DESENVOLVIMENTO DE UM TENSÍMETRO DIGITAL PARA FINS DE IRRIGAÇÃO

Leandro José da Silva¹; José Wilson Néris²; José Aloisio Alves Moreira³; Luís Fernando Stone³. [1]Estudante de graduação em engenharia elétrica, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO. ²Engenheiro Elétrico, Faculdade de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO. ³Engenheiro Agrônomo, Pesquisador da Embrapa Arroz e Feijão, Santo Antônio de Goiás, GO.

Palavras-chave: manejo de irrigação, controle de irrigação, tensiômetro.

INTRODUÇÃO

Das tecnologias utilizadas para a produção de alimentos uma das mais conhecida e importante é a irrigação. O objetivo da irrigação é suprir de água as plantas na quantidade necessária e no momento apropriado, para obter níveis adequados de produção e melhor qualidade do produto.

Por não adotar uma estratégia de manejo eficiente do seu equipamento, o produtor normalmente irriga em excesso, temeroso que cultura sofra estresse hídrico, que pode comprometer a produção. Por outro lado, também, o objetivo de racionalizar ao irrigação não é economizar água, aplicando menos que a cultura necessita.

No Brasil, os métodos mais comuns utilizados para o manejo da irrigação são baseados no aspecto solo, no qual são medidos o conteúdo e, ou a tensão da água do solo. Dos métodos que medem o conteúdo de água, citam-se aqueles baseados no turno de rega e balanço hídrico no perfil do solo. O manejo da irrigação nesses métodos baseia-se no consumo de uma determinada fração da quantidade de água disponível do solo. Entretanto, solos diferentes apresentam formas distintas de curvas de retenção de água, por isso, uma dada percentagem da água disponível pode corresponder a diferentes tensões. Consequentemente, os resultados expressos em porcentagem da água disponível só podem ser aplicados a solos com características semelhantes ao local de realização dos experimentos. Por outro lado, a tensão da água do solo, que tem a dimensão de energia por unidade de volume de água, é um parâmetro cujos resultados obtidos de um determinado solo podem ser mais facilmente aplicado a outros.

Na Embrapa Arroz e Feijão, estudos foram realizados para determinar qual o valor máximo que a tensão da água do solo pode atingir sem que haja redução na produtividade do feijoeiro, trigo e milho. Os valores obtidos para o reinicio da irrigação, visando o máximo rendimento operacional, foram 35,7; 40,0 e 53,0 kPa, para as culturas do feijoeiro, trigo e milho, respectivamente.

Para o manejo da irrigação, utilizando os valores de tensão da água do solo como critério para o reinício da rega o produtor deve dispor de equipamentos chamados tensiômetros.

Segundo seu sistema de leitura existem diferentes tipos de tensiômetros: tensiômetro de coluna de mercúrio, mais utilizado em pesquisa; tensiômetros com vacuômetro, mais utilizado nas lavouras comercias e tensiômetro com transdutor de pressão(tensímetro), de uso mais recente. Em função da inexistência no mercado de um tensímetro, de baixo custo, propõe-se com esse trabalho, desenvolver um tensímetro para a leitura da tensão da água do solo em tensiômetros.

MATERIAL E MÉTODOS

Descrição dos componentes:

Para a elaboração do tensímetro foram utilizados os seguintes componentes eletrônicos:

Transdutor de Pressão

Este transdutor possui uma faixa de operação de 0 a 110 kPa ou (0 a 1100 mbar), o sensor gera sinais de saída entre 0.5 e 4.7 (V), já que sua tensão de alimentação é de 5 V. Sua reta de conversão é dada por: p = 5v – 125 (p = pressão em mbar e v = tensão em Volts). Possui um erro máximo de 2,5% quando em temperatura de 0 a 80ºC, seu modelo é o MPX5100 AP e é fabricado pela Motorola.

Conversor Analógico - Digital

Conversor A/D fabricado pela National Semiconductor, modelo 0804LCN. O dispositivo apresenta resolução de 8 bits, 8 canais de saída paralelos, tempo de conversão de 100us e alimentação de 5 Volts.

Microcontrolador 8051

Microcontrolador da família 8051 fabricado pela Atmel, possui 40 pinos sendo 32 de entrada e saída, alimentação de 5 Volts, tipo AT89S8252 com 2k bites de EEPROM 256 bites de RAM, onde todas as operações de conversão são realizadas.

Display de Cristal Líquido (LCD)

O display recebe os dados em paralelo, 8 bits e sem paridade, é alimentado por 5 Volts, possui 16 pinos e com configuração de 2 linhas e 16 colunas, velocidade de 2400 bps e fabricado pela National.

Constituição do Sistema

A obtenção dos dados de pressão no tensímetro é feita através do transdutor de pressão que gera um sinal de tensão analógico em função da pressão exercida sobre seus terminais. Este sinal é enviado para o conversor A/D de forma paralela, lá o sinal é convertido para digital e também de forma paralela é enviado para o microprocessador através da porta P2. No microprocessador é gravado um programa na linguagem assembly (8051) que realiza todo a conversão dos dados que chegam na pressão correspondente em mbar, cuja equação de conversão é; p = 5v – 125. Todos os dados chegam ao microprocessador na forma hexadecimal. Depois de realizada a transformação os dados passam por um processo que os transformam em números decimais. Do microprocessador através da porta P3 os dados, em decimais, vão para o LCD enviados paralelamente, onde serão mostrados dois valores de pressão, uma chamada Pressão Absoluta (Pa) onde é incluído o valor da pressão atmosférica local, e outra leitura chamada de Pressão Relativa (Pr) onde o valor da pressão atmosférica é descartado, sendo este subtraído do valor lido no microprocessador. Esse valor, quando o tensímetro é acoplado ao tensiômetro corresponde ao valor da tensão da água do solo.

Hardware

pressão

transdutor de pressão Conversor A/D

Microprocessador 8051 Display de cristal líquido

Fluxograma do Software