Manual Estação Meteorologica e Estação

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1 Manual Estação Meteorologica e Estação Pluviométrica Objeto: Coletor de Dados, Painel Solar, Bateria, Temperatura, Umidade, Velocidade e Direção do Vento, Radiação Solar Global, Molhamento Foliar, Temperatura do Solo, Pressão Atmosférica e Precipitação Atmosférica, Comunicação Serial, Comunicação GPRS, Satélite. Rev.01 - Maio/2017

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3 Sumário Garantias Introdução Descrição dos Equipamentos do Projeto Componentes presentes em cada sistema Caixa Metálica Cabos externos à Caixa Metálica Suporte de montagem, Estação Meteorológica Automática Suporte de montagem, Sensor de Precipitação Especificações do sistema de coleta de dados Coletor de Dados Sistema de Alimentação Sensor de temperatura e umidade do ar Sensor de Velocidade e Direção do Vento Sensor de Radiação Solar Global Multiplicador de Corrente Sensor de Temperatura do Solo Sensor de Pressão Atmosférica Sensor de Precipitação Sensor de Potencial de Água Sensor Transdutor de Pressão Sistema de Comunicação Comunicação Comunicação GPRS Recomendações para seleção do local de instalação Instalação da Estação Meteorológica e Pluviométrica Automática Coletor de Dados Instalação do Satélite Suportes, Alimentação e Aterramento Acessórios Sensor Temperatura e Umidade do ar Sensor Transdutor de Pressão (Nível) Sensor de Velocidade e Direção do Vento Sensor de Radiação Solar Global Sensor de Radiação Solar PAR Sensor de Iluminância Sensor de Radiação Solar Líquida Sensor de Molhamento Foliar Sensor de Temperatura do Solo Sensor Precipitação Sensor de Potencial da Água Operação e Manutenção do Sistema de Coleta de Dados Coletor de Dados Alimentação e aterramento Acessórios...47 Pág.3 de 64

4 5.4. Sistema de Comunicação Satelite Sensor de temperatura e Umidade do ar Sensor Transdutor de Pressão (Nível) S12C Sensor de Velocidade e Direção do Vento Sensor de Radiação Solar Global Sensor de Radiação Solar PAR Sensor de Iluminância Sensor de Radiação Solar Líquida Sensor de Molhamento Foliar Sensor de Temperatura do Solo Sensor de Pressão Atmosférica Sensor de Precipitação Sensor de Potencial da Água Anexo de Figuras e Desenhos Diagrama de conexões do Coletor de dados Resolução de Problemas Datalogger AGS_1M Sistema de Alimentação Modem GPRS Comunicação Satelite Sensor de Temperatura e Umidade Relativa do Ar Sensor de Velocidade e Direção do Vento Sensor de Radiação Solar Global Sensor de Radiação Solar PAR Sensor de Iluminância Sensor de Radiação Líquida Sensor de Molhamento Foliar Sensor de Temperatura e Umidade do Solo Sensor de Pressão Atmosférica Sensor de Precipitação Sensor de Potencial da Água...64 Pág.4 de 64

5 Garantias A Ag Solve oferece garantia de todos os equipamentos por ela comercializados, contra defeitos de material e de integração, pelo período de três anos para o Coletor de Dados e um ano para os demais componentes, exceto quando documentado o contrário. Durante o período da garantia a Ag Solve, quando houver suspeita de falha coberta pela garantia, estará mediando entre o cliente final e o fabricante a reparação ou substituição em decisão soberana do fabricante ou da Ag Solve em tempo hábil. Para tal, o equipamento deverá ser remetido a Ag Solve para averiguações. Esta garantia não cobre produtos que tenham sido expostos a utilização indevida, negligência, acidentes ou desvirtuados, modificados ou reparados por pessoas não autorizadas, ou inadequadamente instalado, e não teremos responsabilidade por qualquer risco a vida, danos pessoais ou materiais causados pelos nossos produtos ou serviços. Todas as outras garantias, expressas ou implícitas, incluindo garantias de comercialização e adequação a uma finalidade específica, são RENUNCIADOS. Todos os outros remédios e passivos, incluindo acidentais, conseqüenciais e danos especiais, perdas, e despesas, estão excluídos de nossa responsabilidade. Os serviços possuem garantia de 3 meses da execução. Ambas garantias de equipamentos e serviços apenas serão oferecidas para os clientes que comunicarem o fato antes do término, e ao equipamento que estiver disponível em nossa sede para análise em tempo não superior a 30 dias da comunicação. Quaisquer outras situações nos isentamos de responsabilidades. Pág.5 de 64

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7 1. Introdução Os produtos Ag Solve são robustos, confiáveis e flexíveis, desenvolvidos para serem totalmente personalizáveis de acordo com a necessidade de seus clientes, onde é possível configurar sensores analógicos e digitais, a forma de leitura, tratamento de dados e registro na memória, além de várias formas de telemetria simples ou multimodal (conjunção de tecnologias de comunicação). A base de todo o sistema são os coletores de dados, pequenas unidades que gerenciam o processo de coleta de dados, efetuam as leituras, processamento e armazenamento dos dados internamente e, quando solicitado, transmitem as leituras ou os dados armazenados. Os equipamentos são empregados em sistemas dedicados a coleta de dados. Em nossas atividades se destacam as aplicações do equipamento para estações meteorológicas. Veja abaixo os sensores que compõem nosso sistema para aplicações meteorológicas na agricultura, indústria, comércio e serviços: - Sensor conjugado de Temperatura e Umidade Relativa do Ar (Termo-higrômetro); - Sensor de Pressão Barométrica (Barômetro); - Sensor de Radiação Solar Global (Piranômetro); - Sensor de Velocidade e Direção do Vento (Anemômetro); - Sensor de Precipitação Atmosférica (Pluviômetro). - Sensor de Potencial Matricial de Água no Solo. - Sensor de Radiação Solar Líquida - Sensor de Radiação PAR - Sensor de Temperatura e Umidade do Solo - Sensores de Fluxo de Calor no Solo - Sensor de Nível SDI 12 OBS: Atendendo a necessidade do cliente, a quantidade e modelos dos sensores meteorológicos poderão variar. Também dispomos de outros tipos de sensores meteorológicos que não foram citados. Pág.7 de 64

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9 2. Descrição dos Equipamentos do Projeto Este projeto é composto dos seguintes componentes: a) Coletor de dados: AGS_1Mb Ag Logger b) Sistema de Alimentação Bateria de 12 Volts 7 A/h; Painel Solar de 20W; c) Sensores Sensor de Temperatura e Umidade Relativa do Ar : SHT-75 Mini-abrigo de 10 pratos para sensor de Temperatura e Umidade Relativa do Ar; Sensor de Velocidade e Direção do Vento: 034B - MetOne; Sensor de Radiação Solar Global: LI 200 LI-COR; Multiplicador de Corrente: UTA Sensor de Temperatura do Solo: HYDRAPROBEII Sensor de Pressão Atmosférica: Baro 5803 Sensor de Precipitação: Pluviômetro de básculas: Davis 7852 Sensor de Precipitação: Pluviômetro de básculas TB4 Hydrological Services; Sensor de Potencial de Água: MPS-6 Sensor de Nível; Sonda Multiparâmetros Aquaread - Modelo AP-700 d) Acessórios Caixa metálica selada construída em aço inoxidável e fechadura tipo chave; Fixação do sistema: Poste metálico galvanizado diam. 1 1/4 x 3 m; Fixação do pluviômetro: Base metálica e poste metálico galvanizado 1 x 2m; Sistema de comunicação: Serial Direta, com cabo USB x Serial. Sistema de comunicação: GPRS, através do modem TC65i- Duodigit. Sistema de comunicação: Satelite Pág.9 de 64

10 2.1. Componentes presentes em cada sistema Caixa Metálica Coletor de dados AGS_1Mb, fixo em suporte específico de montagem; Bateria de células ácidas, fixa por suporte de alumínio e acessórios; Sensor de Pressão Atmosférica, fixo por fita dupla face; GPRS, fixo por fita duplaface; UTA, fixo por fita duplaface; USEA, fixo por fita duplaface; Satélite; Cabos de alimentação, comunicação, de sinais e aterramento com acessórios; Sílica Gel (150g) Cabos externos à Caixa Metálica Cabo do Painel Solar; Cabo do Sensor de Temperatura e Umidade Relativa do Ar; Cabo do Sensor de Velocidade e Direção do Vento; Cabo do Sensor de Radiação Global; Cabo do Sensor de Molhamento Foliar; Cabo do Sensor de Temperatura do Solo; Cabo do Sensor de Precipitação; Antena do GPRS Suporte de montagem, Estação Meteorológica Automática Tubo galvanizado 1 1/4 x 3 m; Painel solar com suporte em alumínio, fixo ao poste por abraçadeira metálica; Mini-abrigo de 10 pratos, fixo ao poste por meio de abraçadeira metálica; Suporte de radiação, fixo ao poste por abraçadeira metálica; Dispositivo de aterramento fixo por abraçadeira metálica e terminal de pressão 25 mm²; Acessórios de aterramento e fixação Suporte de montagem, Sensor de Precipitação Suporte do pluviômetro, perfurado e com rosca 1 NPT na parte inferior com acessórios; Tubo galvanizado 1 x 2 m; Pág.10 de 64

11 Suporte para sensor de precipitação em aço galvanizado com pintura eletrostática à pó; Dispositivo de aterramento fixo por abraçadeira metálica e terminal de pressão 16 mm² Especificações do sistema de coleta de dados A Ag Solve é especializada em sistemas de aquisição de dados desde sua fundação e fornece coletores de dados automáticos para aplicações em Meteorologia, Hidrologia e Meio Ambiente, em instituições de ensino e pesquisa, indústrias, portos, aeroportos e hidrelétricas, em mais de três centenas de sistemas. A cada especificidade de projeto a Ag Solve modula seus sistemas para atender a seus clientes de forma única, com sistemas confiáveis e resistentes para suportar as condições do campo, com integrações inteligentes para cada projeto. O sistema de aquisição de dados fornecido pela Ag Solve é composto por subsistemas dos quais podemos detalhar: Coletor de dados (datalogger) responsável pela aquisição e registro dos dados; Sistema de alimentação contendo painel solar e bateria de células ácidas; Sensores configurados em conformidade com as necessidades do cliente; Suportes e acessórios para montagem do equipamento e aterramento; Software de comunicação local, telemetria ou sistema Web configurado de acordo com a necessidade do cliente. Em razão dos sistemas serem interdependentes, a cada projeto é feita compatibilização das necessidades específicas ao conjunto a ser instalado. A bateria selada, o painel solar e os dispositivos de comunicação são oferecidos buscando um equilíbrio técnico-econômico. Neste manual estarão disponíveis informações de montagem, operação, especificações, manutenção do sistema como um todo e coleta de dados via Hyperterminal, porém limitando-se ao hardware. Em razão da variação de projetos e comunicação, o software de comunicação, coleta de dados e relatórios será tratado em manual específico (quando aplicável) Coletor de Dados Ag Logger 1M O coletor de dados da Ag Solve modelo Ag Logger 1M foi desenvolvido para registro de dados em aplicações que requerem baixo consumo de energia, flexibilidade de programas, facilidade de programação e confiabilidade dos dados, através de um sistema simples, eficiente e de baixo custo. Seu processador é programável em versão proprietária de Basic onde está disponível uma biblioteca de funções bastante vasta que permite a comunicação, cálculos, rotinas, processos, armazenamento de Pág.11 de 64

12 dados internos ou externos ao sistema e a telemetria com facilidade. Figura 1. Datalogger Ag Logger Dentro do invólucro do equipamento existem duas placas, onde a menor representa o coletor de dados e a maior a interface com o meio externo. No coletor de dados podemos ver que todos os pinos externos são protegidos contra transientes, possui bateria para manutenção do relógio de data e hora, e é responsável por praticamente todas as funções do equipamento. Também é possível verificar que nesta placa estão as partes mais críticas do sistema, isto é, o processador, os conversores A/D, o monitoramento da tensão da bateria e temperatura interna, além da memória Flash, entre outros componentes. Na segunda placa a proteção contra transientes é novamente aplicada tornando o sistema protegido em duas camadas distintas. É nesta segunda placa que estão os reguladores de tensão externos, algumas chaves lógicas de alimentação dos sensores e o regulador de tensão do painel solar, entre outros. Como características técnicas do AGS_1M podemos destacar o consumo extra-baixo de energia, operando a tensões de 16 ma e consumindo, quando quiescente, impressionantes 50 µa, a amplitude de tensão de operação (de 6 a 18 Vcc). A função de watchdog reinicia o processador automaticamente quando este não consegue terminar uma rotina no tempo determinado, e garante ao cliente segurança quanto ao programa em execução (o programa é gerado e gravado em sua memória através de um único arquivo executável, ou arquivo de objeto, criptografado). Seus processamentos são rápidos permitindo o tratamento dos dados internamente ao equipamento, e sua memória de dados é ampla para a grande maioria das aplicações, com capacidades de armazenamento de 1 Mbyte de dados (cerca de 4 anos de dados para uma estação meteorológica automática com dados a cada hora). Na utilização do equipamento padrão, no hardware, estão disponíveis 9 portas de entrada analógicas SE de 12 bit configuráveis individualmente; 9 portas digitais de comunicação bidirecional serial através de protocolos como RS232, SDI-12, I2C, portas de leitura de status e de comando; 5 portas contadoras de pulso independentes; 4 portas de excitação dos sensores em tensões reguladas de 5 a 12 Vcc controladas por software; 3 portas de excitação 5 Vcc reguladas (200mA), 1 porta de entrada de painel Pág.12 de 64

13 solar de até 20W com regulação de corrente e tensão na carga da bateria, dependente da temperatura do meio e status da bateria; e 4 portas de alimentação flutuante de sensores pela tensão de alimentação. Uma porta de comunicação RS232 é exclusiva para a coleta de dados que pode ser acessada através do DB9, ou dos bornes que indicam a conexão de dispositivo de comunicação externo. Nesta configuração é possível atender a quase totalidade dos projetos de aquisição de dados em estações meteorológicas, hidrológicas e aplicações ambientais, objetivo para onde se destina a quase totalidade dos equipamentos. Em projetos especiais, é possível adicionar na AGS_1M periféricos externos como placas de controle e multiplexadoras de sinais analógicos ou digitais, periféricos de medição externa dedicados, como termopares, RTDs, sensores de arame vibrado e outros, que se comunicam com o coletor de dados de forma digital. Também é possível unir digitalmente coletores de dados de modo a formar redes de aquisição do tipo cliente-servidor. Para a comunicação, o Coletor de Dados também é bastante versátil, sendo capaz de comunicar-se apenas utilizando as linhas RX, TX e terra, e possui sensibilidade para telemetria através da linha DTR para atender a solicitação de comunicações externas. A programação do sistema é desenvolvida pela Ag Solve para atender as necessidades presente e futura do cliente e de seu projeto. Com técnicos capacitados e conhecimento específico, oferecemos todo o suporte de configuração do equipamento buscando sua otimização. O programa é desenvolvido através de bibliotecas para cada grupo de sensores, e a saída de dados é totalmente flexível a ponto de permitir atender a praticamente todas as normas de projeto. Pág.13 de 64

14 a) Especificações técnicas: 09 Portas analógicas de entrada configuráveis individualmente, 12 bit e 0,05% de incerteza 09 Portas digitais multifunção e bidirecionais configuráveis individualmente 05 portas contadoras de pulso Porta regulada em 5Vcc (200 ma) Portas de chaveamento por software de alimentação/excitação em tensões de 5 a 12 Vcc (200 ma) Controlador de painel solar embutido até 10W, convertendo a tensão em 6 ou 12 Vcc automaticamente, com controle de corrente pela temperatura do ambiente Monitor interno de tensão de bateria e temperatura interno Extra baixo consumo de energia, consumindo menos de 50 ua quando quiescente Flexibilidade de alimentação, operando de 6 a 18 Vcc Capacidade de operar em temperaturas entre -40 e +80 C Memória interna em Flash de 1 Mbyte Memória de programa: 16 kbytes flash Bateria interna que mantém o relógio interno operando por 10 anos ou mais, mesmo sem alimentação externa, Programado para operar até 2099 Resolução do relógio: 32 Mhz Porta de comunicação RS232 como padrão, disponível RS485 sob solicitação Disponibilidade de comunicação I2C, SDI- 12, SPI e 1-Wire Capacidade de transmissão e recebimento de dados em ASCII texto, binário, decimal, hexa, entre outras. Construída com rígido controle de qualidade, através de normas ISO:9002 Através da programação da Ag Solve, uma ilimitada gama de aplicações pode ser atendida sob personalização do equipamento Permite a construção de amplas redes de aquisição de dados através de comandos mestreescravo Permite a adição de periféricos de expansão e dispositivos com facilidade analógicas para termopares, módulos de memória externo, leitores de cartões SD, entre outros, sem ocupar as portas principais de comunicação. Função de watchdog automático Processador: Parallax SX Sistema de Alimentação Os coletores de dados Ag Logger 1M da Ag Solve, em razão de seu baixo consumo e elevada flexibilidade de alimentação, podem ser alimentados das mais variadas formas possíveis, desde o emprego de pilhas convencionais 9 V ou conjunto de pilhas de 1,5 V até sistemas alimentados por painéis solares e baterias de células ácidas. A conexão de nossos equipamentos em redes elétricas também é possível, porém sempre recomendamos o uso concomitante de baterias para eliminar o risco de eventuais perdas de dados. Em sistemas que se utilizam de painéis solares, dimensionamos a geração e armazenamento da bateria para suportar as condições específicas de consumo de energia em cada site. Em montagens em várzeas onde a cadeia de montanhas é alta, os painéis solares serão maiores que em outras condições. Em locais com incidência de nebulosidade elevada ou poucas horas de abertura do sol, estas recomendações também são seguidas. Em eventuais processos onde há problema de exposição solar, bloqueio do painel ou fim da vida útil da bateria, o monitoramento da alimentação presente em todos os sistemas permite ao cliente detectar eventuais possibilidades de falhas antes que estas ocorram. Para sistemas alimentados apenas por pilhas ou baterias esse monitoramento (e armazenamento dos dados) torna-se essencial para a segurança da operação. O sistema alimentação é constituido por 1 painéis de Pág.14 de 64

15 20 W, alimentando através de bateria de 12 V 7Ah, responsáveis por manter o funcionamento de todo o sistema. Aglogger 2 pro Registrador de baixo consumo, especialmente desenvolvido para uso de baterias de Litio, baterias de células ácidas ou similares, com ou sem o uso de painéis solares. Foi construído com componentes que permitem sua operação entre -40 C e +85 C. A porta de comunicação do tipo MiniUSB exclusiva para comunicação, alimentação entre 4,0 e 15 Vdc. Possui fonte regulada a 3V constante (250 ma) e fonte regulada e chaveada de 3V (100 ma) para eventual alimentação de acessórios e sensores, sensor de temperatura integrado ao 10 bits (0,01C resolução, -40 C a +85 C), relógio permanente com erro máximo de 13 segundos/mês (entre 0 a 85 C), 6 portas analógicas ou 3 portas diferenciais 16 bit (configuráveis individualmente), com 6 faixas de medição de +/-6 V a +/-256 mv, melhor resolução de medição 7,8 microvolt, 5 portas contadoras de pulso independentes a 32 bits cada (> 4 milhões de contagens), 6 portas de uso geral (alimentação, controle, comunicação). Dados gravados em memória EEPROM, não volátil para programas e dados, dados finais gravados em memória Flash, não volátil de 1 MB. Microprocessador de 32 bit com 8 núcleos independentes com clock variável de 20 Khz a 80 Mhz Comunicação RS232, Cmos, I2C, SDI-12, RS485 (opcional). Capacidade para solução de funções matemáticas, trigonométricas, exponenciação, log, potenciação, proteção em todas as portas contra transientes elétricos e suporte para uso de rádios digitais, modems celulares e/ou modems satelitais. Aglogger 2 pk Registrador de baixo consumo, especialmente desenvolvido para uso de baterias de Litio ou similares, com ou sem o uso de painéis solares. Foi construído com componentes que permitem sua operação entre -40 C e +85 C. Porta de comunicação do tipo MicroUSB (alimentação, carregamento de bateria de Li-ion e comunicação), a alimentação entre 3,5 e 5 Vdc. Possui fonte regulada a 3V constante (250 ma) e fonte regulada e chaveada de 3V (100 ma) para eventual alimentação de acessórios e sensores, sensor de temperatura integrado ao 10 bits (0,01C resolução, -40 C a +85 C), relógio permanente com erro máximo de 13 segundos/mês (entre 0 a 85 C), 6 portas analógicas ou 3 portas diferenciais 16 bit (configuráveis individualmente), com 6 faixas de medição de +/-6 V a +/-256 mv, melhor resolução de medição 7,8 microvolt, 5 portas contadoras de pulso independentes a 32 bits cada (> 4 milhões de contagens), 6 portas de uso geral (alimentação, controle, comunicação). Dados gravados em memória EEPROM, não volátil para programas e dados finais gravados em memória Pág.15 de 64

16 Flash, não volátil de 1 MB. Microprocessador de 32 bit com 8 núcleos independentes com clock variável de 20 Khz a 80 Mhz Comunicação RS232, Cmos, I2C, SDI-12, RS485 (opcional). Capacidade para solução de funções matemáticas, trigonométricas, exponenciação, log, potênciação, proteção em todas as portas contra transientes elétricos Sensor de temperatura e umidade do ar SHT75 Sensirion Figura 2. Sensor SHT 75 PG O sensor de temperatura e umidade SHT75 é um sensor de chip único integrado que produz uma saída digital completa, calibrada com precisão Suíça. Um micro-controlador, tal como o BASIC Stamp, lê os valores das duas interfaces digitais seriais, e aplica pequenas equações para alcançar a precisão de ±2% de umidade e ±0.5% graus Celsius de temperatura. O sensor SHT75 é montado em uma proteção comprida, para armazenar menos massa de calor e obter uma melhor vazão de ar entre as partes de resposta do sensor. Figura 3- Gráficos de acurácia da temperatura e umidade do sensor Pág.16 de 64

17 Para aplicar este sensor em estações meteorológicas ou outros ambientes rigorosos é necessário providenciar uma proteção mecânica para as estruturas delicadas, proteção para os fios, e também uma membrana que restringe a água direta e outros poluentes sobre o sensor, porém permitirá a transferência de vapor de água. Figura 5. Mini-Abrigo termométrico com sensor montado Figura 4. Sensor conjugado de temperatura e umidade relativa do ar Pág.17 de 64

18 a) Especificações técnicas: Variável Alimentação Corrente Tempo de resposta Baixo consumo de potência Temperatura Resolução Repetibilidade Acurácia Range Tempo de Resposta Umidade Resolução Repetibilidade Acurácia e Intercambialidade Aliniaridade Range Tempo de Resposta Estabilidade de leitura Valor 5 VDC 4 µa < 8 segundos (tip. 20 µw) ± 0.01ºC ±0.1ºC ±0.5ºC de 0ºC até 40ºC, <1ºC de -20ºC até +65ºC -40 até +123ºC 5 à 30 segundos com 67% do final do valor 0.03% UR ±0.1% UR ±2% UR (sobre o range de 10% e 90% UR) <1% UR (depois de feita a compensação) 0% à 100% UR 4 segundos (com pouca movimentação do vento, sem proteção) com 67% do final da histerese ±1% UR <1% UR típica por ano Sensor de Velocidade e Direção do Vento 034B MetOne Figura 6-Sensor Met One 034B O Met One 034B é utilizado na medição da velocidade e direção de ventos horizontais. Estes sensores são utilizados, principalmente, no monitoramento da qualidade do ar com relação a disperão de particulados, por isso são muito utilizados em indústrias com alta emissão de particulados e gases poluentes. Pág.18 de 64

19 O princípio de funcionamento do sensor de velocidade é a rotação das 3 cúpulas de alumínio que abrem e fecham um contato seco, sendo que a freqüência destes sinais equivalem a valores de velocidade do vento. A direção do vento é transmitida por um potenciômetro de 10kΩ, que com a aplicação de uma tensão precisa, retorna um sinal de saída em Volts equivalente à direção do vento. O sensor deve estar distante suficiente de obstáculos que possam interferir as leituras, e se necessário deve ser instalado sob uma torre. O Met One 034B é um sensor de fácil manutenção, de baixo impacto visual devido a seu design reduzido, e de vida útil extensa devido à sua constituição em alumínio e aço inoxidável durável. a) Especificações técnicas: Variável Range de temperatura Velocidade do Vento Corpo de alumínio Escala de Operação Torque Inicial Acurácia Sinal de Saída Corrente máxima Direção do Vento Escala Torque Inicial Acurácia Resolução Sinal de Saída -30 C to +70 C Valor mph (0-75 m/s) 0.4 ms (0.9 mph) ±0.1 ms (±0.25 mph) para velocidade do Vento <10.1 ms (22.7 mph), ±1.1% de leituras para Velocidade do Vento >10.1ms (22.7 mph) Pulso por contato seco (reed Switch) 5mA 0 a 355, abrindo entre 356 e ms (0.9 mph) ±4 0.5 Resistência (Potenciômetro) de 0 a 10k Ohm Sensor de Radiação Solar Global Figura 7. Sensor LI 200, com base em aço inox. Pág.19 de 64

20 LI200 LICOR O Piranometro LI-200 foi projetado para medição de radiação solar global em campo para a agricultura, meteorológia e estudos de energias solares. O LI-200 possui um detector fotovoltaico de silício montado em uma cabeça em miniatura com correção de cosseno. Saída de corrente, que é diretamente proporcional à radiação solar, é calibrado contra um Eppley Precision espectral Piranometro (PSP), sob condições de luz natural em unidades de watts por metro quadrado (Wm-²). Sob a maioria das condições de iluminação natural, o erro é <5%. A resposta espectral do LI-200 não inclui todo o espectro da energia solar, por isso deve ser utilizado nas mesmas condições de iluminação como aqueles sob que foi calibrado. Por isso, o LI-200 só deve ser usado para medir a luz do dia desobstruída. Não deve ser usado sob a vegetação, luzes artificiais, em uma estufa, ou para a radiação solar refletida. a) Especificações técnicas: Variável Estabilidade Tempo de resposta Correção de cosseno Temperratura de operação Valor Dependencia de temperatura 0,15% por ºC Umidade relativa 0 a 100% Detector Suporte do sensor Dimensões Peso Precisão <+/- 2% de mudança em um periodo de 1 ano 10 µs Cosseno corrigido até 80º -40 a +65 ºC Silicio fotovoltaico de alta estabilidade Estojo de alumino anodizado a prova d'agua com difusor acrilico e ferragem de aço inox 2,38 cm de diâmetro X 2,54 cm de altura 28 g Sensibilidade 0,2 kw m -2 mv -1 O erro absoluto máximo sob luznatural do dia é de +/- 5% e o tipico é de +/- 3% Linearidade Máximo desvio de 1% para 3000 W m -2 Resistor Faixa de comprimento de onda Ajustavél, 40,2 a 90,2 Ω, ajustado na fabrica para dar a sensibilidade acima 400 a 1100 nm Pág.20 de 64

21 Multiplicador de Corrente UTA Figura 8. Multiplicador de Corrente O UTA é um amplificador especial que converte a saída em microampere dos sensores de luz LI-COR para um sinal de tensão correspondente, e fornece uma interface simples entre os sensores LI-COR e entrada de tensão de registradores de dados. O UTA pode ser configurado pela EME Systems ou pelo usuário final para qualquer uma das configurações de ganho, através da manipulação de dois blocos de contatos. A tag de calibração fornecido pela LI-COR com cada sensor, em conjunto com o fator de ganho do amplificador de pré-ajuste, pode ser utilizada para calcular os níveis de luz incidente sobre o sensor, com um elevado grau de precisão. a) Especificações técnicas: Variável Tensão de alimentação Corrente de alimentação Ganho de precisão Saída de tensão na escuridão Efeito da variação de tensão resposta Temperatura de Operação Tempco Impedância de saída Valor 5-24 VDC menos de 1 ma ± 0,2% na faixa de valores de fábrica (± 0,5% todas as faixas) <4 milivolts inferior a 0,01% ao V olt 2 ms -30 C a + 70 C menos de 0,01% por C 1000Ω ± 1% Pág.21 de 64

22 Sensor de Temperatura do Solo HYDRAPROBEII Figura 9. Sensor de Temperatura do Solo O sensor Hydra Probe II oferece uma vantagem única sobre outras sondas do solo, fornecendo um sistema all-in-one in-situ que pode medir vários parâmetros diferentes simultaneamente. O Hydra Probe calcula instantaneamente a umidade do solo, condutividade elétrica e temperatura, bem como fornece as tensões brutas e permissividade dielétrica complexa para aplicações de pesquisa. Estes dados acrescentam ciência ao manejo do solo para uma melhor compreensão do impacto das condições do solo têm sobre as plantas e do clima. O objetivo do Hydra Probe é otimizar a análise das condições do solo para estudos de investigação e para a melhoria da qualidade e produtividade da relva e lavouras. A tecnologia de detecção Hydra Probe foi implantada há mais de 20 anos pelo USDA e é utilizado pela NASA para fazer conferência de campo da imagem do solo baseada no satelite. Um design compacto e robusto com os componentes internos em vasos torna o Hydra Probe mais fácil de implantar do que os sensores e ideal competindo por condições remotas e difíceis. Construção durável torna possível para as unidades permanecer no campo por muitos anos, sem necessidade de manutenção. O volume de detecção definido permite medições precisas em regiões onde há fortes gradientes de umidade do solo, como perto da superfície do solo. O tempo de resposta à evolução das condições do solo é imediata. A calibração do sensor de umidade do solo tem sido vigorosamente revisado tornandose um dos sensores de solo mais precisos disponíveis. Cada Hydra Probe é endereçável de série, permitindo múltiplos sensores serem conectados a qualquer registrador de dados RS485 ou SDI-12 através de um único cabo. Pág.22 de 64

23 a) Especificações técnicas: Medição Range Acuracia Constante dieletrica 1 a 80 onde 1 = ar 80 = água destilada ± 1,5% ou 0,2 consoante é tipicamente maior A umidade do solo para solo inorgânico & mineral condutividade Temperatura * Alimentação Protocolo de comunicação Tamanho do cabo Consumo Cabo Baud Rate Variabilidade do Intersensor De completamente seco até totalmente saturada 0,01-1,5 S / m -10 a + 55 C 9-20 VDC SDI 12 v m <1 ma inativo 30 ma ativo 3 fios: alimentação, terra, dados 1200 ± WFV (θ m³ m-³) ± 0,01 WFV para a maioria dos solos ± 0,03 max para solos de textura fina ** ± 2,0% ou 0,005 S / m o que é tipicamente maior ± 0,3 C * Sensor de temperatura com range estendido (até -30 C) disponível. Por favor, ligue para mais detalhes. ** A precisão pode variar de acordo com algumas texturas de solo Sensor de Pressão Atmosférica Baro 5803 Figura 10. Sensor de Pressão Atmosférica Pág.23 de 64

24 O Baro da EME Systems já é fornecido com a montagem e interface necessaria.é uma placa de circuito 2Gram, disponivel em um gabinete que serve tanto para a proteção mecanica quanto para a proteção da luz. O sensor é sensível a exposição direta a luz. A interface de dados é serial sincrona e usa comandos SHIFTIN e SHIFTOUT. A alimentação para o barometro pode ser fornecida por qualquer fonte 5v. a) Especificações técnicas: Variável Pressão Faixa ADC Resolução (1) Precisão 25 C, mbar Precisão -20 C a + 85 C, mbar (2) Faixa Resolução Precisão Valor 10 á 1300 mbar 24 bits / / / / mbar -1,5 á +1,5 mbar - 2,5 á 2,5 mbar -40 á +85 C <0,01 C -0,8 á 0,8 C Notas: (1) Relação de amostragem: 256/512/1024/2048/4096 (2) Com auto zero em um ponto de pressão Sensor de Precipitação Davis Figura 11-Pluviômetro Davis O coletor de chuva Davis é projetado de acordo com as normas da Organização Mundial de Meteorologia. A água da chuva entra no coletor cônico, passa por um filtro para separação de fragmentos e é coletada em uma das básculas. É contada uma basculada quando o volume de água na báscula é equivalente ao incremento das medidas do coletor, ou seja, 0,2 mm de chuva. Pág.24 de 64

25 Com a basculada, interrompe-se a coleta e imediatamente a segunda báscula posiciona-se para coleta da chuva. A água da chuva é drenada por filtros presentes na base do pluviômetro. O coletor é desenvolvido para trabalhar por anos com extrema exatidão. A carcaça e a base do equipamento são construídos com precisão, de plástico resistente aos raios UV; as básculas estão montadas sobre rolamentos, reduzindo o atrito e o desgaste. Estes sensores são largamente utilizados para o monitoramento de nível em reservatórios e cursos d'água, bem como no gerenciamento do uso da água em irrigação agrícola. a) Especificações técnicas: Váriavel Tipo do Sensor: Tipo de Saída: Comprimento do Cabo: Tipo do Cabo: Recomendação máxima de cabo: Tipo de Material: Valor Reed Switch com acionamento magnético Pulso por contato seco 40' (12 metros) 4 vias, 26AWG 900' (270 metros) UV ABS plástico Acurácia: 0,2-50mm/hora: 4% Leitura máxima de chuva: Total: Precisão: Resolução: DIMENSÕES: Coletor de Chuva: Área do Coletor: Peso: de mm/hora: 5% 0.00 para (0.0 mm para mm) 0.00 para (0.0 mm para 9999 mm) +- 4%, +- 1% conta entre 0.01 e 2.00 por hora (0.2mm e 50.0mm por hora); +-5%, +-1 conta entre 2.00 e 4.00 por hora (50.0mm e 100.0mm por hora) 0.01 (0.2 mm) 8.75 diâmetro x 9.5 altura (16.5 cm diâmetro x 24cm altura) 33.2 in2 (214 cm2) 2 lbs. 3 oz. (1 kg) Pág.25 de 64

26 TB4 Hydrologycal Services O sensor TB4 da Hydrological Services é tido mundialmente como o instrumento padrão na medição da precipitação atmosférica em locais remotos e inacessíveis. Figura 4. Imagem do pluviômetro montado Figura 5. Base do pluviômetro com mostra das básculas O pluviômetro TB4 opera com o princípio das básculas para medição do volume de chuva. A precipitação atmosférica é interceptada por um funil corta-gotas de 200 mm de diâmetro que concentra a água em uma única abertura e a faz passar por uma das duas básculas existentes. Quando a báscula em questão se enche gera um movimento de rotação que permite seu esvaziamento com reposicionamento da outra báscula na posição de medição. A cada movimento desse mecanismo, através de um magneto, um pulso é gerado nos relés. Para cada pulso temos o volume de água precipitada que representa 0,2; 0,5; 1,0 mm ou 0,01 polegada (0,254 mm), dependendo do modelo do sensor. Para a medição destes pulsos é necessário o uso de Coletores de Dados automáticos contadores de pulso. O instrumento difere dos demais instrumentos no mercado internacional por possuir um sifão no fundo do funil que assegura velocidade constante para a água a ser mensurada e uma separação parcial do volume a ser medido, geralmente em duas básculas. Pág.26 de 64

27 a) Especificações técnicas: Variável Secção de coleta capacidade da báscula Sensibilidade do instrumento Faixa de medição incerteza de calibração Faixa de umidade Faixa de temperatura Sistema de contato capacidade de corrente resistência elétrica MTBF da unidade Material do Sifão Básculas Base Bolha de nível Fixação da base Conexão de drenagem Eixo da báscula Tela de proteção Fixação do invólucro Altura Peso Dimensões de despacho Valor 200 mm de diâmetro +/- 0,3 mm em alumínio revestido 0,2 mm 1 pulso/basculada 0 a 500 mm/hr +/- 2 % para intensidades de 25 a 300 mm/hr +/- 3 % para intensidades de 300 a 500 mm/hr 0 a 100 % ur -20 a +70 C contato seco duplo vedado com silicone macio e varistor de proteção 0,5 A, 24 Vcc 0,1 Ohm 10 8 a 10 9 ciclos de operação Construído em latão com plásticos não hidrofóbicos externamente. O sifão pode ser removido para procedimentos de manutenção e limpeza plástico ABS injetado revestidas com cromo, balanceadas a +/- 0,05 g. Retém menos de 0,2 ml de água após cada basculada. Plástico não higroscópico injetado fixo na base do instrumento, com anéis concêntricos três furos de 10 mm distantes 117 mm do centro e dispersos a 120 cada espigão de 12 mm interno coletando o volume já medido dois rolamentos de esfera em aço inoxidável fixos a 90 graus do eixo das básculas tela em aço inoxidável em todas as aberturas para prevenir a entrada de insetos no instrumento fixo por três parafusos Allen externos que garantem a segurança interna e estabilidade do funil 330 mm 2 kg 4 kg; 0,03 m³ Pág.27 de 64

28 Sensor de Potencial de Água MPS-6 Figura 12-MPS-6 A MPS -6 é um sensor potencial hídrico matriz que fornece a longo prazo, potencial hídrico do solo livre de manutenção e leituras de temperatura em qualquer profundidade, sem sensibilidade a sais. O alcance do MPS-6 vai de capacidade de campo ao ar seco. Os testes de laboratório e de campo indicam que ele pode fazer medições precisas a potenciais hídricos pelo menos tão secos como ponto de murcha permanente. a) Especificações técnicas: Precisão - Precisão (± 10% da leitura) vem de calibração de fábrica de seis pontos do MPS-6. Resistente, de longa duração com o corpo - Epoxy de moldagem irá suportar condições de campo, mesmo difíceis. Sem recalibração - Outros sensores de matriz potencial têm uma tendência para se degradar ao longo do tempo. O MPS-6 utiliza um material cerâmico à base de sílica que não se degrada e não necessita de substituição ou recalibração. Insensibilidade para com sais - é preciso em ambientes salinos, uma variedade de solos, e até mesmo em locais onde as condições de salinidade mudam ao longo do tempo. Acessibilidade - técnica de calibração Breakthrough dá a MPS-6 a precisão de um sensor calibrado individualmente a um preço comparável ao sensores mais não calibrados. Excelente Range - A MPS-6 tem sensibilidade de -9 kpa todo o caminho para o ar seco ( kpa), com measruements precisas a ponto de murcha pelo menos permanente. Medição de temperatura Inclui sensor de temperatura integrado. Pág.28 de 64

29 Sensor Transdutor de Pressão S12C Figura 2. Sensor S12C O transdutor de pressão submersível hidrostático S12C possui um sensor de pressão piezoresistivo de cerâmica. O sensor de cerâmica é adequado para uso em água doce, salgada ou salobra. O corpo é feito de aço inoxidável padrão e existe a opção de ser usado aço inoxidável duplex de alta qualidade. Todo o aparelho tem a temperatura compensada e calibrada e é fornecido com um número de série rastreável e certificado de calibração. Os eletrônicos incorporam um circuito baseado em um microcontrolador; isso quer dizer que não existem pontos de ajustes, logo os eletrônicos são muito estáveis. Todo aparelho é compensado e calibrado em uma margem de erro térmico < +/- 0,1% de -5 a +45 C. Assim como a medição de nível, o aparelho também exibe a temperatura. O barramento SDI-12, acrônimo de "Serial Data Interface at 1200 Baud", é um protocolo de comunicação digital, serial assíncrono, codificação ASCII. Foi criado para conectar sensores inteligentes com sistemas de aquisição de dados. Cada S12C é endereçável de série, permitindo múltiplos sensores serem conectados a qualquer registrador de dados SDI-12 através de um único cabo. Pág.29 de 64

30 a) Especificações técnicas: Variável Faixa de nível de entrada Pressão nominal (indicador) mw Pressão nominal (absoluto e SG) mw Sobrepressão permitida mw alcance da temperatura de entrada Alcance de temperatura Sinal de Saída e Suprimento de tensão Sistema de fio 3 fios desempenho do Sensor de nível Precisão (não lineares e histerese) Erros de configuração (desvios) desempenho do SenSor de temperatura Precisão Resolução do sensor Valor a +60 C Saída tensão SDI-12 (versão 1.3http:// <±0.15% / FS (BFSL) Zero:<±0.25% / FS, Span: <± 0.25% / FS <±0.5ºC <±0.1ºC Suprimento de 6-40 Vdc Efeitos térmicos e temperatura permitidas Temperatura média Temperatura de armazenamento Alcance da temperatura compensada Faixa de erro térmico total proteção elétrica Proteção do suprimento contra polaridade reversa Proteção contra raios Compatibilidade eletromagnética materiais Material do corpo Selo do anel de vedação Diafragma Peças molhadas pelo meio miscelânea Consumo de corrente Peso Transmissor Cabo Posição da instalação designação dos cabos Vermelho Azul Amarelo Verde Branco -20ºC a +60ºC -20ºC a +70ºC 20ºC ± 25ºC <±0.1% / FS Nenhum dano, mas também nenhuma função Equipamento internamente CE complacente 316L Aço Inoxidável, Aço Inoxidável Duplex, UN31803 (opcional) Viton Cerâmica Al2O3 96% corpo, diafragma e anel de vedação <250µA quando ocioso <4mA quando ativo 300g incluindo cone do nariz 48g por metro Qualquer Alimentação positiva Alimentação negativa Saída SDI-12 Cabo de tela Corpo do transmissor Pág.30 de 64

31 2.3 Sistema de Comunicação Satelite É utilizado um terminal satelital para fazer o envio dos dados da datalogger para um servidor externo. A vantagem de se utilizar um terminal satelital é que ele consegue cobrir áreas de difícil acesso, diferente dos modos mais convencionais de comunicação, que é mais dependente de sinais. Os dados são enviados a um servidor externo (do satélite) em formato criptografado. Esses dados são recuperados por um script, que converte os valores criptografados e insere eles em um banco de dados da AgSolve. A partir dai, os dados (já convertidos) podem ser acessados através de uma aplicação web (AgWeather Web Disponível em: Comunicação Serial Direta Comunicação GPRS TCP232 Figura 6. GPRS O Terminal Java TCP232 é um produto nacional que utiliza a tecnologia do módulo Cinterion TCP232. Indicado para aplicações onde se deseja o mínimo de desenvolvimento de hardware, possibilitando ao usuário desenvolver aplicações próprias de maneira pratica e eficiente. Devido a tecnologia Java, não é necessário processamento externo para habilitar comunicações GSM/GPRS. Com a possibilidade de uso dos GPIOs (Pinos de I/Os) habilita o desenvolvimento de aplicações nos setores de segurança ( alarmes, gerenciamento de frotas de veículos ), de monitoramento remoto (água, gás, eletricidade), de Automação Industrial e Predial assim como nos demais setores onde se exige uma plataforma de comunicação que suporte toda a funcionalidade da rede GSM/GPRS. Pág.31 de 64

32 a) Especificações técnicas: Variável Quad-Band Valor GSM 850/900/1800/1900 MHz GPRS multi-slot class 12 GSM release 99 SIM Card Potência de Saída: Serviços Internet Tensão de alimentação Consumo: Power down 2 Conectores externos - Class 4 (2 W) for EGSM850 - Class 4 (2 W) for EGSM900 - Class 1 (1 W) for GSM Class 1 (1 W) for GSM1900 TCP, UDP, HTTP, FTP,SMTP, POP3 12 à 24 V x 2A 5mA Sleep mode (registered DRX =6) 8.0 ma Speech mode (average) 300 ma GPRS class 12 (average) 600 ma Temperatura Operação Normal Operação Restrita Desligado Armazenagem Dimensões 30 C a +65 C +65 C a +75 C,: -30 C a -40 C +80 C -40 C to +85 C Peso < 250 g 80 x 87 x 35 mm 3. Recomendações para seleção do local de instalação Estação meteorológica e pluviométrica automática A seleção adequada do sítio de instalação para Estações Meteorológicas Automáticas é crítica para a obtenção de dados meteorológicos precisos. De modo geral, o local deverá representar a área de interesse e apresentar-se livre de agentes interferentes nas proximidades. Como exemplos citamos: Construções e árvores impedem a livre circulação de ventos, podendo interferir na mensuração da velocidade e direção deste. A temperatura e umidade relativa do ar também podem sofrer alterações devido a formação de micro-clima alterando de sobremaneira os valores. A radiação e precipitação atmosféricas poderão sofrer sombreamento ou elevada exposição em casos onde o instrumento estiver localizado próximo à barreiras ou áreas de reflexão. Pág.32 de 64

33 Áreas de solo desnudo ou impermeabilizado afetam a medição de algumas variáveis meteorológicas, causando elevada amplitude térmica do ar, acarretando distúrbios também na medição da umidade relativa do ar. Inicialmente, deve ser escolhido o local apropriado onde irá ser instalada a estação meteorológica, a qual deve ser montada em um local plano, longe de instalações elétricas que possam produzir interferências eletromagnéticas, como fios de alta tensão, motores elétricos, etc. A distância recomendada do obstáculo é de pelo menos 10 vezes a altura deste, ou seja, na hipótese de haver uma árvore com altura de 10 metros, a estação deverá ser montada a uma distância de 100 metros ou superior a este obstáculo. O pluviômetro deve ter uma área livre de obstáculos correspondente a 15 da horizontal. A área recomendada para a instalação da estação meteorológica automática é de 100 metros quadrados (10 x 10 m) com o solo preferivelmente coberto por grama ou vegetação local de baixo porte. É desejável acesso restrito à área com instalação de cerca com alambrado na altura máxima de 1,5 m e único acesso à área pela face Sul. Selecionado o local da instalação da estação, deve-se identificar e marcar a direção Norte verdadeiro, processo que requer uma bússola de precisão e o valor da declinação magnética do local e na data de instalação (veja algumas fontes de software abaixo deste parágrafo). Locais onde pode ser obtida essa informação ou software de declinação magnética Web Software Pág.33 de 64

34 Figura 13. Mapa de declinação do Brasil, Fonte: NOOA. Cada isolinha representa 2 graus. Em azul os valores negativos, em verde o neutro (0 ). Pág.34 de 64

35 Página em Branco

36 4. Instalação da Estação Meteorológica e Pluviométrica Automática Os equipamentos comercializados pela Ag Solve são embalados em caixas de papelão onde estão contidos caixa selada e acessórios individualizados por equipamento, excetuando-se o tipo de montagem (poste metálico ou torre e seus acessórios) e barra de aterramento que seguem em volumes adicionais. Em um local abrigado do sol e com espaço para ordenar os equipamentos, reúna todos os equipamentos recebidos pela Ag Solve para um sistema de coleta de dados. Abra as embalagens e ordenadamente agrupe as partes em subsistemas. Separe a caixa selada e inicie a remoção dos produtos em seu interior, com exceção do Coletor de Dados. Tome todo cuidado possível para não danificar as peças durante a desembalagem ou organização do material. De posse das ferramentas citadas abaixo inicie a montagem neste local, efetue os testes necessários e a posterior instale os componentes no local definitivo de operação do equipamento. Material necessário de instalação: 1 chave de fenda de relojoeiro 1 mm; 1 chave de fenda 4 mm; 1 chave Phillips 4 mm; 2 chaves combinadas (boca-estrela) 13 mm; 1 chave combinada (boca-estrela) 11 mm; 1 chave combinada (boca-estrela) 10 mm; Chave Allen 5 mm (contida em cada pluviômetro); Alicate de corte; Estilete; Abraçadeiras plásticas em diversos tamanhos (contidos junto ao equipamento); Nível de bolha com base de madeira ou magnetizada; Fita métrica 5 m; Marreta; Cavadeira (ou boca de lobo); Enxada; Bússola convencional com resolução de 1 minuto no Vernier com dados de declinação magnética correta para a data e local de instalação; Recomenda-se o uso de GPS ou carta geográfica para determinação e registro do local instalado. Pág.36 de 64

37 Segue abaixo mapa para estimação da declinação magnética. Busque também nesta fase estabelecer como será a manutenção do equipamento, isto é, para sítios meteorológicos o portão de entrada situa-se sempre pela face Sul do equipamento de forma a evitar sombreamento ou interferência nos equipamentos. Para equipamentos instalados em torres, busque um arranjo físico. Em locais de vegetação alta ou incidências de fogo, proteja o equipamento mantendo a vegetação rasteira no entorno do equipamento e utilize eletrodutos que protejam cabos no solo. Figura 14. Instalação em condições perfeitas. Procedimentos para Estação Meteorológica: O poste de fixação é a sustentação da estação meteorológica, que consiste em um tubo de aço galvanizado de 1 ¼ com três metros de altura. O poste deve ser enterrado cerca de um metro de profundidade, porém antes de se enterrar deve ser analisado a eficácia da fixação para evitar possíveis problemas, caso seja em local onde o solo é muito arenoso e de difícil fixação da haste é aconselhável uso de pedras no entorno da obra para dar maior firmeza a instalação, ou em casos extremos a construção de uma base cilíndrica de concreto de aproximadamente 20cm de diâmetro e respeitando a altura total do poste fora do solo que deve ser de cerca 2 m. Na instalação, recomenda-se que este deve ser posicionado no centro do terreno e devidamente nivelado. O poste de fixação e sustentação do sensor de precipitação consiste em um tubo de aço galvanizado de Pág.37 de 64

38 1 com dois metros de altura. O poste deve ser enterrado cerca de 0,5 metro de profundidade e a cerca de três metros de distância do poste de 1 ¼. Note que a aresta do cone de interceptação deverá estar a 1,5m acima do solo, portanto quando instalar o suporte tenha a certeza que a montagem atenderá a essa norma. Também deve ser analisado a eficácia da fixação para evitar possíveis problemas, caso seja em local onde o solo é muito arenoso e de difícil fixação da haste é aconselhável construção de uma base cilíndrica de concreto de aproximadamente 20cm de diâmetro e respeitando a profundidade de 0,5 (meio) metro. A haste também deve ser devidamente nivelada. A caixa metálica deve ser fixada na haste de 1 ¼ através de dois grampos do tipo U, com sua parte superior a 1,50 (um metro e meio) metros de altura em relação ao solo. Quanto ao local de fixação do abrigo do sensor de temperatura e umidade, este não possui restrição de quadrante, porém recomendamos colocá-lo a Leste ou Oeste do poste metálico a uma altura de 2 m do centro do abrigo ao solo, ou conforme norma. Recomenda-se a instalação do painel solar em altura superior a um metro do solo ou acima disso, sempre orientado para a linha do Equador (Norte para o Hemisfério Sul, Sul para locais acima do Equador). Sua inclinação deverá ser de cerca 30 em relação à horizontal, ou em inclinação da soma do valor da latitude com dez graus (33 graus para instalações no estado de São Paulo). Tenha o cuidado de não colocar o painel solar muito próximo do mini-abrigo, evitando interferências de calor neste equipamento. A haste de cobre garantirá que o equipamento está aterrado, e que eventuais campos magnéticos originários de transientes elétricos não danifiquem o equipamento. O aterramento também garantirá a qualidade de leitura dos sensores, portanto atenção na instalação e manutenção deste item de segurança. Ele deve ser instalado à distância não superior a 30 cm do poste de fixação da estação, e a conexão entre a haste e o poste deve ser verificada para garantia da vida útil de operação daquele equipamento. Fixe o cabo de cobre à barra de aterramento com o uso do grampo que o acompanha. Na outra extremidade, este cabo será conectado ao terminal que deve ser fixado na base da haste central (deixe essa cabo garante que ele está conectado e que possui um bom aterramento. Deste mesmo terminal sairá o cabo de 1,4 m por 1,5 mm² verde que deve ser fixado na caixa metálica através de parafuso próprio que fixará o terminal olhal do cabo. No interior da caixa metálica haverá um outro cabo em torno de 30 cm com conector olhal, o qual deverá estar conectado ao invólucro do coletor de dados. O invólucro está fisicamente conectado a todos os terminais de terra do equipamento garantindo então sua proteção. Pág.38 de 64

39 Figura 15. Montagem da Estação Meteorológica 4.1. Coletor de Dados A conexão do Coletor de Dados com seus sub-sistemas e testes serão o ponto de partida para uma compreensão e adequada instalação do equipamento, portanto proceda atento com esse procedimento. Neste projeto, o Coletor de Dados já está conectado aos terminais de painel. Conecte os cabos a bateria com o cabo específico que possui terminais Fêmea tipo lingueta em uma das extremidades, e um soquete branco de dois pólos na extremidade oposta. Aguarde para ligar o Coletor de Dados. Pág.39 de 64

40 Figura 16. Cabo de comunicação Figura 17. Cabo de comunicação desconectado De posse de um computador (portátil ou Desktop), utilize o cabo de comunicação RS232 para comunicar com o Coletor de Dados. Com o software Ag Weather ou Hyperterminal do Windows aberto e devidamente configurado (9600 bps, 8-N-1, ANSI) na porta de comunicações correta (consulte o sistema do seu computador para detalhes ou peça auxílio ao suporte técnico de informática), conecte o cabo de alimentação vindo da bateria no Coletor de Dados. Veja nos softwares a resposta do Coletor de Dados na tela e através dos comandos será possível averiguar as leituras de data e hora, valores instantâneos dos sensores e eventuais condições do sistema. Sincronize o relógio interno do Coletor de Dados, verifique se os valores de leitura dos sensores estão coerentes com a situação, e fixe as eventuais dúvidas de operação ou manutenção do sistema. Com o sistema operando a contento e com as averiguações realizadas, interrompa a alimentação através do cabo da bateria e desconecte o terminal do Coletor de Dados. Proceda o restante dos trabalhos de instalação a campo Instalação do Satélite Basta conectar o satelite no coletor de dados através do cabo serial RS232 Macho e Fêmea Pág.40 de 64

41 4.3. Suportes, Alimentação e Aterramento Determine o local de instalação do equipamento e oriente-se geograficamente através da determinação dos pontos cardeais. Marque o quadrante Norte para equipamentos instalados no Hemisfério Sul ou Sul para instalações no Hemisfério Norte. Proceda com a construção/montagem da base de sustentação da estação. Para sistemas em torres metálicas construa a base de concreto com antecedência mínima de 3 dias antes de instalar a torre por sobre ele. Para instalações do tipo poste, cave um buraco com a cavadeira de cerca 80 cm de profundidade e coloque o poste metálico de 1 1/4. Nivele-o na perpendicular e complete o buraco com a terra removida. Poucos centímetros acima do solo fixe o suporte do sistema de aterramento através da braçadeira metálica. Nos quadrantes Sudeste (SE) ou Sudoeste (SO) (preferencialmente na linha onde será instalado o pluviômetro), em distância não superior a 30 cm, fixe a barra de terra no solo enterrando-a por completo. Entre a barra de terra e o poste, conecte o cabo de cobre de 16 mm², fixando-o entre as extremidades com as braçadeiras específicas. Com o fio verde de 2,5 mm², prenda o terminal olhal na parte de baixo da caixa selada através do parafuso específico, e o terminal de 16 mm de aterramento próximo ao solo. Instale o mini-abrigo meteorológico no poste, fixando seu centro a altura média de 2m do solo, no quadrante E ou O e instale o sensor, fixando-o adequadamente com a porca plástica. Instale o painel solar apontando-o para o Norte (no caso de instalações no hemisfério Sul), abaixo do mini-abrigo e em distância que não permita que o ar quente da superfície atinja o mini-abrigo. Decline o painel solar da horizontal um angulo aproximado de 30 graus na maioria das aplicações, ou em ângulo igual a 10 graus + o valor da Latitude em graus. A seguir instale o suporte de radiação solar, apontado-o para o norte, fixado por dois grampos U, logo abaixo do Painel solar. Em posição determinada, abra buraco com a cavadeira de cerca 40 cm, coloque o tubo de 1 com a rosca voltada para cima, nivele-o na perpendicular com auxílio do nível e retorne com a terra retirada Pág.41 de 64

42 para fixar o suporte. Rosqueie a base metálica de suporte do pluviômetro. Retire a trava da báscula do instrumento, fixe a base através de parafuso, porca, arruela e mola de aço inoxidável, conecte os fios do pluviômetro em seus bornes. Nivele o instrumento pela bolha interna apertando os parafusos contra a mola em aço inoxidável. Quando terminado, monte o pluviômetro e aperte seus parafusos. Execute o enterrio do cabo de sinais com cuidado para não danificá-lo Acessórios Disponha os dessecantes na caixa, um saché é capaz de manter a caixa seca por 6 meses, dependendo do tempo que ficar aberta. O sachê é composto por grãos brancos e coloridos, quando a coloração dos grãos coloridos tornar-se rósea (ponha o sache de fronte ao sol), troque-a por outra nova. Conecte com o cabo de comunicação, verifique as configurações se estão adequadas, se a data e hora está correta, se os sensores estão apresentando valores condizentes com o contexto. Faça a coleta das primeiras linhas de dados armazenados para assegurar-se que está tudo em ordem. Feche a caixa selada adequadamente e o equipamento está agora pronto para operar por anos, desde que receba a devida manutenção preventiva e corretiva Sensor Temperatura e Umidade do ar SHT 75 Sensirion Fixe a sonda sempre pela extremidade posterior, introduzindo 10 a 12 cm da sonda no interno do abrigo contados a partir da porca de fixação. Esse cuidado garantirá que o sensor estará posicionado adequadamente, elevando a qualidade dos dados coletados. Na conexão do sensor a caixa selada, estão disponíveis conectores na parte inferior desta. Basta a conexão do sensor no respectivo conector de painel e o sistema já estará operando Sensor Transdutor de Pressão (Nível) S12C Deve ser colocado pelo cliente um eletroduto de aço carbono 2 interligando a estação e a régua linimétrica, que permanecerá dentro da agua mesmo emtempos de seca, este será o local onde o sensor de nível ficará fixo. O eletroduto deve ser enterrado, entre a estação e o leito do rio, para que a sujeira trazida pelo rio não fique presa, nem danifique o mesmo. Para deixar o sensor junto a régua linimétrica, fixe um tubo de aço carbono 2 junto a mesma, o tubo deve ser aberto e ter dois furos para passar duas abraçadeiras plásticas e prender o sensor. Pág.42 de 64

43 4.7. Sensor de Velocidade e Direção do Vento 034B MetOne Rosqueie a luva de 1 1/4 para ¾ no topo da haste de 1 1/4, em seguida rosqueie o tubo de ¾ na luva, fixe o sensor no tubo de ¾ pelos parafusos, posicione a etiqueta virada para o Sul mantendo o sensor fixo e posicionado, retire os pino de travamento Sensor de Radiação Solar Global LI 200 LICOR Fixe o sensor de Radiação Solar Global no suporte de radiação solar através de 3 parafusos de fixação de 1,5 cm, o suporte já possui rosca, portanto não é necessario o uso de porcas. Depois de fixo, nivele o sensor através do nivel tipo bolha que existe no corpo do sensor de radiação Solar Global, esse ajuste deve ser feito pelos 3 parafusos de ajuste. Figura 18. Suporte de Radiação Obs: Como serão fixos 3 sensores no suporte de radiação, os mesmo serão fixos por 2 parafusos de fixação Sensor de Radiação Solar PAR LI 190 LICOR Para a instalação do Sensor de Radiação Solar PAR siga os passos do item 4.6. Pág.43 de 64

44 4.10. Sensor de Iluminância LI 210 LICOR Para a instalação do Sensor de Iluminânca siga os passos do item Sensor de Radiação Solar Líquida Q7 REBS Para a instalação do sensor de radiação líquida, fixe o sensor no poste do pluviômetro (poste de 1 ) através de grampo U cerca de 1 m do solo, nivele através do nivel tipo bolha no corpo do sensor, mantenha a parte da bolha virada para cima. Para que passaros não façam o braço do sensor de puleiro, coloque 3 ou 4 abraçadeiras plasticas ao longo do mesmo, com o excesso voltado para cima Sensor de Molhamento Foliar LWET Fixe o sensor no poste da estação (poste de 1 1/4 ) com uma abraçadeira plastica, cerca de 20 cm do chão, mantendo a mesma direção do suporte de radiação solar. Mantenha a parte do sensor pintada de branco virada para cima Sensor de Temperatura do Solo Hryda Probe Escolha o local de estudo desejado e insira as pontas de ferro do sensor no solo, fixe o cabo do sensor na haste da caixa metalica com abraçadeiras plasticas. TF 10 Abra um buraco com cerca de 5 cm de profundidade, a distancia de 10 cm do poste de da estação (poste de 1 1/4 ) e enterre com cuidado o sensor na terra.o sensor deve ser enterrado, em hipotese alguma deve ser acimentado no chão. Pág.44 de 64

45 4.14. Sensor Precipitação Davis Solte a base do cone coletor, fixe a base do pluviometro no suporte com 1 rosca NPT, através dos 4 parafusos com porca. Na haste de 1 com 1,5 m de altura pré fixada com a rosca voltada para cima, rosqueie o suporte e a base. Alinhe através do nível tipo bolha na base do pluviometro e encaixe o cone coletor na base. Passe o cabo do sensor pelo eletroduto até a caixa selada, e encaixe o conector na parte de baixo da caixa selada. Figura 19 TB6 Hydrological Services O sensor de precipitação modelo TB6 fabricado pela Hydrological Services Ltd. deve ser fixo em sobre um tubo de diam. 1 x 2m com rosca na extremidade onde então se fixa sua base metálica. Sua fixação se faz com o uso da Luva roscada. Acima da base metálica, apoiado por 3 parafusos, molas e porca auto-travante é fixo o instrumento composto por base plástica com básculas e Funil corta-gotas. A fixação entre estas peças é feita por meio de três parafusos Allen de 4 mm onde os parafusos ficam perpendiculares no perímetro da base. Não é necessária a remoção dos parafusos, basta apenas deixálos soltos que o funil se desacopla. Após a passagem do cabo de sinais e conexão nos bornes, a base metálica deve ser fixada e a base plástica nivelada através do nível de bolha presente no interno. Quando a bolha ficar contida no primeiro anel gravado, o instrumento estará nivelado. Destrave as básculas (remova o elástico, destravando-as), remova qualquer sujeira ou detritos dentro do funil ou eventualmente no sifão, verifique a leveza do movimento da báscula e teste o funcionamento do instrumento verificando se o Coletor de Dados está registrando os pulsos do equipamento. Em Manutenção estão disponíveis imagens de como desmontar e promover a manutenção do equipamento. Para a conexão do cabo, veja as posições corretas de ligação nos bornes do instrumento. Pág.45 de 64

46 Figura 26. Borneira do TB4 Conecte os cabos nos bornes da chave de contatos 1 ou 2, jamais em ambas com apenas um Coletor de dados Sensor de Potencial da Água MPS-6 Escolha o local de estudo desejado e insira o sensor no solo, fixe o cabo do sensor na haste da caixa metálica com abraçadeiras plásticas. Pág.46 de 64