Sistema de baixo custo para determinação do teor de água e massa específica aparente de feijão e milho - Araújo, Guilherme de Moura (2018)
Os recentes avanços das tecnologias de sensores e automação de sistemas tornaram possível o desenvolvimento de máquinas e implementos para aplicação de insumos à taxa variável, e viabilizaram o desenvolvimento da agricultura de precisão. Um componente essencial da agricultura de precisão é o monitor de produtividade, sistema composto por diversos sensores com objetivo de medir a produtividade em cada ponto da lavoura, durante a colheita. Os dados medidos no campo permitem gerar mapas de produtividade, auxiliando ao produtor a planejar a safra seguinte e decidir qual o melhor uso/manejo de sua terra. No Brasil, apenas as máquinas colhedoras autopropelidas são comercializadas com monitores de produtividade sendo empregadas apenas em grandes fazendas, devido ao seu elevado custo de aquisição. Dentre os componentes do monitor de produtividade destacam-se o sensor de teor de água. O sensor de massa específica aparente geralmente não é utilizado em máquinas com base em fluxo volumétrico, o fluxo mássico é determinado utilizando uma massa específica única para todo o campo fornecida pelo usuário do sistema, o que reduz a exatidão da determinação da produtividade. Nesse sentido, esse trabalho foi realizado com o objetivo de desenvolver um sistema de baixo custo, capaz de determinar a massa específica aparente e o teor de água para grãos de milho e feijão. Além disso, o sistema desenvolvido deveria apresentar potencial para implementação em monitores de produtividade de colhedoras tracionadas por tratores. O sistema proposto foi desenvolvido e calibrado no laboratório de mecanização agrícola da Universidade Federal de Viçosa. Um conjunto de células de carga e um recipiente de volume conhecido foram utilizados para desenvolver um sensor de massa específica aparente. Já o sensor de teor de água foi desenvolvido com base em duas metodologias distintas: método dielétrico e método que utilizava equações de equilíbrio higroscópico. Para construção do sensor com base no método dielétrico foi utilizado um par de eletrodos cilíndricos. O sensor com base na segunda metodologia foi desenvolvido utilizando as medições realizadas por um sensor de temperatura de umidade relativa do ar modelo AM2302. O sistema desenvolvido processava os dados no microcontrolador Arduino UNO ® , armazenava-os em um cartão de memória e informava ao usuário os valores medidos por meio de um display LCD. Ambos os sensores foram validados utilizando-se grãos de milho e de feijão e tiveram seus respectivos tempos de resposta determinados. O sensor de massa específica aparente apresentou erro quadrático médio (RMSE) de 14,58 e 16,17 kg m -3 para os grãos de feijão e de milho, respectivamente. Já as medições teor de água pelo sensor que utilizou o método dielétrico resultou em RMSE de 0,46 e 1,53 %, para os grãos de feijão e de milho, respectivamente. O RMSE pelo método das equações de equilíbrio higroscópico foi de 1,36 %. O tempo de resposta foi de 8 s para o sensor de massa específica aparente; 63 s para o sensor de teor de água pelo método dielétrico; e 41 min para o sensor de teor de água pelo método as equações de equilíbrio higroscópico. Foi construído um equipamento de fácil replicação e atualização, com custo total de construção de R$ 314,74. O equipamento desenvolvido era condizente com a abordagem de código aberto, na qual o compartilhamento de informações sobre hardware e software de equipamentos facilita a implementação e a melhoria contínua das tecnologias existentes.