Desenvolvimento de um medidor portátil de umidade de grãos de soja

Sbardeloto, Eduardo Sachet

Desenvolvimento de um medidor portátil de umidade de grãos de soja

Arquivos

Eduardo Sachet Sbardeloto.pdf (34.04 MB)

Autores

Sbardeloto, Eduardo Sachet

Orientadores

Baratieri, Cássio Luciano

Data

2024

Resumo

A soja é cultivada no Brasil há mais de cem anos e, atualmente, o país é o maior produtor mundial do grão. Portanto, é indispensável a utilização de tecnologias voltadas à agricultura, a fim de garantir o alto padrão dos produtos destinados ao mercado. A determinação do teor de umidade dos grãos é de grande relevância no setor agrícola, visto que esse parâmetro é fundamental para definir a qualidade do produto. Na colheita, é importante o conhecimento sobre o teor de água contido nas sementes, buscando reduzir as perdas ocasionadas pela colheitadeira. Na armazenagem, é recomendável que os grãos apresentem um teor de umidade de até 13%, evitando a contaminação por fungos, bactérias e insetos. No ato da comercialização, o armazém aplica descontos que podem chegar a 2% para cada ponto de umidade que exceda 14%. Tendo em vista a importância deste monitoramento, este trabalho propõe o estudo e o desenvolvimento de um medidor portátil e de baixo custo para determinar o teor de umidade em grãos de soja de forma prática e rápida. No protótipo desenvolvido, o microcontrolador realiza a leitura da frequência de operação do sensor, convertendo-a em um valor percentual de umidade, que é exibido ao usuário em um display. O sensor é constituído por um capacitor de placas paralelas, local onde a amostra é depositada para a análise. O circuito oscilador é composto por um CI NE555P configurado no modo astável, responsável por gerar uma onda quadrada conforme o comportamento do capacitor sensor. A placa de desenvolvimento ESP32 Dev Kit V1 foi utilizada para receber o código da programação, elaborado em linguagem C++. A calibração do protótipo foi realizada através da determinação da umidade de seis amostras de soja pelo método da estufa a 105 °C. A partir dos resultados obtidos, foi elaborada uma reta de regressão linear relacionando os percentuais de umidade encontrados com a frequência média obtida pelo capacitor sensor em três medições de cada amostra. A equação da reta foi inserida na programação do microcontrolador a fim de fazer com que a frequência lida seja convertida em percentual de umidade. Para realizar a aferição do protótipo, efetuaram-se ensaios de medição do teor de umidade em amostras de soja contendo diferentes teores de água. Os resultados dos ensaios foram comparados aos resultados de um equipamento de referência. Diante disso, concluiu-se que o protótipo desenvolvido apresentou um funcionamento confiável e preciso em amostras com teores de umidade entre 10,8% e 21,2%, porém não mostrou um bom desempenho em grãos com cerca de 30% de umidade.

Abstract/Resumen

Soybeans have been cultivated in Brazil for over a hundred years and the country is currently the world's largest producer of the grain. Therefore, it is essential to use technologies aimed at agriculture in order to ensure the high standard of products destined for the market. Determining the moisture content of grains is of great importance in the agricultural sector, since this parameter is essential to define the quality of the product. During harvesting, it is important to know the moisture content contained in the seeds, in order to reduce losses caused by the harvester. During storage, it is recommended that the grains have a moisture content of up to 13%, to avoid contamination by fungi, bacteria and insects. At the time of sale, the warehouse applies discounts that can reach 2% for each moisture point that exceeds 14%. Given the importance of this monitoring, this work proposes the study and development of a portable and low-cost meter to determine the moisture content of soybeans in a practical and fast way. In the prototype developed, the microcontroller reads the sensor's operating frequency, converting it into a moisture percentage value, which is displayed to the user on a display. The sensor consists of a parallel plate capacitor, where the sample is deposited for analysis. The oscillator circuit consists of an NE555P IC configured in astable mode, responsible for generating a square wave according to the behavior of the sensor capacitor. The ESP32 Dev Kit V1 development board was used to receive the programming code, written in C++ language. The prototype was calibrated by determining the moisture content of six soybean samples using the oven method at 105 °C. Based on the results obtained, a linear regression line was created relating the moisture percentages found to the average frequency obtained by the sensor capacitor in three measurements of each sample. The equation of the line was inserted into the microcontroller programming in order to convert the read frequency into moisture percentage. To calibrate the prototype, tests were performed to measure the moisture content of soybean samples containing different water contents. The test results were compared to those of a reference equipment. Therefore, it was concluded that the prototype developed presented reliable and accurate operation in samples with moisture content between 10.8% and 21.2%, but did not show good performance in grains with approximately 30% moisture content.