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BÁRBARA CLARA BAPTISTA BITENCOURT 
 
 
Monitoramento e Controle de Estufas 
Hidropônicas 
 
 
 
 
 
Professor Orientador: Dr. Galdenoro Botura Jr. 
 
 
SOROCABA - SP 
2013 
BÁRBARA CLARA BAPTISTA BITENCOURT 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MONITORAMENTO E CONTROLE DE ESTUFAS 
HIDROPÔNICAS 
 
 
 
Trabalho de Graduação apresentado à 
Universidade Estadual Paulista “Júlio de 
Mesquita Filho” para obtenção do grau de 
Engenheira de Controle e Automação 
 
Orientador: Prof.Dr.Galdenoro Botura Jr. 
 
 
 
SOROCABA – SP 
2013 
DEDICATÓRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aos meus pais, irmãos e familiares por todo investimento, amor e por 
acreditarem nos meus objetivos. Ao Leandro pela paciência e apoio 
durante toda a graduação. 
AGRADECIMENTOS 
 
A Deus pelo dom da vida, por me dar saúde e sempre me guiar no caminho do bem. 
Aos meus pais, Jairo e Jucinéia, por toda dedicação em me proporcionar a melhor 
educação, estrutura e me apoiar em todas as minhas decisões, buscando sempre a minha 
felicidade. 
Aos meus irmãos Rodrigo, Cassius e Francisco por estarem sempre ao meu lado e pelos 
bons conselhos sempre que precisei. 
Aos meus sobrinhos Felipe, Rafael e Leonardo que me incentivaram, mesmo que 
inconscientemente, a ser sempre melhor e ser exemplo em suas vidas. 
Ao Leandro, por todo amor, dedicação e paciência em todo o período de minha 
graduação. 
À Vanessa, pela amizade e amor visível em suas atitudes. 
Aos restantes dos familiares e amigos não citados, mas que se fazem presentes em 
minha vida. 
Ao Professor Galdenoro Botura Junior, por todo apoio acadêmico e dedicação de seu 
tempo ao orientar-me. 
Ao Sérgio Pereira e ao Professor Hildo Guillardi Júnior pela atenção dedicada e ajuda 
nas questões técnicas do projeto. 
À Sra.Monica Dafferner, pelas informações fornecidas. 
 
 
RESUMO 
 
Este projeto tem como objetivo desenvolver um protótipo de um sistema de 
monitoramento e controle de importantes variáveis envolvidas no o cultivo por 
hidroponia, como iluminação, temperatura, umidade, vazão da água e seus nutrientes e 
controle da entrada de agentes externos ao sistema visando melhores condições de 
cultivo e proporcionando a produção de hortaliças fora de seu período normal de 
crescimento de maneira adequada e com o menor custo possível. Tais parâmetros são 
controlados via o acionamento de mecanismos de iluminação artificial, ventilação 
forçada, além de técnicas de irrigação e aspersão de água. Um sistema supervisório e de 
aquisição de dados foi desenvolvido utilizando o Software LabView, que adquire em 
tempo real o estado das variáveis através de sensores inseridos na estufa os quais 
enviam seus sinais elétricos para a placa de aquisição de dados. Através de uma 
interface homem-máquina é possível ter acesso à análise e ao acionamento automático 
dos mecanismos correspondentes a cada variável, sem a necessidade de uma pessoa 
monitorá-las e ter de exercer o controle manualmente e periodicamente. O 
processamento das informações recebidas da placa ocorre através dos modelos 
desenvolvidos especialmente para isto, por meio de um programa de instrumentação 
virtual. A manipulação das variáveis de entrada e determinação das variáveis de saída se 
dão através de Inteligência Artificial com o uso da Lógica Fuzzy para que permaneçam 
sempre próximas dos valores ideais. Apesar de o sistema visar o controle automático, 
caso se faça necessário, ele pode ser controlado manualmente pelo usuário. O sistema 
possibilitará que o usuário tenha um controle mais eficaz de toda a estufa de maneira 
simples e objetiva. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Estufa. Controle. Sensor. Atuador. 
 
ASTRACT 
 
This project intends to develop a monitoring and control system prototype of important 
variables in an ideal hydroponic culture, as lighting, temperature, humidity, water flow 
and its nutrients and to control the entry of external agents in the system, looking for 
better conditions in the culture and providing a culture of vegetables out of its regular 
growth period with the lowest cost as possible. These parameters are controlled by the 
activation of arrangements of artificial lighting, forced ventilation, besides watering 
techniques and water spray. A system for supervision and data acquisition was 
developed using the Software LabView, which acquires in real time the status of the 
variables by using sensors inserted into the greenhouse which send their electrical sign 
to the data acquisition board. Through a Human-Machine interface is possible to access 
the analysis and the automatic activation of mechanisms corresponding to each variable, 
without the necessity of a person monitoring the variables manually and regularly. The 
information processing received from the board occurs by models, developed specially 
for this, using a program of Virtual Instrumentation. The variables manipulation of the 
input and the determination of output variables are made by Artificial Intelligence with 
Fuzzy Logical to maintain the ideal values. In spite of the system purpose to an 
automatic control, if necessary, it can be controlled manually by the user. The system 
provides for the user a more effective control of all the internal greenhouse system in a 
simpler and objective way. 
 
KEY-WORDS: Greenhouse. Control.Sensor.Actuator. 
 
 SUMÁRIO 
 
1 APRESENTAÇÃO .............................................................................................................. 1 
2 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 3 
2.1 PROPOSTA ...................................................................................................................... 4 
2.2 JUSTIFICATIVA .............................................................................................................. 4 
2.3 ESPECIFICAÇÃO ............................................................................................................ 5 
2.3.1 Sensor de Temperatura LM35 ................................................................................... 7 
2.3.2 Sensor de Umidade HS -1100/1101 ............................................................................ 8 
2.3.3 Fotoresistor LDR ......................................................................................................... 9 
2.3.4 Placa de Aquisição NI USB-6009 ............................................................................. 10 
2.3.5 Ventoinha ................................................................................................................... 11 
2.3.6 Sistema Controlador de Vazão ................................................................................. 11 
3 CONCEITOS UTILIZADOS NO PROJETO ................................................................ 14 
3.1 ESTUFA HIDROPONICA ............................................................................................. 14 
3.2 LÓGICA DIFUSA OU LÓGICA FUZZY ...................................................................... 15 
3.3 SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS ..................................................................... 22 
4 PROJETO DO CONTROLADOR .................................................................................. 24 
4.1 METODOLOGIA ........................................................................................................... 24 
4.2 DESENVOLVIMENTO DA INTERFACE GRÁFICA HOMEM-MÁQUINA ............ 26 
4.3 ELABORAÇÃO DA PROGRAMAÇÃO FUZZY ......................................................... 27 
4.4 CIRCUITO DRIVER PWM ............................................................................................ 28 
4.5 CONTROLE DE LUMINOSIDADE .............................................................................. 29 
4.6 CONTROLE DE TEMPERATURA E UMIDADE .......................................................31 
4.7 CONTROLE DE NÍVEL DE VAZÃO DA SOLUÇÃO ................................................ 35 
4.8 ESPECIFICAÇÃO DAS PORTAS DA PLACA USB-6009 .......................................... 39 
4.9 BLOCO DE AQUISIÇÃO DAQ ASSISTANT EXPRESS VI ....................................... 41 
5 DISCUSSÃO DE RESULTADOS E CONCLUSÃO .................................................... 42 
5.1 CONTROLE DE LUMINOSIDADE .............................................................................. 47 
5.2 CONTROLE DE TEMPERATURA E UMIDADE ....................................................... 50 
5.3 CONTROLE DE VAZÃO DA BOMDA D’ÁGUA ....................................................... 52 
5.4 CIRCUITO PWM ........................................................................................................... 57 
5.5 INTERFERÊNCIAS NO DRIVER DE POTÊNCIA ...................................................... 59 
5.6 LIMITAÇÕES DA PLACA USB-6009 .......................................................................... 59 
5.7 PROPOSTAS DE TRABALHOS ........................................................................................ 60 
1 
 
1 APRESENTAÇÃO 
O cultivo em áreas cobertas e fechadas vem sendo cada vez mais aplicado em 
relação às plantações em áreas abertas. Isso se dá devido ao fato de que, em áreas não 
protegidas, as plantações estão sujeitas às constantes mudanças climáticas que podem 
prejudicar em grande escala os produtos cultivados tornando maior o tempo de cultivo. 
Com isso, o objetivo de se utilizar estufas em cultivos é controlar uma série de 
fatores ambientais que contribuem para o bom cultivo nestas estufas, além de tentar 
organizar da melhor maneira possível uma determinada plantação num menor espaço 
com relação às culturas abertas. Pode-se também ter maior controle sobre as pragas e 
doenças caso o cultivo e seu controle sejam feitos adequadamente, além de se ter uma 
visível economia de energia gasta em todo o sistema. 
Este projeto tem como objetivo desenvolver um protótipo de sistema de 
monitoramento e controle das variáveis envolvidas no cultivo por hidroponia através de 
Inteligência Artificial com Lógica Fuzzy. As variáveis escolhidas a serem controladas 
são: temperatura interna na estufa, umidade do ar, iluminação e nível de água dos canais 
de cultivo. Adicionalmente, aplica-se apenas virtualmente a simulação de detecção de 
presença de seres externos ao sistema e o controle de abertura e fechamento de portas 
através da inserção de senha. 
Desenvolve-se, também, a interface gráfica do usuário com o sistema de 
monitoramento bem como a aplicação da Lógica Fuzzy utilizando o Software LabView. 
Os sinais aquisitados na estufa serão enviados à placa de aquisição de dados USB-6009 
da National Instruments e processados no programa LabView para a realização do 
controle. 
Após a análise e processamento dos dados, os sinais de controle são enviados 
novamente à placa USB-6009, a qual disponibiliza estes sinais analógicos/digitais, aos 
atuadores do sistema, efetuando assim o controle efetivo das principais variáveis no 
cultivo por hidroponia. Neste caso, os atuadores são ventoinha para simular os 
ventiladores, abertura e fechamento de válvulas de controle de vazão e lâmpadas. 
Todo o projeto se baseou no cultivo de hortaliças simples, as quais não requerem 
ambientes especiais e seu cultivo já pode ser encontrado em cidades da região de 
Sorocaba, como alface, espinafre, rucula, etc. 
2 
 
Após o desenvolvimento do projeto, obteve-se um controlador inteligente para 
estufas hidropônicas, o qual controla automaticamente e de maneira objetiva todo o 
ambiente através da Lógica Fuzzy, propiciando condições adequadas para o cultivo por 
hidroponia. Este controlador, proporciona uma considerável redução nos gastos 
excessivos em energia elétrica, perda e gasto exagerado de água e nutrientes além da 
redução da necessidade de mão-de-obra presente o dia todo no ambiente. 
 
 
 
3 
 
2 INTRODUÇÃO 
A exigência do mercado consumidor por produtos de maior qualidade, 
durabilidade, melhor aspecto e baixo custo teve como conseqüência a exigência de 
aplicações de novas tecnologias por seus produtores e melhorias do cultivo através de 
estufas. 
A automação em cultivos de hortaliças é um grande avanço e está cada vez mais 
difusa em cultivos de grande e médio porte. Os produtores atuais buscam a automação e 
seus avanços a fim de obter produtos de alta qualidade, com baixo custo e maior lucro, 
reduzindo assim seus gastos e perdas. A redução de custo a longo prazo e a necessidade 
reduzida de mão de obra também é um grande atrativo desta nova tecnologia. 
Uma das tecnologias utilizadas é o cultivo através da hidroponia. 
Segundo Costa, s.d., a hidroponia, que é um meio de cultivo protegido e 
fechado,vem sendo cada vez mais utilizada como meio de cultivo de hortaliças, para 
que as mesmas recebam por meio de solução aquosa todos os nutrientes indispensáveis 
ao seu crescimento. 
Conforme entrevista feita com a especialista Mônica Dafferner, proprietária de 
estufas hidropônicas na cidade de Araçoiaba da Serra – SP, o cultivo por hidroponia 
vem sendo cada vez mais difundido pelo mundo, porém no Brasil ainda há uma certa 
relutância por parte dos consumidores, devido ao fato de os produtos cultivados por 
hidroponia serem de custo maior do que os cultivados em terra. Com isso, é necessária a 
conscientização da população para a importância nutricional das hortaliças cultivadas 
por meio da hidroponia, pois este tipo de cultivo é livre de agrotóxico e de pragas 
existentes em cultivos tradicionais. 
 
4 
 
2.1 PROPOSTA 
A proposta deste projeto é desenvolver um sistema de monitoramento e controle 
das variáveis que atuam diretamente no cultivo de hortaliças em estufas hidropônicas. 
Este controle deverá ocorrer através da aquisição em tempo real do estado das 
variáveis controladas do sistema pelo uso de sensores, de suas análises e processamento 
de seus valores através da Lógica Fuzzy contida no Software LabView, o qual também 
conterá a interface gráfica do usuário com o sistema. Por fim, os sinais de controle 
deverão ser enviados aos atuadores do sistema em questão, buscando de forma eficaz e 
relativamente simples controlar e manter as melhores condições possíveis de cultivo em 
ambiente interno de uma estufa hidropônica. 
2.2 JUSTIFICATIVA 
Segundo Fritzen (2007) a hidroponia é importante para diminuir a utilização do 
solo para o cultivo de hortaliças e conseqüentemente a degradação do mesmo, pois ela 
somente utiliza uma solução aquosa com os nutrientes necessários para as hortaliças. 
Com isso não há a necessidade de utilização de agrotóxicos, pois a presença de pragas é 
praticamente nula. Assim, a hidroponia vem crescendo por todo o mundo. 
Conforme explica Mônica Darfferner, o cultivo por hidroponia ainda é pouco 
conhecido pelos brasileiros. As pessoas ainda preferem pagar mais barato por produtos 
com agrotóxicos e contaminados a pagar um preço maior por produtos saudáveis, livres 
de agrotóxicos e que tem duração maior antes do consumo. Os investimentos neste tipo 
de cultivo ainda são mais caros, porém o custo benefício é consideravelmente maior. 
Esta especialista ressalta que o cultivo por hidroponia é mais simples e mais limpo 
do que o cultivo em terra, fornecendo produtos mais saudáveis e duradouros. As estufas 
hidropônicas, assim como as estufas tradicionais, devem ser diariamente monitoradas 
para que a temperatura interna não seja alta o suficiente para danificar as plantas ou 
baixa o suficiente para impedir a sua germinação. A concentração de nutrientes na 
solução aquosa também deve ser monitorada para que a planta não receba mais sais do 
que o necessário ou não receba nutrientes suficientes para seu desenvolvimento. Do 
mesmo modo, o volume da solução aquosa nos canais e a velocidade em que esta 
5 
 
solução é fornecidaaos canais deve ser controlada para que não danifique as raízes das 
hortaliças cultivadas. 
Segundo Pinto,et.al., o investimento no emprego de novas tecnologias como 
automação e controle de variáveis deste sistema para aumentar a qualidade dos produtos 
bem como o gasto com mão de obra, se torna cada vez mais necessário devido ao 
aumento do nível de exigência vindo dos consumidores de hortaliças. 
Por outro lado, a ciência também vem ao longo dos anos se voltando para a 
criação de máquinas capazes de “pensar” como um humano, tomando decisões e 
atuando de maneira cada vez mais próximas ao homem. Isto é a chamada Inteligência 
Artificial, a qual reúne muitos ramos da ciência e exige que a máquina desenvolvida 
tenha conhecimento em diversas áreas para que se aproxime o melhor possível da 
perfeição. Porém para a aplicação da Inteligência Artificial, também é necessária uma 
programação destas máquinas, e uma delas é a Lógica Fuzzy ou Lógica Difusa. 
A necessidade de novas tecnologias aplicadas ao cultivo de hidroponia fazendo 
com que as tomadas de decisão de controle sejam próximas ao conhecimento humano e 
o constante crescimento e aplicação de Lógica Fuzzy em programação de sistemas de 
monitoramento e controle por Inteligência Artificial, foram cruciais para a escolha do 
desenvolvimento deste projeto. 
2.3 ESPECIFICAÇÃO 
O sistema de controle que será desenvolvido é composto basicamente por 
sensores, placa de aquisição de dados, computador e atuadores, conforme mostra o 
diagrama de blocos da Figura 1. 
 
Figura 1 – Diagrama de blocos do sistema 
6 
 
Como pode ser observado pelo fluxo indicado, os sensores, localizados no sistema 
físico da estufa, enviam os sinais elétricos que representam o estado das variáveis 
medidas à placa de aquisição de dados. Esta por sua vez, converte estes sinais elétricos 
em sinais digitais e os envia para o computador, o qual, através do software LabView 
processa estes sinais e,através da Lógica Fuzzy, envia os sinais de controle novamente à 
placa de aquisição para convertê-los em sinais elétricos que serão disponibilizados ao 
sistema. 
As variáveis a serem controladas no sistema de cultivo por hidroponia apontadas 
neste projeto são: 
1. Temperatura 
2. Umidade 
3. Iluminação 
4. Volume nos canais d’água 
Adicionalmente, desenvolve-se, via interface gráfica, a simulação da detecção de 
presença de agentes externos ao sistema, onde através da solicitação de entrada de uma 
chave de segurança indica a abertura da porta presente na estufa. Caso contrário um 
alarme é acionado, indicado por uma luz vermelha na interface gráfica. 
Toda programação elaborada para o controle de um sistema em Lógica Fuzzy se 
baseia em seu estado ótimo e não em um set-point, ou seja, em um estado considerado 
ideal dentro de um range de valores, não em um único valor determinado previamente 
ou inicializado pelo usuário. 
Os controles de temperatura e umidade estão diretamente relacionados, pois a 
umidade relativa do ar pode ser alterada com o aumento de temperatura do ambiente. 
Os valores de umidade relativa do ar no interior do ambiente protegido são 
muito variáveis, e estão intimamente relacionados à temperatura, numa mesma relação 
inversa entre ambos. Durante o dia com o aumento da temperatura a umidade relativa 
diminui no interior do ambiente, já durante a noite a umidade relativa aumenta, 
chegando até 100%. [Shuck et al, s.d.] 
“[...]temperaturas muito acima ou abaixo das faixas limites causam danos à 
planta, bem como uma diminuição na absorção dos nutrientes e, 
conseqüentemente, uma menor produção, com produtos de baixa qualidade, 
que serão vendidos, provavelmente, a preços mais baixos.” [Costa, s.d.] 
 
7 
 
A faixa de temperatura em que o sistema é capaz de controlar está entre 0 e 50°C, 
valores diferentes a estes poderão gerar comportamento não previsto para o sistema.A 
umidade do ar medida estará entre 0 e 100%, valores comumente utilizados em sistemas 
de controle meteorológicos. 
Em ambientes como estufas é muito difícil controlar o sistema para que ele se 
mantenha em um determinado valor de temperatura e umidade; ela sempre irá oscilar 
durante o tempo. Escolhe-se, neste caso, o estado ótimo da temperatura com valores 
entre 20° e 30°C e da umidade entre 40 e 60%, considerados aceitáveis para um bom 
cultivo por hidroponia. 
A iluminação medida dentro da estufa é fornecida também em porcentagem, ou 
seja, possui uma variação de 0 a 100% sempre buscando seu valor máximo. 
Já a altura do nível de água, que representa a solução aquosa utilizada nos cultivos 
hidropônicos, presente no pequeno reservatório atinge seu valor máximo a 6,50cm. O 
controle foi totalmente programado para manter este nível em seu estado ótimo entre 
40% a 60% do nível total, ou seja, entre 2,6cm a 3,9cm 
Para a medição das variáveis de iluminação, temperatura, umidade e nível nos 
canais, utilizar-se, no desenvolvimento do projeto, os sensores descritos a seguir. 
2.3.1 Sensor de Temperatura LM35 
Fabricado pela National Semiconductor, o sensor LM35(Figura 2) é um sensor de 
temperatura que, ao receber uma tensão de entrada de 4 a 20V, fornece uma tensão de 
saída relativa à temperatura do ambiente em que se encontra. Com isso, sua saída 
apresenta um sinal de 10mV para cada Grau Celsius de temperatura. Além disso o 
sensor tem um custo bem reduzido, podendo ser encontrado no mercado com o valor de 
R$2,30. Ele é de fácil utilização pois não se faz necessário o uso de trimming, 
calibração ou ajustes tornando a leitura de temperatura relativamente fácil. (Fonte: 
WEBTRONICO, 2013). 
 
Figura 2 – Sensor LM35. Fonte: WEBTRONICO 
8 
 
O LM35 possui uma precisão de 0,5°C (a 25 °C), faixa de operação de -55°C até 
150 ° C além de ser apropriado para aplicações remotas. Dentre as várias aplicações do 
LM35 pode-se destacar em Auto-claves, Estufas e Esterilizadores; Equipamentos 
Médicos e Hospitalares; Maquinas Industriais; proteção térmica de estabilizadores; 
dentre outros. (Fonte: ADD THERM) 
2.3.2 Sensor de Umidade HS -1100/1101 
Os Sensores de Umidade relativa HS1100 e HS1101 são fabricados pela Humirel. 
A diferença entre estes dois sensores está na abertura que ambos possuem. Enquanto 
que o HS1100 possui abertura em seu topo, o HS1101 possui abertura em sua lateral, 
como pode ser visto na Figura 3 a seguir. 
 
 
Figura 3 – Sensores de umidade HS1100 e HS1100. Fonte: SABER ELETRONICA 
 
Sua tensão de alimentação máxima é de 10 V. São de simples manuseio, estáveis 
e não necessitam de calibração para seu funcionamento. Pode-se encontrá-los em alta 
escala na automação de escritório, aparelhos domésticos e sistemas de controle de 
processo industrial. Seu funcionamento é simples e é dado por variações na tensão de 
seus terminais de acordo com a variação da umidade relativa, que se dá entre 1% a 99%. 
(Fonte: HUMIREL) 
 A Figura 4, mostra a variação de sua capacitância (pF) com relação à Umidade 
Relativa medida(%). Outras especificações técnicas podem ser encontradas em seu 
datasheet disponível no site da HUMIREL. 
9 
 
 
Figura 4 – Curva de resposta do HS1100/HS1101 com a umidade. Fonte: HUMIREL 
 
Já a Tabela 1 traz a variação da tensão no sensor em função da Umidade relativa 
medida. 
Tabela 1 – Variação da tensão no HS1100 conforme variação na umidade 
Umidade 
relativa (%) 
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 
Tensão (V) - 1.41 1.65 1.89 2.12 2.36 2.60 2.83 3.07 3.31 3.55 
 
2.3.3 Fotoresistor LDR 
O controle da iluminação escolhido para o sistema é feito através de um sensor 
Fotoresistor denominado LDR, indicado na Figura 5 abaixo. Ele possui vida útil elevada 
e um ótimo tempo de resposta. Seu custo é de aproximadamente R$3,50 , 
 
Figura 5 – Fotoresistor LDR. Fonte:TONI ELETRONICA 1 
10 
 
O LDR é um sensor resistivo pois se comporta como um resistor conforme há 
variação de luz incidente nele. É composto pelo semicondutorSulfeto de Cádmio que se 
encontra em sua superfície como um traçado onduloso. (Fonte: WITKOVSKI) 
Witcovaki menciona que esse material tem a propriedade de diminuir sua 
resistência à passagem da corrente elétrica conforme a intensidade de radiação 
eletromagnética do espectro visível que incide sobre ele . 
Ainda segundo o autor, o LDR é comumente aplicado na iluminação pública e em 
câmeras que medem o nível de luz no ambiente. 
2.3.4 Placa de Aquisição NI USB-6009 
Para a aquisição dos sinais adquiridos do sistema através dos sensores e envio 
destes dados ao computador e, conseqüentemente, ao LabView, bem como o caminho 
inverso, ou seja, o envio dos sinais vindos do software aos atuadores, utiliza-se a placa 
de aquisição de dados NI USB-6009, fabricada pela National Instruments. 
Trata-se de um dispositivo com conectividade Plug-and-play, de pequena 
dimensão e baixo custo, simples suficiente para aquisições rápidas de dados, mas 
versáteis o suficiente para aplicações em medições mais complexas. Utilizada em 
aquisição de dados para aplicações desde registro de dados, medições portáteis ou 
experimentos na área acadêmica. Com isso, ela pode ser utilizada tanto por estudantes 
ou em aplicações mais sofisticadas. A medição é feita através de tensões do sistema. 
(Fonte: NATIONAL INSTRUMENTS) 
Ela possui 8 entradas analógicas (14-bit, 48 kS/s), 2 saídas analógicas (12-bit, 150 
S/s), 12 I/O digitais e um contador de 32-bits.A tensão máxima em suas entradas 
analógicas é de 10V com precisão entre 37.5mV a 138mV. Já a tensão máxima em suas 
duas saídas analógicas é de 5V. (Fonte: NATIONAL INSTRUMENTS) 
Escolheu-se esta placa por ela ser compatível com o software LabView além de 
outros programas como LabWindows/CVI e Measurement Studio for Visual 
Studio.NET. 
Para utilizá-la foi necessária a instalação do driver NI-DAQmx para que haja a 
compatibilidade e a interface entre o computador e o sistema monitorado. 
11 
 
No caso de medições mais precisas, amostragem em tempos mais curtos ou 
aplicações muito mais avançadas, aconselha-se utilizar as placas de alta performance NI 
USB-6210 e USB-6211. (Fonte: NATIONAL INSTRUMENTS). 
O site da National Instruments possui todo o tipo de suporte para problemas 
utilizando as placas de aquisição, bem como a minimização das falhas na leitura e 
geração de sinais. 
A placa de aquisição de dados, segundo consta no site da National Instruments 
tem um custo de aproximadamente $385,00 incluindo os acessórios necessários para sua 
instalação. 
2.3.5 Ventoinha 
O atuador utilizado para o controle de temperatura foi a ventoinha, devido às suas 
dimensões pequenas e por ser acionada a partir de um sinal baixo em CC. 
Ela tem sua velocidade de rotação controlada por um sinal de tensão CC entre 0-
12V e 0,14A. 
Segundo Prado, 2011, “este dispositivo possui as características de um motor CC 
e tem a função de insuflar o ar frio no ambiente interno, a fim de se manter a 
temperatura num valor de referencia.” 
O controle da velocidade de rotação da ventoinha se dá através do sinal de saída 
enviado pelo sistema de controle, através da placa de aquisição, à porta de saída 
analógica da placa de aquisição. 
Para a ventoinha funcionar com 100% de seu ciclo, tem-se sua tensão máxima 
aplicada no mesmo. Do mesmo modo, para a ventoinha desligada, tem-se nula a tensão 
aplicada em seus terminais. 
2.3.6 Sistema Controlador de Vazão 
A hidroponia se diferencia dos cultivos tradicionais devido à imersão das 
hortaliças em canais d’água contendo solução aquosa nutritiva necessária para seu 
crescimento. Com isto, faz-se necessário o controle de nível da solução contida nestes 
canais através do controle da vazão das soluções nas entradas dos canais. 
12 
 
Portanto, para o desenvolvimento do protótipo de controle de vazão, utilizou-se 
um Sistema Controlador de Vazão já existente no Laboratório de Controle da UNESP – 
Sorocaba, conforme a Figura 6 a seguir. 
 
 
Figura 6 – Circuito Controlador de Vazão. 
 
Como pode-se observar, este circuito é composto por uma bomba de vazão a qual 
é acionada com uma tensão de alimentação CC que varia de 0 a 12V. A vazão e sua 
velocidade são controlados pela potência aplicada à bomba, portanto pela tensão 
aplicada à ela. 
Ao lado da bomba, encontram-se dois reservatórios sobrepostos, onde o inferior 
representa o reservatório que possui a solução aquosa a ser enviada ao sistema e o 
superior representa os canais de água que receberão esta solução. Entre os dois 
reservatórios há um orifício de passagem, para que a solução retorne ao reservatório 
inferior. No caso da estufa hidropônica, a solução retorna ao reservatório através de seu 
escoamento pelos canais, devido à pequena inclinação dos mesmos. 
O nível máximo de água existente no reservatório inferior é de 4,50cm, porém 
este nível não é atingido no reservatório superior devido à passagem de água existente 
entre os dois reservatório que faz com que a água escoe com uma vazão considerada 
contínua e permita somente um nível máximo de aproximadamente 4,00cm, 
independente do valor da vazão da bomba d’água. 
13 
 
O controle automático deste sistema é desenvolvido para se manter um nível de 
solução do reservatório superior entre 1,60cm e 2,40cm, ou seja, entre 40% e 60% do 
nível máximo que pode ser atingido (4,00cm). O controle através da programação Fuzzy 
desenvolvido pode ser modificado para que seja alterado o valor ideal do nível já que 
não existe set point neste modelo de programação, conforme será visto nos próximos 
capítulos. 
Como já informado anteriormente, a tensão aplicada na bomba varia entre 0 a 
12V, porém uma tensão maior que 5V implica em uma vazão muito alta, prejudicando 
as medições e envio de sinais contendo estas informações para o processamento do 
controle. Uma vazão da solução aquosa muito alta durante o cultivo por hidroponia 
pode causar danos às raízes das hortaliças caso ela seja elevada. Portanto, o valor 
máximo de 5V aplicado à bomba é o valor limite estipulado para uma vazão da solução 
que não cause estes danos. 
Inserido ao sistema, mais precisamente no reservatório superior, encontra-se um 
sensor de nível que deve ser alimentado com uma tensão CC de 24V. O mesmo pode 
enviar um sinal de controle também entre 0 a 24V, conforme o nível de água contido no 
reservatório. 
Como o reservatório não é preenchido totalmente devido ao orifício que provoca 
seu esvaziamento, mesmo que lentamente, a tensão de saída do sensor não ultrapassa o 
valor aproximado de 9,8V. 
 
 
 
14 
 
3 CONCEITOS UTILIZADOS NO PROJETO 
3.1 ESTUFA HIDROPONICA 
Segundo Fritzen,2007,oriunda dos radicais gregos hydro(água) e 
ponos(trabalho),a hidroponia é uma técnica de cultivo protegido em que, ao invés do 
cultivo dos vegetais em terra, o mesmo ocorre em canais de água, por onde passa uma 
solução aquosa contendo os nutrientes necessários para o cultivo destes vegetais. 
 
 
Figura 7 – Estufa Hidropônica. Fonte: CURSO DE HIDROPONIA 
 
“Esta técnica proporciona um bom desenvolvimento das plantas, bom 
estado fitossanitário, além das altas produtividades quando comparado ao 
sistema tradicional de cultivo no solo.” (COSTA s.d.) 
 
Silva et.al(1992)cita as diversas vantagens em se utilizar ambientes fechados para 
o cultivo de hortaliças, como em estufas. Dentre elas: maior proteção contra fenômenos 
climáticos, proteção do solo contra lixiviação, redução dos custos com fertilizantes e 
defensivos e o controle de pragas e doenças. 
Para Fritzen, 2007, dentre as vantagens do cultivo em estufas hidropônicas, 
destacam-se a menor necessidade de mão de obra, menor utilização de agrotóxicos e, 
conseqüentemente, produtos mais limpos e de melhor qualidade, alta produtividade e a 
não degradação do solo. 
Furlani et al(2009)., afirmam que “a hidroponia está se desenvolvendo 
rapidamente como meio de produção vegetal, principalmente de hortaliçassob cultivo 
protegido.”Os autores também relatam que devido ao desconhecimento nutricional e 
15 
 
manejo da solução nutritiva deste tipo de cultivo, no Brasil a hidroponia ainda não é 
bem desenvolvida, porém o brasileiro já está mais interessado em aplicá-la. 
Como pode-se observar na Figura 8, o ciclo de cultivo por hidroponia é simples. 
A solução nutritiva fica armazenada em um reservatório localizado abaixo do solo e este 
pode estar na área interna ou externa à estufa. A solução armazenada no reservatório é 
bombeada para os canais de cultivo, os quais possuem uma pequena inclinação para que 
a solução escoe até o seu final e, assim, seja encaminhada novamente ao reservatório, 
passando antes por um filtro para retirar as impurezas adquiridas ao longo do processo. 
 
Figura 8 – Modelo básico de uma estufa Hidropônica. Fonte: CURSO DE HIDROPONA 
3.2 LÓGICA DIFUSA OU LÓGICA FUZZY 
A Lógica Difusa ou Fuzzy foi desenvolvida por Lotfi A. Zadeh, da Univerisdade 
da Califórnia, em 1965. 
Segundo Botura, 1999, ela se difere da Lógica Clássica por expressar leis 
operacionais através de termos lingüísticos ao invés de equações matemáticas. Ela foi 
desenvolvida para ser utilizada em sistemas cuja modelagem matemática se torna difícil 
e imprecisa devido a sua não linearidade, à influência de ruídos do ambiente e 
problemas nos sensores e atuadores ao longo do tempo, bem como outros inúmeros 
fatores. 
Variáveis com estados do tipo sim-não, verdadeiro-falso, nível alto-nível baixo, 
não dão ao programador a abertura para que haja uma terceira possibilidade de estado. 
16 
 
Já a Lógica Fuzzy trabalha com informações vagas e as traduz por expressões como 
quente, frio, úmido, seco, muito, pouco, etc. 
Os termos lingüísticos utilizados são indicados através de regras do tipo: 
“Se/Então”.Estas regras inicialmente passam uma impressão de imprecisão, por não 
possuírem valores exatos em seus dados, porém isso não é o que ocorre realmente. 
 
“A lógica difusa, ao contrário da lógica tradicional, utiliza 
conhecimentos recebidos a partir de especialistas, profundos conhecedores 
dos sistemas a serem controlados, para descreverem o funcionamento desses 
sistemas e orientarem o controle a ser implementado. Porém, o conhecimento 
a ser recebido dos especialistas também pode não ser transmitido de modo 
suficientemente claro. Assim, uma descrição lingüistica imprecisa da maneira 
de se controlar o sistema pode ser usualmente articulada pelo especialista 
com relativa tranqüilidade.”[Botura, 1999] 
 
Na Lógica Clássica, a tomada de decisão ocorre quando a variável a ser 
controlada atinge um valor discreto, o chamado set-point. Como as variáveis na Lógica 
de Programação Fuzzy são consideradas “incertas”, elas tem seus valores indicados pelo 
chamado Grau de Pertinência, porém ela é mais realista que a Lógica Tradicional. 
Este tipo de programação é utilizado em sua grande parte na Automação 
Industrial, porém também é encontrado em controles embarcados, controle de processos 
e análise de dados. 
Toma-se como exemplo o controle de temperatura. Na Lógica Tradicional 
determina-se um valor de temperatura a partir do qual considera-se o ambiente como 
quente, por exemplo 20°. A partir desta temperatura aciona-se um ventilador com uma 
velocidade determinada, como 250 rpm. Esta relação de entrada e atuador, pode ser 
representada pelo Gráfico 1 abaixo: 
 
17 
 
 
Gráfico 1 – Controle de variável em Lógica Clássica 
 
No caso da Lógica Fuzzy, a variável temperatura pode ser representada pelos 
termos Frio, Morno e Quente.A velocidade do ventilador também pode ser representada 
por Lento, Normal e Rápido. 
Na teoria clássica , um elemento pode ou não pertencer a um conjunto, é quente 
ou é frio. Porém na Lógica Fuzzy este mesmo elemento pode ser mais membro de um 
conjunto do que outros, por exemplo, 30% frio ou 95% quente. Para medir este fator, 
utiliza-se o Grau de Pertinência, que pode variar de zero a um, onde zero significa 
totalmente excluso do conjunto e um representa completa pertinência. 
O Grau de Pertinência de uma variável é representada por sua Função de 
Pertinência através de uma relação gráfica, como pode ser visto nos gráficos a seguir 
utilizados no exemplo escolhido. Numa programação Fuzzy completa, as variáveis de 
entrada e saída numéricas possuem suas correspondências Lingüísticas através das 
Funções de Grau de Pertinência. 
 
 
Gráfico 2 – Função de Pertinência da variável TEMPERATURA 
18 
 
 
 
Gráfico 3 – Função de Pertinência da variável VELOCIDADE 
 
O grau de pertinência de um elemento pode ser concebido como uma medida de 
possibilidade (e não probabilidade) na qual um elemento possa ser membro de um 
conjunto. 
Após determinadas as funções de pertinência, determinam-se as regras para o 
controle, como: SE temperatura é Quente ENTÃO velocidade é Rápida. 
A elaboração da Programação Fuzzy para o controle de um sistema para por três 
etapas: Fuzzificação, Inferência e Desfuzzificação. Assim todas as variáveis numéricas 
lidas no sistema são Fuzzificadas, ou seja, são convertidas em seus conjuntos Fuzzy. Na 
etapa da inferência são aplicadas as chamadas Regras de Inferência na variável de 
entrada fuzzificada e se conclui qual o comando de saída a utilizar, representado 
também por um conjunto difuso. Após a determinação desta saída, a mesma é 
desfuzificada e transformada em uma variável de saída numérica a atuar no sistema. 
3.2.1 Fuzzificação 
 
As variáveis enviadas à programação Fuzzy são transformadas em Variáveis 
Lingüísticas através da Fuzzificação. 
Utilizando ainda o exemplo de controle de temperatura, na etapa da Fuzzificação a 
variável de entrada Temperatura tem seu valor numérico medido e determinado seus 
Graus de Pertinência, que varia de 0 a 1 para cada Função de Pertinência, nesse caso 
Frio, Morno ou Quente. Dependendo do valor da temperatura, ela pode ter duas 
19 
 
Funções de Pertinência. Pode-se verificar no Gráfico 4 que a temperatura de 18° tem 
Grau de Pertinência de 0,14 Frio e de 0,4 Morno. 
 
 
Gráfico 4 – Função de Pertinência da variável TEMPERATURA 
3.2.2 Inferência 
Inferência é o processo pelo qual se chega a uma proposição, firmada na base de 
uma ou outras mais proposições aceitas como ponto de partida do processo. 
Após a fuzzificação das entradas, utiliza-se um banco de dados que contém todas 
as Regras de Inferência pré-definidas, chamada Base de Regras de Inferência, que 
relacionará a Função de Pertinência da Entrada com a da Saída, ou seja, essas regras 
determinarão qual ação será tomada na saída do controlador com relação ao valor da 
entrada observada. A definição destas regras pode partir através da experiência de 
profissionais da área do sistema a ser controlado que definirá quais são os estados 
ótimos para o sistema, ou então após a utilização de redes neurais como aprendizagem 
ao que ocorre em todo o sistema. As regras a serem utilizadas no exemplo são: 
SE temperatura é Fria ENTÃO velocidade é Lenta. 
SE temperatura é Morna ENTÃO velocidade é Normal. 
SE temperatura é Quente ENTÃO velocidade é Rápida. 
Deve-se elaborar todas as regras possíveis que utilizem as entradas e saídas do 
sistema. 
20 
 
No caso de duas ou mais variáveis de entrada e/ou saída um uma única regra de 
inferência elas devem ser relacionadas através de um método de conexão como AND, 
OR, etc. 
No caso do valor de 18°C mencionado anteriormente, utiliza-se as duas primeiras 
regras pois ela tem duas Funções de Pertinência: Morna e Fria. Assim esta temperatura 
ativará duas Funções de Pertinência de Saída: Lenta e Normal. 
3.2.3 Desfuzzificação 
Após serem aplicadas as regras de Inferência às entradas e determinadas as 
Funções de Pertinência da Saída, deve-se converter estes valores em um valor numérico 
para esta saída. 
Primeiramente, considerando as Funções de Pertinência encontradas: 0,14 para 
Frio e 0,4para Morno, relaciona-se estes mesmos valores às funções de pertinência 
determinadas para a saída do controlador, ou seja, para a Velocidade do Ventilador, 
sendo elas: 0,14 para Lento e 0,40 para Médio, conforme indica o Gráfico 5 abaixo: 
 
Gráfico 5 – Função de Pertinência da variável VELOCIDADE 
 
Nota-se que graficamente pode-se encontrar diversos valores para o Velocidade 
em suas funções Lento e Médio, porém deve-se utilizar somente um único valor. É a 
chamada Desfuzzificação e ela possui diversos métodos para ser efetuada. 
A seguir encontram-se alguns Métodos de Desfuzzificação quem podem ser 
utilizados. 
 
21 
 
Método dos Máximos 
Para se encontrar o valor numérico da saída, utiliza-se o máximo valor de 
pertinência relativa é utilizado. Neste caso, como pode-se observar no Gráfico 05, o 
maior valor de pertinência é de 0,4 correspondente ao Morno e os valores de velocidade 
encontrados para este Grau de Pertinência são 230rpm e 285rpm. O inconveniente deste 
método é que ele pode encontrar múltiplas saídas. 
 
Método do Centro de Área 
É o método mais utilizado, porém é o mais complexo computacionalmente, tendo 
sua execução mais lenta que todos os outros métodos. 
Ele forma uma figura geométrica com todos os pontos encontrados e calcula o 
valor do centróide desta figura. O valor calculado é o valor numérico enviado à saída do 
sistema. Esse método elimina a possibilidade da geração de saídas múltiplas. O Gráfico 
6 indica a figura geométrica obtida pelo exemplo. 
 
 
Gráfico 6 – Desfuzzificação pelo Método Centro de Área 
 
Método do menor dos Máximos 
Ele é muito similar ao Método dos Máximos, porém utiliza somente o menor 
valor obtido, caso haja múltiplas variáveis obtidas no maior valor de pertinência. No 
exemplo utilizado, como se obtém os valores de 230rpm e 285rpm considera-se o valor 
de saída como sendo 230rpm. 
 
 
22 
 
Método do Maior dos Máximos 
É o inverso do menor dos máximos, ou seja, ele considera o maior valor obtido 
pelo maior Grau de Pertinência considerado. No exemplo, o valor de saída considerado 
é de 285rpm. 
 
Método da Média dos Máximos 
Calcula a média de todos os valores obtidos através do maior Grau de Pertinência 
considerado. Para o exemplo, o valor calculado para a saída é de 257,5 rpm. 
 
Todos estes métodos possuem características importantes para sua escolha em 
aplicações de controle. São elas: Continuidade, Não-ambiguidade, Plausibilidade. 
Complexidade computacional e de Hardware e Cálculo do peso. 
A Continuidade indica que uma pequena variação na entrada do controlador deve 
resultar em uma pequena variação na saída. Já um método de desfuzzificação é não-
ambíguo se possui um algoritmo bem definido. 
Com isso, escolheu-se a Lógica Fuzzy como o método de manipulação e controle 
de variáveis existente no sistema, gerando sinais aos atuadores, pois dentro destas 
estufas não se tem um valor numérico determinado como ideal para variáveis como 
temperatura, umidade e vazão, mas têm-se um range de dados que são considerados 
ideiais ou normais ao cultivo. Assim, determinam-se escalas de valores em que a 
temperatura é quente, normal ou fria, onde a umidade relativa do ar é seca, normal ou 
úmida, etc. 
 
 
3.3 SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS 
O sistema de aquisição de dados tem como função receber informações do sistema 
físico de controle e manipulá-las para que posteriormente sejam enviadas ao software 
que possui o programa desenvolvido para o controle. O caminho inverso desta função 
também ocorre. Ou seja, após o envio dos dados pelo software e processamento dos 
mesmos, um sinal de controle é enviado ao sistema físico para que os dispositivos 
destinados ao controle possam atuar de maneira adequada. 
23 
 
A Figura 09 a seguir, demonstra como funciona todo o sistema básico de 
aquisição de dados inserido num sistema de controle. 
 
 
Figura 9 – Sistema de aquisição de dados. Fonte: BOTURA JR. 
 
Como se pode observar, o sistema é constituído por sensores que enviam 
informações do estado de algumas variáveis do sistema através de sinais elétricos à uma 
placa de aquisição de dados. Antes de chegarem a esta placa de aquisição, os sinais 
passam por uma interface de condicionamento de sinais para que os dados sejam 
enviados corretamente à placa. 
A placa de aquisição por sua vez, converte estes sinais elétricos em sinais 
digitais para que os mesmos sejam enviados ao sistema de processamento ou PC. 
O PC, através de softwares desenvolvidos para a manipulação de dados, manipula e 
processa os dados recebidos e através de uma Lógica de Programação utilizada, retorna 
ao sistema um sinal de controle através da placa de aquisição que, mais uma vez, faz a 
conversão digital/analógica destes dados e os envia de volta ao sistema físico de 
controle. Estes sinais por fim, chegam até os atuadores. 
 
24 
 
4 PROJETO DO CONTROLADOR 
4.1 METODOLOGIA 
Inicialmente, fez-se um levantamento bibliográfico de todos os assuntos 
abordados, pesquisa em artigos correlacionados ao tema desenvolvido, conversas com 
especialistas no cultivo de estufas hidropônicas bem como colegas e professores que 
trouxessem qualquer informação construtiva e adicional ao desenvolvimento do projeto. 
A pesquisa por outros Trabalhos de Graduação que envolvessem o tema abordado 
foi uma grande motivação em diferenciá-los do atual através da inclusão da Lógica 
Fuzzy, ainda não abordada e aplicada em estudos de controle de cultivos por 
hidroponia. 
Os autores DoPrado e Kaschny, voltaram seu trabalho à aplicação de um sistema 
de controle de estufa utilizando microcontroladores. 
“É interessante que as tarefas de controle sejam administradas continuamente 
por um sistema informatizado que seja capaz de centralizar as informações, 
processá-las adequadamente e acionar os dispositivos necessários para 
manter o cultivo em condições ótimas que maximizem sua produtividade.” 
(DoPrado e Kaschny, s.d.) 
Todos os projetos e textos encontrados se baseiam no controle de uma estufa 
utilizando um microcontrolador e o controle PID do sistema, o que é substituído neste 
projeto pelo controle Fuzzy. 
Neste projeto, este controle é baseado em Inteligência Artificial, utilizando Lógica 
Fuzzy. A informatização, citada pelos autores Do Prado e Kaschny, se dá através do 
envio dos dados obtidos com os sensores a uma placa de aquisição de dados e desta 
enviados ao computador, onde ocorre a centralização das informações pelo software 
LabView . 
Após a pesquisa teórica, desenvolveu-se a interface gráfica entre o usuário e o 
sistema, utilizando o software LabView, no qual também foi desenvolvido todo o 
sistema de controle das variáveis a serem controladas através da programação Fuzzy. 
Sendo feita a verificação e validação do sistema e da lógica desenvolvidos através 
da simulação em Software, construiu-se o sistema físico do controle através dos 
sensores, componentes eletrônicos e dos atuadores do sistema. 
25 
 
A ligação do sistema físico ao software de controle foi feita através da Placa de 
Aquisição NI USB-6009. Esta placa foi escolhida devido à sua simplicidade e 
compatibilidade com o software, sendo de maior facilidade a solução dos problemas 
encontrados ao decorrer do desenvolvimento. 
Para se determinar os tipos de sensores a serem utilizados em cada medição deve-
se levar em consideração diversos fatores dos mesmos, como o tipo de detecção a ser 
feita, o local em que será instalado e as condições do ambiente, a tensão de alimentação 
disponível, precisão, tempo de resposta, custo e vida útil. 
Os materiais utilizados no sistema foram: 
SENSORES: 
 Sensor Fotoresistor LDR 
 Sensor de temperatura LM35 – Fabricante: National Semiconductor 
ATUADORES: 
 Ventoinha (12V) 
 LED (utilizado como atuador para iluminação) 
 Sistema de controle de vazão de Bomba d’água composto por bomba 
d’água, reservatório d’água e sensor de nível– Pertencente ao Laboratório 
de Controle da UNESP 
COMPONENTES ELETRÔNICOS: 
 CI LM 555: Oscilador – Fabricante: National Semiconductor 
 CI LM 393: Comparador de tensão – Fabricante: National Semiconductor 
 CI 4N28: Optoacoplador – Fabricante: Motorola 
 Capacitor 220nF 
 Transistor Tipo NPN: TIP102 
 Transistor Tipo PNP: BC558 
 Diodos: 1N4148 
 Resistores de diversos valores 
OUTROS: 
 Placa de aquisição NI USB-6009 – Fabricante: National Instruments 
 Fonte de tensão contínua 
26 
 
 Multímetro 
 Osciloscópio 
 Protoboard 
 
Os primeiros estudos do sistema completo foram feitos analisando o controle de 
cada variável separadamente e posteriormente buscou-se fazer o controle simultâneo de 
cada uma. 
4.2 DESENVOLVIMENTO DA INTERFACE GRÁFICA HOMEM-
MÁQUINA 
Após pesquisas relacionadas ao sistema e às variáveis de controle, desenvolveu-se 
em software LabView toda Interface Gráfica Homem-Máquina, simplificada neste 
projeto pela sigla IGHM, bem como a programação em diagrama de blocos, utilizada 
neste Software. 
A interface gráfica tem a finalidade de representar de maneira clara e simples 
todos os comandos de controle, bem como o estado de todos os atuadores existentes no 
sistema. 
Para a inicialização do sistema de controle, a IGHM possui um botão ON/OFF a 
ser acionado. Nesta interface também encontram-se os indicadores dos três controles 
básicos: Temperatura/Umidade, Iluminação Artificial e Vazão da Bomba d’água. Para 
cada um, têm-se a opção de escolher o modo de controle: Manual ou Automático. 
O controle manual de cada variável, se dá diretamente pela tela de interface, onde 
o usuário movimenta o botão até o valor em que se pretende ligar os atuadores. 
Para o controle automático, os valores apresentados pelos sensores são indicados 
na interface, bem como o estado de cada atuador, indicando a maneira em que eles estão 
funcionando.Ao lado destes indicadores de controle, pode-se observar em tempo real e 
graficamente o estado das variáveis temperatura, luminosidade e nível dos canais de 
cultivo. 
Logo abaixo do botão ON/OFF encontram-se os indicadores do sistema de 
detecção de presença e conseqüente abertura e fechamento de portas. Este sistema é 
somente representado na IGHM e não é implementado no sistema físico. 
27 
 
Caso seja detectada a presença humana no sistema, através de um sensor de 
presença representado por um push botton virtual, o sistema solicita uma senha de 
permissão de acesso à estufa. 
Caso o usuário digite a senha correta,a IGHM indicará a condição de “porta 
aberta” através de um sinal luminoso (LED). Caso contrário, a interface indicará através 
de um outro LED a condição de “alarme disparado”que, neste caso,também é indicado 
na mesma interface através de um sinal luminoso. 
4.3 ELABORAÇÃO DA PROGRAMAÇÃO FUZZY 
Para o desenvolvimento da Lógica Fuzzy completa aplicada ao sistema de 
controle, o LabView dispões de uma ferramenta denominada Control Design and 
Simulation, elaborada para simplificar toda a construção da lógica e pela qual pode-se 
fazer todos os testes necessários da programação Fuzzy antes de aplicá-lo ao sistema. 
Nesta ferramenta, determinou-se primeiramente as funções de pertinência das 
variáveis de entrada e saída do sistema, especificando seus nomes, seus Ranges e a 
forma geométrica de cada função. 
Posteriormente, determinou-se o módulo de Inferência da 
programação,determinando-se as regras em que as variáveis de entrada e saída são 
relacionadas.Nesta etapa escolhem-se, no caso de duas ou mais variáveis de entrada 
e/ou de saída, os métodos de conexões entre estas variáveis (AND Mínimo, OR 
Maximum, etc.) e o método de Desfuzzificação adequado para o controle. O método 
escolhido foi o Centro de Área, que apesar de seu tempo de ciclo ser maior do que os 
outros métodos, ele fornece um resultado mais preciso e não há a possibilidade de se 
obter duas ou mais variáveis de saída simultâneas. 
Com esta ferramenta também é possível utilizar o sistema de teste,para que seja 
validada ou corrigida a programação desenvolvida. 
A utilização do controle Fuzzy no diagrama de blocos se dá a partir da ligação 
entre vários pequenos blocos que são utilizados para gerar a função de entrada da 
Lógica Fuzzy, receber os dados de entrada e determinar o valor das variáveis de saída. 
28 
 
Como ainda não havia sido desenvolvido o sistema físico de controle, todo o 
controle automático foi testado utilizando entradas digitadas pelo próprio usuário, a fim 
de se validar toda a programação via diagrama de blocos. 
Após vários testes, verificou-se que a interface gráfica bem como toda a 
programação em diagrama/ de blocos, incluindo a Lógica Fuzzy, estavam com seus 
funcionamentos corretos, sem apresentar erros. 
Efetuada a validação do sistema desenvolvido em software, pode-se substituir os 
blocos de entrada de dados via usuário e saída de dados, com blocos de leitura e envio 
de dados através da placa de aquisição de dados NI USB-6009. 
4.4 CIRCUITO DRIVER PWM 
A corrente enviada pela placa USB-6009 é relativamente baixa, e seu valor 
máximo de saída é de 5V. Porém alguns dos atuadores funcionam em potências 
maiores, como a ventoinha e a bomba do circuito de vazão, que serão mencionados a 
seguir. 
Para interfacear a saída da placa com a entrada dos atuadores aplica-se o circuito 
Driver PWM, desenvolvido pelo Professor Hildo Guillardi Júnior (2012), conforme 
pode ser observado no Anexo I. 
O mesmo é constituído por dois estágios, um isolado do outro através de um 
optoacoplador (CI 4N28). O primeiro estágio possui a tensão de entrada da placa de 
aquisição USB-6009 a qual é enviada a um comparador de tensão, o LM393, onde seu 
valor é comparado com a onda Dente de Serra gerada pelo circuito composto pelo 
Oscilador LM555. A saída do comparador de tensão gera uma onda PWM, a qual tem a 
sua largura modulada através do valor da tensão de entrada. 
O LM555 é um circuito integrado composto de um Flip-
FlopdotipoRS,doiscomparadoressimpleseumtransistorde descarga. Ele é muito versátil e 
pode trabalhar nos modos: monoestáveleastável. Neste caso utiliza-se o LM555 em sua 
forma astável para que tenha a função de um oscilador 
O segundo estágio é separado do primeiro através de um optoacoplador 4N28, que 
tem por função isolar duas partes de um circuito para, por exemplo, assegurar que uma 
descarga elétrica enviada ao circuito não danifique todos os seus componentes, apenas 
29 
 
parte deles. Este estágio possui uma tensão de alimentação de carga, a qual será a fonte 
efetiva de alimentação da bomba (carga). 
O que ocorre no circuito em geral é que a tensão de alimentação de carga varia 
conforme varia a tensão de referência do primeiro estágio (tensão de saída da placa de 
aquisição). Ou seja, caso o sinal de entrada do primeiro estágio seja 20% de seu valor 
total, o sinal fornecido pela tensão de alimentação de carga do segundo estágio também 
será de 20% de seu valor total, porém com uma potência maior. 
No caso do controle de temperatura, a tensão de alimentação da carga será de 
10V. Por exemplo,no caso de a tensão da carga ser de 2V a tensão de alimentação será 
de 4V. 
Para o controle de vazão, a tensão de alimentação de carga será igual à tensão de 
entrada fornecida pela placa, possuindo somente uma corrente maior e 
consequentemente uma potência maior necessária para o acionamento da bomba. 
4.5 CONTROLE DE LUMINOSIDADE 
A aplicação de sistemas de monitoramento e controle de iluminação alia-se à 
necessidade cada vez mais discutida e necessária de economia e uso inteligente de 
energia. Com estes sistemas tem-se uma redução considerável nos custos finais de 
consumo de energia, compensando o custo inicial de seu desenvolvimento. Eles são 
aplicáveis tanto em ambientes internos como externos. 
Em ambientes internos, há a necessidade de se controlar tanto a intensidade 
luminosa que incidesobre as plantas quanto à intensidade de luz irradiada pelas 
lâmpadas. Segundo Mônica Daffener, nas estufas a intensidade luminosa incidente nas 
plantas deve ser controlada pois caso ela seja de alto valor pode causar o aquecimento 
indesejado às plantas e danificá-las. Por outro lado, em períodos em que a intensidade 
de luz é baixa, deve-se compensar através de lâmpadas para que as plantas recebam a 
intensidade de luz necessária para suas reações químicas e desenvolvimento. 
Fisicamente, para o controle de luminosidade do ambiente neste projeto utilizou-
se o fotosensor LDR para a medição de intensidade de luz cuja resistência em seus 
terminais é inversamente proporcional à intensidade de luz incidente nela. 
30 
 
Como a placa USB-6009 somente aceita entradas em forma de tensão, foi 
necessário implementar um circuito simples de divisor de tensão utilizando o LDR em 
série com uma resistência. Aplica-se uma tensão de entrada neste circuito e utiliza-se a 
tensão aplicada ao LDR como referência do sistema. A Figura 10 abaixo mostra um 
circuito divisor de tensão. 
 
Figura 10 – Circuito divisor de tensão. Fonte: ELECTRONICA 
 
A equação deste circuito divisor de tensão é dada por: 
 
 
 
 
 (1) 
 
Utilizando uma tensão de entrada VIN de 10V e o LDR como R2, tomou-se o 
cuidado de escolher um valor de resistência em série (R1) que, ao aplicar esta tensão ao 
circuito, fosse o suficiente para manter a tensão no LDR com valores aceitáveis para 
leitura da placa (entre 0-10V), bem como o valor de corrente que não pode exceder o 
valor máximo aceitável na placa para que ela não seja danificada. 
Para esta escolha adequada utilizou-se um potenciômetro e encontrou-se o valor 
de 10KΩ como o apropriado ao circuito. Com ele, aplicando-se a tensão de 10V na 
entrada do circuito, obteve-se uma variação na tensão VOUT do LDR entre 0 a 9V, 
utilizando 90% da variação máxima da entrada da placa de aquisição. 
No desenvolvimento da Lógica Fuzzy do controle, utilizou-se a variável 
denominada “Luminosidade” como entrada, utilizando os seguintes conjuntos Fuzzy: 
Total, Claro, Normal, Escuro e Ausente. 
Para a variável de comando “Taxa_ilum”, utilizou-se os seguintes conjuntos 
Fuzzy: Zero, Baixa, Média, Alta e Total. 
31 
 
As funções de pertinência utilizadas para entrada e saída do sistema de controle de 
luminosidade seguem na Figura 11. 
 
 
Figura 11 – Funções de pertinência de entrada e saída de luminosidade 
 
Abaixo seguem as regras de inferência utilizadas na programação Fuzzy para o 
controle de Iluminação 
1. IF ‘Luminosidade’ IS ‘Ausente’ THEN ‘taxa_ilum’ IS ‘Total’ 
2. IF ‘Luminosidade’ IS ‘Total’ THEN ‘taxa_ilum’ IS ‘Zero’ 
3. IF ‘Luminosidade’ IS ‘Normal’ THEN ‘taxa_ilum’ IS ‘Médio’ 
4. IF ‘Luminosidade’ IS ‘Claro’ THEN ‘taxa_ilum’ IS ‘Baixo’ 
5. IF ‘Luminosidade’ IS ‘Escuro’ THEN ‘taxa_ilum’ IS ‘Alto’ 
4.6 CONTROLE DE TEMPERATURA E UMIDADE 
Schuckat al, afirmam que a densidade de fluxo de radiação solar incidente dentro 
das estufas influenciam no valor da temperatura interna destes ambientes e 
conseqüentemente no cultivo adequado das hortaliças. 
32 
 
Segundo o site Rural News, é necessário controlar a temperatura para que ela não 
atinja valores baixos que possam atrapalhar a germinação das hortaliças ou ocasionar 
um crescimento irregular e lento, ou para que elas não atinjam valores elevados o 
suficiente que as façam transpirarem acima do normal , prejudicando seu crescimento. 
Ainda segundo o site,a umidade relativa do ar também é um fator vital ao cultivo 
de plantas e hortaliças. Quando ela é baixa pode desidratar as plantas e neste caso torna-
se necessária a irrigação artificial para compensar esta deficiência. Porém, quando ela se 
encontra em valores elevados pode também causar prejuízos pois torna as plantações 
mais propensas às doenças. 
Oliveira et al.,1992, comenta que “[...]altas temperaturas associado a altos valores 
de umidade podem levar a formação de verrugas sobre as folhas, necrosando o tecido” 
A umidade interna de uma estufa varia muito, dependendo diretamente da 
temperatura. Ou seja, quando a temperatura está alta, a umidade do ar diminui, devido à 
evaporação das gotículas de água presentes no ar. Já em baixas temperaturas, mais 
comumente no período noturno e no inverno, a umidade do ar é alta. 
Todos estes fatos consolidam a necessidade de se fazer um controle mútuo de 
temperatura e umidade dentro das estufas, a fim de se manter seus valores ideais para o 
cultivo das hortaliças sem que haja grandes perdas e danos às plantas. 
O sistema físico do controle de temperatura utilizado neste trabalho utiliza um 
sensor simples de temperatura, o LM35 e uma ventoinha como atuador. 
Como a saída analógica da placa USB-6009 tem seu valor máximo de 5V com 
corrente de 5mA e a ventoinha tem seu range de atuação entre 0V-12V com corrente de 
0,14A, é necessária um circuito de interface entre os dois componentes para evitar 
danos à placa ou à ventoinha, devido à diferença de corrente necessária para o 
funcionamento do atuador. O circuito utilizado foi o circuito Driver PWM, descrito 
posteriormente. 
Para o controle de umidade pretendia-se utilizar o sensor de úmida HS1100 e um 
sistema FOG como atuador, o qual fornece uma névoa a partir de um sistema de 
nebulização. Porém houve uma certa dificuldade em encontrar este sensor no mercado 
local e a implementação deste sistema FOG, por mais simples que seja, é de custo 
elevado devido à bomba necessária no sistema de nebulização que deve fornecer uma 
pressão relativamente alta em baixa tensão de entrada e que seja de tamanho reduzido 
33 
 
devido às limitações de espaço para realização do projeto. Tudo isto tornou o controle 
físico de umidade inviável para o projeto. 
Assim o controle da entrada de dados de umidade e a saída para o atuador foi 
efetuada somente via software através da IGHM, para fim de validação do sistema como 
um todo. A entrada do controle de umidade é regulada diretamente pelo usuário, tanto 
com o controle manual quanto com o automático. O atuador está representado por uma 
barra em slide com seu valor numérico ao lado. 
A Lógica Fuzzy para este sistema foi programada de modo que o controle de 
temperatura e umidade atuem de maneira conjunta, ou seja, que a temperatura e 
umidade estejam correlacionadas. 
As funções de pertinência para as entradas e saídas de Temperatura e Umidade 
podem ser encontradas nas figuras 12 e 13 a seguir: 
 
 
Figura 12 – Funções de pertinência de entrada e saída de Temperatura 
 
34 
 
 
Figura 13 – Funções de pertinência de entrada e saída de Umidade 
Para a variável de entrada “Temperatura” do controle Fuzzy, utilizou-se os 
seguintes conjuntos: Frio, Normal e Quente; para a variável “Umidade” tem-se os 
conjuntos: Úmido, Normal e Seco 
Para a variável de comando “Ventilação”, utilizou-se os seguintes conjuntos 
Fuzzy: Baixa, Média e Alta; para a “Irrigação” tem-se: Zero, Baixa, Moderada e Alta. 
Como nesta etapa do controle a Temperatura e a Umidade serão controladas em 
conjunto por estarem correlacionadas, as regras de inferência desenvolvidas combinam 
os estados destas duas variáveis resultando em dois comandos de saída para as duas 
variáveis de controle, como seguem abaixo: 
 
1. IF ‘Temperatura’ IS ‘Frio’ AND ‘Umidade’ IS ‘Seco’ THEN ‘Irrigação’ 
IS ‘Moderada’ ALSO ‘Ventilação’ IS ‘Baixa’ 
2. IF ‘Temperatura’ IS ‘Frio’ AND ‘Umidade’ IS ‘Normal’ THEN 
‘Irrigação’ IS ‘Baixa’ ALSO ‘Ventilação’ IS ‘Baixa’ 
3. IF ‘Temperatura’ IS ‘Frio’ AND ‘Umidade’ IS ‘Úmido’ THEN ‘Irrigação’ 
IS ‘Zero’ ALSO ‘Ventilação’ IS ‘Baixa’ 
35 
 
4. IF ‘Temperatura’ IS ‘Normal’ AND ‘Umidade’ IS ‘Seco’ THEN 
‘Irrigação’IS ‘Moderada’ AND ‘Ventilação’ IS ‘Baixa’ 
5. IF ‘Temperatura’ IS ‘Normal’ AND ‘Umidade’ IS ‘Normal’ THEN 
‘Irrigação’IS ‘Baixa’ AND ‘Ventilação’ IS ‘Médio’ 
6. IF ‘Temperatura’ IS ‘Normal’ AND ‘Umidade’IS ‘Úmido’ THEN 
‘Irrigação’IS ‘Zero’ AND ‘Ventilação’ IS ‘Media’ 
7. IF ‘Temperatura’ IS ‘Quente’ AND ‘Umidade’ IS ‘Seco’ THEN 
‘Irrigação’IS ‘Intensa’ AND ‘Ventilação’ IS ‘Alta’ 
8. IF ‘Temperatura’ IS ‘Quente’ AND ‘Umidade’ IS ‘Normal’ THEN 
‘Irrigação’IS ‘Intensa’ AND ‘Ventilação’ IS ‘Alta 
9. IF ‘Temperatura’ IS ‘Quente’ AND ‘Umidade’ IS ‘Úmido’ THEN 
‘Irrigação’IS ‘Moderada’ AND ‘Ventilação’ IS ‘Alta 
 
As variáveis foram relacionadas através do AND Minimum. 
4.7 CONTROLE DE NÍVEL DE VAZÃO DA SOLUÇÃO 
As hortaliças a serem cultivadas na hidroponia são depositadas nos chamados 
canais de cultivo, por onde passa a solução nutritiva necessária para seu cultivo.Estes 
canais tem inclinação baixa mas considerável para que haja um único fluxo da solução 
dos canais para o reservatório. 
Conforme explica Monica Dafferner, a germinação e crescimento das hortaliças é 
dividido em etapas e para cada uma existe um perfil de canal a ser utilizado. 
 A solução nutritiva fica armazenada no tanque externo à estufa e é enviada para 
os canais através de uma bomba que tem sua vazão controlada conforme o nível dos 
canais. Esse bombeamento da solução deve possuir alguns parâmetros cuidadosamente 
controlados, como por exemplo, a velocidade com que a solução é enviada que não 
pode ser alta pois assim pode danificar as plantas. A quantidade de solução enviada 
também deve ser controlada, pois caso a vazão seja baixa a solução não será distribuída 
uniformemente por todo o canal, nutrindo assim somente as primeiras hortaliças e 
deixando as últimas com déficit de nutrientes e acabam não crescendo da maneira 
correta. 
36 
 
Neste módulo, controla-se o nível de solução aquosa presente nestes canais de 
cultivo através da vazão da bomba utilizada no protótipo. 
Para cada perfil de canal e etapa da germinação das hortaliças, existe um diâmetro 
adequado do furo do canal, onde ficam depositadas as hortaliças, bem como tem-se um 
valor adequado para o nível e velocidade do fluxo de água nestes canais.Por exemplo, o 
primeiro estágio após a semente germinar, é de pequeno porte, conhecido por berçário. 
Assim que as plantas crescem, torna-se necessário trocá-las de canais. Com isso a vazão 
nos canais de cada estágio, varia entre aproximadamente 0,7l/h nos berçários até 1,6 l/h 
nos canais maiores. 
Para o presente projeto, considerou-se as hortaliças em um estado avançado de 
crescimento, com isso a velocidade e a vazão podem ser de valores maiores. 
A composição física do controle de nível é feita através do Sistema de controle de 
vazão de Bomba d’água pertencente ao Laboratório de Controle da UNESP o qual é 
composto pelo sensor de nível de água, dois reservatórios d’água representando o 
reservatório de solução aquosa e o canal de cultivo e uma bomba d’água. 
Do mesmo modo que no controle de Iluminação, devido à limitação da entrada 
analógica da placa de aquisição USB-6009 em somente receber uma tensão máxima de 
10V e o range de tensão do sensor de nível ser entre 0 e 24V, antes de enviar o sinal 
elétrico do sensor ao Labview para manipulação dos dados é necessário reduzi-lo para o 
range apropriado. A maneira mais simples utilizada foi utilizando também um divisor 
de tensão. 
Ao se fazer uma análise isolada do sensor de nível presente neste sistema e 
levando-se em consideração a quantidade de água existente no reservatório utilizado, 
verificou-se que a máxima tensão apresentada no sensor foi de 14V. Com isso 
considerou-se no circuito divisor de tensão uma tensão de entrada (VIN) de 15V que 
consiste na tensão enviada pelo sensor e 10V para a tensão de saída deste circuito, 
representada por VOUT na Equação 01apresentada anteriormente.Fazendo-se as 
substituições necessárias nesta equação encontra-se a seguinte relação entre as 
resistências R1 e R2: 
 
 
 
 
 (2) 
 
37 
 
 
 
 (3) 
 
 (4) 
A partir deste resultado, utilizou-se para R1 uma resistência de 10KΩ e para R2 
uma resitência de 20KΩ. Como observação, estes valores podem ser alterados porém 
devem respitar a relação matemática apresentada na Equação 4 acima. 
Substituindo os valores de resistência determinados acima obtêm-se a Equação 6 
abaixo: 
 
 
 
 (5) 
 
 (6) 
 
Assim, para um valor máximo de 14V na saída do sensor (entrada do divisor de 
tensão), tem-se aproximadamente 9,34V na entrada analógica da placa. 
Logicamente que, no caso de a tensão de saída do sensor exceder o valor de 14V, 
os valores das resistências devem ser recalculados. 
Apesar de a placa USB-6009 enviar um sinal de 5V suficiente para o acionamento 
da bomba, a corrente enviada ao mesmo é muito baixa, aproximadamente 5mA, e, 
conseqüentemente, a potência enviada para acionar a bomba não é suficiente para que 
ela funcione. Para que haja um aumento de potência, ou seja, um aumento na corrente 
enviada ao sistema mantendo a mesma tensão de entrada, utilizou-se também o Circuito 
Driver PWM. 
O desenvolvimento da Lógica Fuzzy foi efetuado conforme as funções de 
pertinência indicadas na Figura 14. 
 
38 
 
 
Figura 14 – Função de pertinência de entrada e saída de vazão 
As regras de inferência a Lógica desenvolvida seguem listadas abaixo. 
 
IF ‘Volume’ IS ‘Baixo’ THEN ‘Vazão’ IS ‘Alta’ 
IF ‘Volume’ IS ‘Médio’ THEN ‘Vazão’ IS ‘Normal’ 
IF ‘Volume’ IS ‘Cheio’ THEN ‘Vazão’ IS ‘Fraca’ 
 
39 
 
4.8 ESPECIFICAÇÃO DAS PORTAS DA PLACA USB-6009 
A Figura 15 abaixo mostra a pinagem da placa USB-669. 
 
 
Figura 15 – Pinagem NI USB-6009. Fonte: NATIONAL INSTRUMENT 
Para o projeto se faz necessária a utilização das seguintes entradas e saídas 
analógicas: 
Entradas Analógicas: 
 Iluminação: Tensão no LDR 
 Temperatura: Tensão no LM 35 
 Volume nos canais: Tensão no sensor de nível 
Saídas Analógicas: 
 Ventilação: tensão na ventoinha 
 Iluminação: tensão no LED 
 Vazão na bomba d’água: tensão na entrada na bomba. 
 
Com isso, foi necessária a utilização de duas placas NI USB-6009 pois cada 
placa possui somente duas saídas analógicas e o sistema possui três. 
40 
 
A leitura de dados se dá simplesmente pela ligação entra as portas de entrada 
analógicas às saídas de tensão dos componentes utilizados para a leitura do sistema 
físico. 
Porém para a manipulação correta dos dados analógicos de entrada no sistema 
interno do computador, a placa deve converter este sinal analógico em um sinal digital e 
para isso a placa possui um conversor analógico/digital interno. Do mesmo modo, após 
a computação dos dados de entrada e envio de comandos pelo LabView às portas de 
saídas analógicas, que por sua vez as enviam para os atuadores, se faz necessária a 
conversão destes sinais que são enviados em sua forma digital pelo LabView em sinais 
analógicos. Isto torna mais uma vez necessária a presença do conversor 
analógico/digital. A placa USB-6009 possui esse conversor interno a ele. 
Baseando-se na pinagem da NI USB-6009 conforme Figura 16anteriormente 
apresentada e nas necessidades de todo os sistema, determinou-se a ligação das entradas 
e saídas e registraram-se as correspondências com as placas de aquisição conforme 
Tabela 02a seguir. 
Como utilizaram-se duas placas de aquisição, elas foram designadas como Dev.01 
e Dev.02, designação padrão das placas. 
 
Tabela 02– Lista de ligação das entradas e saídas da placa USB 6009 
Variável Placa Porta 
Taxa de Iluminação: Tensão no 
LDR 
USB 6009 – Dev. 02 AI0 
Temperatura: Tensão no LM35 USB 6009 – Dev. 02 AI1 
Nível nos canais: Tensão no 
sensor de nível 
USB 6009 – Dev. 01 AI0 
Ventilação: Tensão na ventoinha USB 6009 – Dev. 02 AO1 
Iluminação: Tensão no LED USB 6009 – Dev. 02 AO0 
Acionamento da Bomba USB 6009 – Dev 01 AO0 
 
41 
 
4.9 BLOCO DE AQUISIÇÃO DAQ ASSISTANT EXPRESS VI 
Todos os componentes utilizados para medição e aquisição de dados da National 
Instruments possuem o driver NI-DAQmxcontendo as funções e os VIs necessários 
para as chamadas utilizando estas as funções destes dispositivos. 
Para cada variável de entrada e saída é necessário determinar, através do bloco 
DAQ Assistant, suas características, como a forma de entrada/saída (tensão, corrente, 
etc.) , seu range, bem como qual a pinagem utilizada para cada variável. 
Uma task representa a medição ou geração de sinal que se quer executar. 
O bloco DAQ Assistant Express VI, indicado na Figura 16 cria, edita e executa 
uma ou mais tasks utilizando o DAQmx. Um único VI pode receber ou enviar várias 
tasks de múltiplos canais, porém estes devem ser de único tipo: entrada ou saída. 
 
Figura 16 – Bloco DAQ Assistant 
Para a aquisição de dados, este VI envia ao diagrama de blocos o sinal de 
entrada lido pela placa de aquisição, convertido primeiramente, se necessário, em sinal 
digital. Para enviar dados à saída da placa, este VI recebe os dados executados no 
diagrama de blocos, para que a placa possa enviá-los ao sistema físico em sua forma 
digital ou analógica. Em resumo o DAQ Assistant Express é a interface entre a placa de 
aquisição USB-6009 e o diagrama de blocos do sistema de controle do LabView. 
Neste VI define-se o tipo de sinal a ser lido ou enviado (tensão, corrente, etc...), a 
porta a ser utilizada como entrada ou saída de dados, seu range de leitura, o número de 
amostras e o período de amostragem. 
Para que seja feita a leitura de múltiplos canais de entrada ou o envio de dados a 
múltiplos canais de saída, deve-se utilizar um vetor possuindo todos estes diferentes 
sinais, já que o bloco possui somente uma entrada ou uma saída de dados. 
 
42 
 
5 DISCUSSÃO DE RESULTADOS E CONCLUSÃO 
A Figura 17 abaixo traz a Interface Gráfica Homem-Máquina (IGHM) 
desenvolvida para o projeto através do LabView. Ela é clara e objetiva para o 
entendimento do usuário. 
 
 
Figura 17 – Interface Gráfica Homem – Máquina do sistema de controle 
Observa-se à esquerda o botão ON/OFF e o LED indicador de que o sistema está 
funcionando corretamente. Abaixo deste LED encontram-se os indicadores de Porta 
Aberta e Detecção de presença humana. Como a detecção de presença humana 
indesejada no sistema é somente virtual o acionamento dos sensores e atuadores se dão 
através de botões. Ao se acionar o sensor de presença, uma senha é solicitada ao usuário 
conforme indica a Figura 18 a seguir. 
 
 
Figura 18 – Solicitação de senha para entrada na estufa 
43 
 
No caso de senha incorreta o alarme é acionado e esta ação é indicada pelo LED 
vermelho piscante na IGHM. 
Todo o diagrama de blocos desenvolvido, bem como a programação em Lógica 
Fuzzy foi baseada nos dados calculados previamente e nos sinais de saída desejados 
para o sistema. 
 Neste projeto, como o diagrama de blocos é extenso devido às várias situações 
possíveis do sistema bem como sua versatilidade e inúmeras funções existentes, dividiu-
se sua apresentação através das imagens a seguir. 
 
 
 
Figura 19 - Diagrama de blocos de detecção de presença humana e ON/ OFF do sistema 
 
44 
 
 
Figura 20 - Diagrama de blocos para controle de iluminação 
 
 
Figura 21 – Diagrama de blocos para controle de Temperatura/Umidade 
 
45 
 
 
Figura 22 – Diagrama de blocos para controle de Nível do Canal 
Antes de se conectar a placa ao programa desenvolvido, todo o controle do 
sistema foi testado via software, ou seja, no lugar das entradas analógicas da placa que 
recebiam os valores de leitura dos sensores utilizou-se valores inseridos diretamente 
pelo usuário a fim de se validar todo o controle Fuzzy elaborado. 
Esta validação foi efetuada em duas etapas. A primeira, durante o 
desenvolvimento da linguagem Fuzzy pela ferramenta Fuzzy System Design, onde 
encontra-se uma tela de teste para que as variáveis de entrada e saída tenham seus 
valores observados graficamente. Nela pode-se inserir os valores das variáveis de 
entrada e observar os valores calculados para as variáveis de saída, bem como observar 
a regra invocada pelo valor da variável de entrada. 
As telas de testes para os três controles seguem exibidas abaixo. 
 
46 
 
 
Figura 23 - Tela de teste do controle de Luminosidade 
 
 
Figura 24 - Tela de teste do controle de Temperatura e Umidade 
 
47 
 
 
 
Figura 25 - Tela de teste do controle de Vazão 
 
Durante todo o desenvolvimento do sistema físico do controle, muitos ajustes 
foram realizados. Grande parte destes ajustes ocorreu em função de interferências de 
ruídos e defeitos no protoboard utilizado. 
5.1 CONTROLE DE LUMINOSIDADE 
O comportamento esperado da iluminação irradiada pelo LED é de que ela seja 
linearmente inversa à intensidade luminosa do ambiente. Ou seja, quanto menor a 
luminosidade no ambiente, maior a intensidade de luz enviada pelo LED. 
O controle manual da luminosidade foi simples, onde foi elaborada uma equação 
que relaciona o valor em % do dimmer de luminosidade (entrada manual) com o valor 
da tensão de saída aplicada ao LED. Como o valor no dimmer varia de 0% a 100% e o 
valor da tensão no LED somente varia de 0 a 5V, a equação utilizada foi a Equação 7 
abaixo: 
48 
 
 ( ) 
 
 
 (7) 
 
Alguns valores obtidos através dos testes manuais seguem na Tabela 03 abaixo: 
 
Tabela 03 – Lista de ligação das entradas e saídas da placa USB 6009 
Dimmer (%) Tensão no LED (V) 
25,00 1,247 
46,50 2,330 
60,00 3,000 
100,00 5,000 
 
 Com isso é fácil observar que a tensão no LED e conseqüentemente sua 
intensidade luminosa aumentou linearmente com a variação direta aplicada no Dimmer 
(%). 
Para o controle automático da luminosidade foram necessários alguns ajustes 
com relação à tensão de saída enviada ao LED. 
Utilizando a resistência de 10KΩ calculada anteriormente, a tensão aplicada à 
entrada analógica da placa, correspondente à tensão no LDR, obteve-se uma variação de 
tensão de entrada entre 0 a 8,70V, suficiente para o correto controle via Lógica Fuzzy. 
Porém o funcionamento do LED somente foi perceptível a partir de uma tensão no 
LDR de aproximadamente 2,5V. Com isso, primeiramente foi necessária uma pequena 
modificação no diagrama de blocos para que com tensões no LDR inferiores a 2,5V, a 
tensão aplicada ao LED será sempre igual a zero. Também foram necessários alguns 
ajustes na programação Fuzzy para que o sinal enviado à placa e, conseqüentemente, ao 
LED fosse suficiente para iniciar sua emissão de luminosidade. 
Os testes executados levaram em consideração as seguintes variáveis: 
 Tensão no LDR (V) e conseqüentemente a tensão enviada à entrada analógica da 
placa 
 Intensidade Luminosa no ambiente em %, cujo valor é obtido pela conversão do 
valor da tensão do LDR através da Equação 8 a seguir: 
 
 
 
49 
 
 ( ) (8) 
 
 Tensão de saída, ou seja, tensão aplicada ao LED. 
 Intensidade Luminosa do LED dada em %, determinada através da Equação 9 a 
partir da tensão aplicada ao LED 
 
 ( ) (9) 
 
Após estes testes e ajustes, seu funcionamento ocorreu normalmente e alguns 
dos resultados obtidos podem ser encontrados na Tabela 04 abaixo. 
 
Tabela 04 – Resultados de testes de Iluminação 
Intensidade 
Luminosa 
Tensão no LDR 
Tensão de saída 
(resistor + LED) 
% no LED 
93,81% 3,12 1 0% 
64,38% 4,65 2,8 11,93% 
30,97% 6,39 4,16 66,51% 
18,09% 7,06 4,28 71,23% 
0,00% 9,36 5 100% 
 
 
O Gráfico 7 a seguir relaciona a Intensidade Luminosa no Ambiente com a 
Intensidade Luminosa apresentada pelo LED. 
 
 
50 
 
 
Gráfico 7 – Luminosidade no Ambiente x Luminosidade do LED 
 
Conforme indica o gráfico, o funcionamento linear do LED com relação à 
luminosidade do ambiente não foi obtida no controle automático utilizando a 
programação Fuzzy, porém verifica-se que ele se aproxima do ideal, onde a iluminação 
irradiada pelo LED aumenta conforme a