD thesis, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG. Disponível em: acessado em 13/03/2016. GUIMARÃES, P. A. (1985). Modelos de citação. Editora Elsevier, Curitiba PR. JUSTEN, A. (2011). Curso de arduino : Apostila do aluno. Curso de arduino, (1):1 36. Disponível em: acessado em 03/04/2016. OXER, J. and BLEMINGS, H. (2009). Pratical Arduino. Apress, New York, NY. PEREIRA, J. B. A. (2014). Manual prático de irrigação. Disponível em: acessado em 06/05/2016. SANTOS, N. P. (2009). Arduino: Introdução e recursos avançados. Escola Naval Departamento de Engenheiros Navais Ramo De Armas E Electrónica. Disponível em: naval/mfc/tutorial%20arduino.pdf, acessado em 04/04/2016.