DESENVOLVIMENTO DE UMA ESTUFA IOT: PRIMEIROS TESTES.

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1 DESENVOLVIMENTO DE UMA ESTUFA IOT: PRIMEIROS TESTES. William Fernandes Rebeque 1, Thays Pontes Bentes 2, Luiz Eduardo Camargo Aranha Schiavo 3, Wagner do Santos C. de Jesus 1,2. 1 Universidade do Vale do Paraíba/Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo, Avenida Shishima Hifumi, 2911, Urbanova São José dos Campos-SP, Brasil, williamrebeque@gmail.com, wsantoscj@gmail.com. 2 Universidade do Vale do Paraíba/Instituto de Pesquisa & Desenvolvimento, Avenida Shishima Hifumi, 2911, Urbanova São José dos Campos-SP, Brasil, bentesthays@gmail.com. 3 Universidade Estadual de Campinas/Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Av. Albert Einstein, 400, Cidade Universitária , Campinas-SP, Brasil, eduschiavo@gmail.com. Resumo - Atualmente, a automação para o plantio doméstico vem crescendo significativamente, conseguindo encontrar no mercado diversos aparelhos e dispositivos que auxiliam nessa tarefa. Sempre encontramos pessoas que plantem algo em sua casa, seja por hobby ou para consumo próprio. Junto a isso, a tecnologia vem se integrando ao meio domiciliar devido a disseminação do IoT (Internet of Things), que é a integração de objetos do nosso cotidiano com o mundo virtual, trocando informações entre si. Utilizando o conceito citado acima, a intenção do presente trabalho vem com a construção de uma estufa totalmente automatizada, que poderá ser controlada e monitorada por meio de algum dispositivo móvel que receberá informações em tempo real de seu plantio. Palavras-chave: Tecnologia, IoT, computação, Arduino, automação. Área do Conhecimento: Engenharia de Computação. Introdução Atualmente os avanços em tecnologia da informação e em engenharia podem gerar ferramentas antes jamais imaginadas nas mais diversas áreas de conhecimento. Em especial, pode-se notar que a engenharia vem ganhando um papel significativo na área do plantio, onde nota-se o desempenho tecnológico para cultivo doméstico. Nos dias de hoje, existem inúmeros aparelhos que ajudam na colheita doméstica, dispositivos de irrigação, controle de umidade, estufas, dentre outros. Neste aspecto, a estufa é uma construção capaz de auxiliar no plantio e cultivo orgânico e sustentável em pequenos espaços domésticos, criando um ecossistema controlado para fornecer as condições ideais. Neste contexto, é importante salientar que a construção desta estufa lot facilitará diferentes culturas de hortaliças, temperos e também a germinação de grãos importantes para o consumo. Em resumo, a estufa lot promove um ambiente protegido com intuito de facilitar o crescimento do plantio, e principalmente, inibir os estressores externos. As plantações domésticas dentro de estufas proporcionam um ambiente controlado para que as espécies desenvolvam-se de forma saudável, sem depender de agentes tóxicos, gerando produtos orgânicos em pequena escala para o consumo próprio. Esta tecnologia de baixo custo tem por objetivo promover a sustentabilidade, proporcionando avanços importantes para o consumo consciente, como uma opção saudável de alimentos sempre frescos, e principalmente livre de toxicidades. O presente trabalho tem como finalidade desenvolver uma estufa conectada à internet possibilitando o controle da mesma por meio de um dispositivo móvel, onde o usuário será alertado sobre a hora de colher, informações em tempo real da temperatura, umidade, podendo também visualizar a evolução de forma automatizada. Metodologia Durante o processo de desenvolvimento da estufa, foram utilizados diversos componentes, dentre eles o Arduino, uma plataforma de prototipagem eletrônica de código aberto para criar objetos 1

2 interativos que estão sozinhos ou colaboram com o software no seu computador (Banzi e Shiloh, 2014). A montagem do protótipo foi feita utilizando um aquário de vidro e plástico PVC como a tampa da estufa. Também foi adicionado um motor de passo para abrir ou fechar a estuda quando necessário para manter todo o ecossistema necessário para o plantio. Os sensores utilizados para manter um controle interno adequado foram: o de umidade, FC-28-H, que funciona monitorando a variação da resistência elétrica entre dois eletrodos embutidos no terreno (de Souza Mendes, 2006) e tem como função coletar dados sobre a umidade do solo, com o objetivo de determinar o momento que a irrigação se torna necessária; o sensor de dióxido de carbono (CO 2 ), MQ-7 (Hanwei Eletronics, 2017), que tem a função de gatilho para o atuador que controla a tampa da estufa quando o nível de CO 2 se torna nocivo para o cultivo. O atuador que controla a abertura da estufa é o motor de passo 28BYJ-48 (Kiatronics, 2017), que foi acoplado a um braço extensor para a ampliação da área de abertura. Para a refrigeração do espaço interno foi utilizado um Cooler DC 12V Brushless, que é acionado quando há uma temperatura elevada e/ou um alto índice de CO 2. Resultados O protótipo inicial, ainda em fase de desenvolvimento, é detalhado na forma de um diagrama de blocos na Figura 1. O protótipo é construído utilizando um microcontrolador Arduino, um sensor de umidade para indicar a necessidade de irrigação, um sensor de CO 2, utilizado para controlar seus níveis dentro da estufa, acionando o motor de passo que a abre a tampa e liga cooler para criar uma ventilação forçada na estufa. Na Figura 2 temos uma visão frontal do protótipo. Figura 1 Diagrama de blocos da estufa IoT Figura 2 Protótipo inicial da estufa. 2

3 Para validação do hardware foram feitos testes com o sensor de umidade, conforme a Figura 3, onde é possível ver o mesmo fixo na terra enviando os dados da leitura na porcentagem de aquosidade do solo para o microcontrolador. Na Figura 4 temos os valores da leitura produzida pelo sensor que servirá de ajuste para calibrar o sistema de irrigação, que será desenvolvido em uma fase futura do projeto. Figura 3 Interior da estufa com sensor de umidade (em detalhe vermelho) fazendo leitura de aquosidade do solo. Figura 4 Valores de aquosidade do solo produzidos pelo sensor de umidade Quando os níveis de CO2 estão elevados, o motor de passo que controla a abertura da tampa é acionado juntamente com o cooler, de forma a forçar a ventilação da estufa. Também é possível acionar ambos os atuadores remotamente, através da plataforma de prototipagem e, posteriormente, através do aplicativo para smartphone que será desenvolvido em uma segunda fase do projeto. Na Figura 5 temos o detalhamento do funcionamento da ventilação forçada. 3

4 Figura 5 Detalhe da ventilação com abertura da tampa via motor de passo (em vermelho) e cooler (em azul). Discussão No mercado atual já existem algumas estufas para o plantio doméstico, um exemplo é o Mini Plantário, estufa doméstica da empresa Plantei, que conta com um controle automático de iluminação, ventilação e irrigação, porém, não possui gerenciamento através do smartphone. O que será o grande diferencial deste trabalho, pois tudo será integrado com o aplicativo mobile. O desenvolvimento da estufa é vantajoso devido ao simples fato de colocar a semente para o plantio, e todo o controle necessário para o melhor crescimento da planta, verdura ou hortaliça, ser realizado pela estufa. Sendo preciso apenas fazer a irrigação e colheita depois de receber a notificação através do aplicativo. Nos tempos atuais, com o grande densidade demográfica nas cidades, temos um aumento de prédios e pessoas morando em espaços menores, o que leva a falta de uma estrutura para um plantio doméstico. Com a estufa conseguimos levar para os amantes de um cultivo doméstico um equipamento compacto e sem dificuldades de manuseio, se tornando a melhor opção para os dias atuais. Conclusão Estufa IoT é um conceito de dispositivo que em breve será produzido e distribuído mundialmente de forma semelhante ao que acontece com os dispositivos pessoais. Este desenvolvimento vanguardista nos possibilita trabalhar e aprender diferentes conceitos e técnicas, além da plataforma de prototipação. É importante ressaltar o caráter multidisciplinar deste trabalho, o qual permite o desenvolvimento de um protótipo de baixo custo, capaz de fornecer condições ideais para o cultivo independente, unindo os aspectos tecnológicos e biológicos para fomentar a produção orgânica em baixa escala. Referências BANZI, Massimo; SHILOH, Michael. Make: Getting started with arduíno, Maker Media,

5 BETTIOL, Wagner; GHINI, RAQUEL. Proteção de plantas em sistemas agrícolas alternativos. Métodos Alternativos de Controle Fitossanitário, DE SOUZA MENDES, Paulo Cesar. Caracterização de um sensor para medição de umidade do solo com termo-resistor a temperatura constante. Tese de Doutorado. Universidade Federal da Bahia FERNANDES, Priscila C. et al. Cultivo de manjericão em hidroponia e em diferentes substratos sob ambiente protegido. Horticultura Brasileira, v. 22, n. 2, p , HANWEI ELETRONICS CO. LTD. Technical data mq-7 gas sensor. Disponível em: < < >. Acesso em: 20 ago HENZ, Gilmar Paulo; SUINAGA, F. A. Tipos de alface cultivados no Brasil. Embrapa Hortaliças- Comunicado Técnico (INFOTECA-E), KIATRONICS. 28BYJ-48 5V Stepper Motor. Disponível em: Acesso em: 20 ago