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Title in Portuguese: Desenvolvimento de uma sonda resistiva para o monitoramento da condutividade elétrica de soluções nutritivas em hidroponia
Title: Development of a resistive probe for the monitoring of the electrical conductivity of nutrient solutions in hydroponics
Author: Sá, Klênio Bezerra de
Advisor(s): Teixeira, Adunias dos Santos
Co-advisor(s): Canafístula, Francisco José Firmino
Keywords: Agricultura de precisão.
NFT
Ponte de Wheatstone
Amplificador operacional
Issue Date: 2017
Citation: SÁ, Klênio Bezerra de. Desenvolvimento de uma sonda resistiva para o monitoramento da condutividade elétrica de soluções nutritivas em hidroponia. 2017. 75 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: A hidroponia é uma técnica agrícola que propicia vários benefícios aos produtores, tais como maior produtividade, menor ciclo produtivo, produção em entressafras e melhor controle do escalonamento da produção. Entretanto, para que se obtenham os melhores índices produtivos, deve-se fazer uso dos recursos disponíveis de maneira eficiente. Neste contexto, a automação surge como aliada na melhoria de processos nos mais diferentes aspectos e particularidades dessa atividade, como por exemplo, no controle de luz, de temperatura, de umidade do ar, de condutividade elétrica da solução nutritiva e do intervalo e da duração da oferta desta solução. Dentre tais aspectos, a condutividade elétrica desempenha papel fundamental no processo produtivo, uma vez que esse parâmetro é indicativo da concentração de sais na solução o que influencia a intensidade com que os nutrientes são assimilados pelas plantas, refletindo diretamente nas características do produto. O objetivo desta pesquisa foi o desenvolvimento e avaliação de um sensor resistivo para o monitoramento da condutividade elétrica (CE) da solução nutritiva. O sensor teve por base dois circuitos eletrônicos amplamente utilizados, a ponte de Wheatstone e o amplificador instrumental, os quais, nesse caso, são utilizados para medir a variação da resistência elétrica de uma solução nutritiva. Ambos os circuitos foram impressos em uma placa de circuitos eletrônicos na qual foram adicionados eletrodos de aço inoxidável, que fizeram interface entre a solução nutritiva e o circuito. O sensor foi parametrizado com um condutivímetro de mão com escala variável de 0 a 2000 μS/cm modelo CD-203. Os dados de CE foram monitorados durante a variação assistida de concentração de nutrientes constituintes. Uma análise de regressão foi realizada, gerando um modelo que apresentou um índice de correlação (R2) de 0,964, a 5% de probabilidade, o que caracteriza o modelo com um ótimo ajuste para a variável CE. Pode-se afirmar, portanto, que o sensor desenvolvido está apto a ser integrado a um sistema de monitoramento da solução nutritiva em um sistema.
Abstract: Hydroponics is an agricultural technique that provides several benefits to producers, such as higher productivity, lower production cycle, off-season production and better control of production scheduling. However, in order to obtain the best productive indexes, one should make use of the available resources efficiently. In this context, automation appears as an ally in the improvement of processes in the most different aspects and particularities of this activity, such as, for example, control of light, temperature, air humidity, electrical conductivity of the nutrient solution and interval and duration of this solution. Among these aspects, the electrical conductivity plays a fundamental role in the production process, since this parameter is indicative of the concentration of salts in the solution, which influences the intensity with which the nutrients are assimilated by the plants, directly reflecting the characteristics of the product. The objective of this research was the development and evaluation of a resistive sensor for monitoring the electrical conductivity (EC) of the nutrient solution. This project was based on two electronic circuits widely used for the most different purposes, the Wheatstone bridge and the instrumental amplifier, which, in this case, are used to measure the variation of the electrical resistance of a nutrient solution. Both circuits were printed on an electronic circuit board in which stainless steel electrodes were added, which interface between the nutrient solution and the circuit. The sensor was parameterized with a hand-held conductivity meter with variable scale from 0 to 2000 μS/cm model CD-203. EC data were monitored during the assisted variation of constituent nutrient concentration. A regression analysis was performed, generating a model that presented a correlation index (R2) of 0.964, at 5% probability, which characterizes the model with a best fit for the EC variable. It can be said, therefore, that the developed sensor is capable of being integrated into a monitoring system of the nutrient solution in a system.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/36489
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