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Title: Desenvolvimento de Hardware para uma Sonda Multi-Funcional de Medição Simultânea do Conteúdo de Agua, Propriedades Térmicas e Condutividade Eléctrica do Solo
Authors: Ferreira, Vasco Adriano Machado
Advisor: Valente, António Luís Gomes
Santos, Raul Morais dos
Keywords: Sensor de humidade do solo
Condutividade eléctrica
Pulso de calor
Issue Date: 2008
Abstract: Os modernos sistemas de gestão de processos agrícolas requerem o uso de um número cada vez maior e mais específicos de sensores que permitam estimar o desenvolvimento das culturas. A instrumentação tradicional, baseada em soluções discretas com cablagem, não é a mais apropriada para estruturas agrícolas devido, sobretudo, às áreas geográficas que podem estar envolvidas. Além disso, as técnicas de controlo baseadas na resposta Fisiológica das plantas requerem a monitorização de parâmetros extraídos das próprias plantas. Parâmetros como o teor de água no solo junto ás raízes, concentração de nitratos e de poluentes, propriedades térmicas, e o fluxo de água/nutrientes no solo são algumas das grandezas que podem ser obtidas por uma sonda multi-funcional com comunicações sem fios. Os sensores baseados no método do pulso de calor diferem de outros instrumentos no facto de poderem medir simultaneamente e automaticamente em várias situações o teor de ¶agua no solo, propriedades térmicas e a condutividade eléctrica do solo. Actualmente uma variada gama de sensores de humidade do solo, no geral, apresentam várias limitações nomeadamente, a dependência com o tipo de solo e a aquisição de dados com cablagem, a imprecisão, o alto custo, entre outras, que restringem a sua aplicação a sistemas de gestão de processos agrícolas. Neste trabalho foi desenvolvido e implementado uma sonda multi-funcional, baseada no método do pulso de calor, de medição simultânea do teor de água, propriedades térmicas e condutividade eléctrica do solo, constituída por circuitos de processamento de sinal, um módulo que incorpora um micro controlador e recursos de comunicação sem fios com protocolo ZigBee e alimentada por bateria e painel solar, com o objectivo de obter, tanto quanto possível, um sensor de baixo custo, auto-suficiente, preciso e fiável. Os dados obtidos são enviados para uma estação de controlo através de uma ligação por rádio-frequência de baixa potência.
The modern management systems of agricultural processes require the use of an increasing number of sensors and more specifically for estimating crop development. The traditional instrumentation, based on discrete solutions with wiring, is not the most appropriate due to agricultural structures, over all, the geographic areas that may be involved. Moreover, the techniques of control based on the physiological response of plants require the monitoring of parameters extracted from the plant. Parameters such as soil water content near the roots, concentrations of nitrates and pollutants, thermal properties, and the flow of water/nutrients in the soil, are some of the quantities that can be obtained by a multi-functional probe with wireless communications. The sensors based on the heat-pulse method differs from other tools that they can simultaneously measure in several situations and automatically the soil water content, electrical conductivity and soil thermal properties. Currently a wide range of sensors, soil moisture, in general, have several limitations in particular, the dependency on the soil type and the acquisition of data with wiring, the imprecision, the high cost, among others, which restrict its application to systems management of agricultural processes. This work was developed and implemented a multi-functional probe, based on the heat-pulse method for simultaneous measurement of soil water content, electrical conductivity and soil thermal properties, constituted by signal-processing circuits, a module that incorporates a microcontroller and resources for wireless communication with ZigBee protocol and powered by battery and solar panel, with the objective to get, as much as possible, a low cost sensor, self-suficient, accurate and reliable. The data obtained are sent to a station for monitoring and storage via a link by radio-frequency low power.
Description: Dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
URI: http://hdl.handle.net/10348/240
Document Type: Master Thesis
Appears in Collections:OLD - Dissertações de Mestrado

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