PROTÓTIPO ELETRÔNICO PARA DETERMINAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO
LONGITUDINAL DE SEMENTES
Maikom André Pasqualotto da Silva (PIBIC/CNPq-UEPG), Fernando Moreira
Suyama (PIBIC/Araucária - UEPG), Rosane Falate (Orientadora),
e-mail: [email protected].
Universidade Estadual de Ponta Grossa/Departamento de Informática
Ponta Grossa, PR.
1.00.00.00-3 Ciências Exatas e da Terra
1.03.04.02-9 Arquitetura de Sistemas de Computação
Palavras-chave: Distribuição de sementes, eletrônica aplicada, automação
na agricultura.
Resumo
Durante o processo de plantio de uma dada cultura, sabe-se que o
espaçamento longitudinal adequado entre as sementes, determinado pelo
disco dosador utilizado durante o plantio da cultura, é de caráter
fundamental para a otimização do plantio. Esse trabalho mostra uma
solução automatizada inicial para esse problema. Para isso, foi desenvolvido
um circuito elétrico para tratar o sinal do sensor de sementes, um sensor
fotoelétrico, e ainda um software, a ser embarcado em um PIC 16F628A,
que realiza a contagem de tempo transcorrido e que interpreta o estado do
sensor, realizando a transferência deste tempo pela porta serial para a
análise estatística.
Introdução
A obtenção de espaçamentos adequados entre as sementes durante o
plantio é de grande importância para o bom aproveitamento do plantio de
uma dada cultura, pois quanto maior a quantidade de espaçamentos
adequados, melhores serão os resultados durante a colheita (KURACHI,
2005). Esse espaçamento será caracterizado pelo disco perfurado utilizado
durante o processo de plantio. Caracteriza-se um melhor disco para uma
determinada cultura de acordo com a quantidade de espaçamentos
adequados (entre 0,5 e 1,5 vezes o espaçamento médio esperado) que o
mesmo gera durante o processo de análise da distribuição longitudinal de
sementes. Além dos espaçamentos adequados o disco dosador pode gerar
ainda espaçamentos falhos (acima de 1,5 vezes) e duplos (abaixo de 0,5
vezes) (WIECHETECK, 2005).
Atualmente o processo de análise da distribuição longitudinal de
sementes gerado pelo disco é realizado manualmente. Isso é, uma pessoa é
responsável por contar a quantidade de espaçamentos falhos e duplos
gerados por um dado disco em um ambiente de simulação composto por
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uma esteira com velocidade de aproximadamente 5 Km/h. Como esse
processo de contagem é feito de forma manual e exige concentração, ele
está sujeito a falhas. Considerando esse fato, foi iniciado um projeto no
Departamento de Informática da Universidade Estadual de Ponta Grossa
(Deinfo/UEPG) que tem como objetivo buscar soluções automatizadas para
o problema (WIECHETECK, 2005), (OLIVEIRA, 2007), (DIAS e FALATE,
2008), (SILVA, 2009) e (VARGAS, 2009). O trabalho de Wiecheteck e sua
equipe (2005) foram voltados para análise de imagens. Os trabalhos de
Oliveira e sua equipe (2007) e de Dias e Falate (2008) usaram soluções
comerciais para a detecção da semente, medida da distância e comunicação
com computador pessoal. Buscando retirar soluções comerciais do protótipo
final, os próximos dois trabalhos, (SILVA, 2009) e (VARGAS, 2009),
mantiveram somente o kit comercial para a parte microcontrolada do projeto.
Este trabalho é a continuação dos trabalhos anteriores e apresenta os
primeiros resultados obtidos da substituição completa de soluções
comerciais ou kits comerciais para a detecção da semente por meio de
elementos eletrônicos discretos e adquiridos isoladamente no mercado.
Materiais e métodos
Após alguns testes no sistema desenvolvido nos trabalhos anteriores
(SILVA, 2009) e (VARGAS, 2009), começou-se a analisar o que era
necessário para substituir o kit comercial microcontrolado, tanto em termos
de componentes como em termos de programas compatíveis ao
microcontrolador escolhido. Em substituição ao microcontrolador 8051 foi
escolhido o microcontrolador 16F628A, da família PIC. A escolha desse
componente é que seu gravador pode ser fabricado em laboratório (foi
escolhido o JDM2) e o compilador para a construção do programa também é
disponível, mas por tempo limitado, o Complilador CCS C, da CCS Info.
Reunidos os componentes para se trabalhar com o microcontrolador,
passou-se a selecionar os elementos externos a ele. Foram mantidos dos
trabalhos anteriores (SILVA, 2009) e (VARGAS, 2009): o sensor de
sementes, um sensor fotoelétrico F18D-100-DNC da METALTEX; o
amplificador operacional para o condicionamento de sinal do sensor, o
TL074 e uma esteira (com propriedades similares as do solo - (OLIVEIRA,
2007)). O que foi adicionado ao sistema, e que também possuía no kit
comercial, foi um display LCD alfanumérico, para a visualização da resposta
do microcontrolador.
Resultados e Discussão
A figura 1 mostra o circuito desenvolvido para se trabalhar com o sensor
fotoelétrico e o microcontrolador PIC 16F628A. O primeiro estágio do circuito
tem a finalidade de fazer com que o sinal de saída do sensor possa ser lido
em relação ao terra do circuito do PIC, isso se fez necessário pois o sensor
e o PIC possuem alimentações distintas. No entanto, ao obter esse sinal, ele
não era suficiente para excitar a porta do microcontrolador. Por isso foi
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necessário o segundo estágio, composto de um amplificador operacional na
configuração de comparador de tensão, para garantir que o sinal que era
entregue ao 16F628A fosse reconhecido como zero lógico ou um lógico,
dependendo da situação, presença ou não de semente.
Figura 1– Circuito elaborado para a utilização do sensor fotoelétrico no protótipo.
A figura 2 mostra o resultado da substituição do kit comercial
microcontrolado por componentes discretos, em ambiente de simulação,
com o software em linguagem C desenvolvido e que vai ser embarcado no
PIC 16F628A.
Figura 2– Esquema elétrico do sistema de detecção de sementes sem soluções comerciais.
O programa realiza a contagem do tempo e quando recebe uma
interrupção (correspondente a detecção de semente pelo sensor) salva o
tempo contado e envia o mesmo pela porta serial, sempre mostrando a
contagem do tempo em um display LCD alfanumérico. Detalhes da interface
serial e da interface com o display LCD estão em (SUYAMA, 2010).
Conclusões
O sistema desenvolvido por Oliveira e Pinto (2007) possuía o sensor (sensor
óptico e unidade controladora do kit LEGO MINDSTORMS 9793) e a
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unidade central (microcontrolador 8051 BIT9) como soluções comerciais.
Silva e sua equipe (2009) e Vargas e sua equipe (2009) removeram desse
protótipo o sensor do kit LEGO pelo sensor fotoelétrico F18D-100-DNC. Este
trabalho, buscando uma maior independência das soluções comerciais,
retirou o sistema com o microcontrolador 8051 da BIT9 pela substituição do
mesmo pelo PIC 16F628A. Para isso foi desenvolvido o circuito de
adaptação do sensor fotoelétrico e também o software a ser embarcado no
referido PIC. O software desenvolvido foi testado apenas em ambiente de
simulação e é necessária ainda a realização de testes no ambiente real para
que seja possível a análise da confiabilidade do sistema aqui proposto.
Agradecimentos
Este trabalho foi parcialmente financiado pelo Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico e Tecnológico.
Referências
Dias, J. F.; Falate, R. Sistema eletrônico para a determinação da distribuição
longitudinal de sementes. In Anais do XVII EAIC – Encontro Anual de
Iniciação Científica, Foz do Iguaçu, 2008.
Kurachi, S. A. H.; Costall, J. A. de S.; Bernardil, J. A.; Coelhol, J. L. D.; Da
Silveira, G. M. Avaliação tecnológica de semeadoras e/ou adubadoras:
tratamento de dados de ensaio e regularidade de distribuição longitudinal de
sementes. Bragantia 1989, 48, 249.
Oliveira, R. C.; Pinto, T. P. S. Análise de distribuição de sementes por meio
da utilização de sensores. Trabalho de Conclusão de Curso. (Graduação em
Engenharia de Computação), Universidade Estadual de Ponta Grossa, 2007.
Rocha, F.E. de C.; Cunha, J. P. A. da; Franz, C. A. B.; Folle, S. M. Avaliação
de três mecanismos de distribuição de sementes. Pesquisa Agropecuária
Brasileira 1998, 33, 331.
Silva, M. A. P.; Falate, R. Sistema eletrônico para a determinação da
distribuição longitudinal de sementes: Seleção de sensor. In Anais do XVIII
EAIC - Encontro Anual de Iniciação Científica, Londrina, 2009.
Suyama, F. M.; Silva, M. A. P.; Falate, R. Implementação de sistemas
eletrônicos auxiliares para sensores. In Anais do XIX EAIC - Encontro Anual
de Iniciação Científica, Guarapuava, 2010.
Vargas, M. F.; Falate, R. Sistema eletrônico para determinação da
distribuição longitudinal de sementes: construção eletrônica. In Anais do
XVIII EAIC - Encontro Anual de Iniciação Científica, Londrina, 2009.
Wiecheteck, L.; Inoue, R. Automação de um dispositivo de análise de
distribuição de sementes. Trabalho de Conclusão de Curso. (Graduação em
Engenharia de Computação), Universidade Estadual de Ponta Grossa, 2005.
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