Trabalho de Arquitetura Arduino

Prévia do material em texto

<p>Projeto de Monitoramento de Irrigação</p><p>Jean Marcos Lima Santos</p><p>Edson Carlos Gomes de Souza</p><p>Aracaju, Maio de 2024</p><p>Projeto de Monitoramento de Irrigação</p><p>Experimento realizado na disciplina de org</p><p>anização e arquitetura de computadores orienta</p><p>do pelo professor Cleiton como pré-registro pa</p><p>ra obtenção da nota da 2° unidade.</p><p>Aracaju, Maio de 2024</p><p>Sumário</p><p>1. Introdução .................................................................................................................................................... 4</p><p>2. Objetivos ....................................................................................................................................................... 4</p><p>2.1 Objetivo geral ...................................................................................................................................... 4</p><p>2.2 Objetivo específico .............................................................................................................................. 4</p><p>3. Referencial Teórico ....................................................................................................................................... 4</p><p>3.1 Arduino ................................................................................................................................................ 4</p><p>3.2 Sensor de Umidade do Solo Higrômetro ............................................................................................. 5</p><p>4. Materiais e métodos ...................................................................................................................................... 6</p><p>4.1 Materiais .............................................................................................................................................. 6</p><p>4.2 Procedimento Experimental ................................................................................................................ 6</p><p>5. Resultados e Discussões ................................................................................................................................ 8</p><p>6. Conclusão ...................................................................................................................................................... 9</p><p>7. Referênias .................................................................................................................................................... 10</p><p>1. Introdução</p><p>Minha equipe optou por apresentar um processo de monitoramento de irrigação</p><p>elaborada com Arduino. Este modelo de monitoramento, pode ser utilizado para identificar a</p><p>necessidade de irrigação na vegetação, evitando gasto desnecessário de água, além de</p><p>otimizar o processo. Complementarmente, a irrigação inteligente pode auxiliar no cultivo,</p><p>pois, também é possível obter informações sobre o estado do solo por meio de sensores de</p><p>umidade, temperatura, entre outros, que podem ser conectados ao solo.</p><p>2. Objetivos</p><p>2.1 Objetivo geral</p><p>Monitorar o processo de irrigação.</p><p>2.2 Objetivo específico</p><p>✓ Conhecer e aplicar a linguagem utilizada no Arduino, que no caso é C++.</p><p>✓ Conhecer a utilização do Arduino com a cooperação com outros equipamentos.</p><p>✓ Identificar um melhor ajuste para medir a umidade do solo.</p><p>✓ Entender como criar uma condição para que avise quando necessário irrigar.</p><p>✓ Entender como funciona o sensor de umidade do solo.</p><p>3. Referencial Teórico</p><p>3.1 Arduino</p><p>O Arduino é uma plataforma de prototipagem que vem sendo muito usada nos</p><p>últimos anos para a criação de novos projetos em muitos campos de estudo, como eletrônica,</p><p>robótica e, como é o foco deste projeto, a automação. Sua maior vantagem em relação as</p><p>demais plataformas é a sua facilidade de utilização, permitindo que qualquer pessoa, com</p><p>muito, pouco e até nenhum conhecimento na área de programação possa criar e desenvolver</p><p>seus próprios projetos do zero. McRoberts (2024, p. 27) define o Arduino, em termos leigos,</p><p>como “um computador minúsculo que você pode programar para processar entradas e saídas</p><p>entre o dispositivo e os componentes externos que conectar a ele” e “o que chamamos de</p><p>plataforma de computação física ou embarcada”. Dessa forma, podemos defini-lo como um</p><p>dispositivo com entradas e saídas, digitais e analógicas, que o usuário pode programar como</p><p>deseja que as saídas funcionem de acordo com as informações recebidas nas entradas. A</p><p>figura mostra um Arduino e suas entradas e saídas.</p><p>Figura 1 - Entradas e saídas do Arduino Uno.</p><p>Fonte: Embarcados.</p><p>3.2 Sensor de Umidade do Solo Higrômetro</p><p>O sensor de umidade de solo é uma ferramenta crucial em sistemas de irrigação, pois</p><p>permite monitorar e controlar o nível de umidade no solo, garantindo um uso eficiente da</p><p>água. Este dispositivo apresenta duas saídas distintas: A0 e D0 (3).</p><p>A saída A0 é analógica e passa pelo conversor A/D, que opera com uma faixa de 0 a</p><p>1023 bits. Essa saída proporciona uma leitura contínua da umidade do solo, permitindo uma</p><p>análise mais detalhada do seu estado. Por outro lado, a saída D0 é digital e opera em um</p><p>formato binário, oferecendo apenas dois estados possíveis: ligado (1) ou desligado (0). O</p><p>ponto de ativação dessa saída pode ser ajustado por meio de um potenciômetro presente no</p><p>módulo do sensor. Isso possibilita definir o limiar de umidade em que o sensor acionará a</p><p>saída digital (3).</p><p>Figura 2 – Sensor de Umidade do Solo Higrômetro.</p><p>Fonte: Cap Sistema.</p><p>Ao adotar o modo analógico de operação do sensor de umidade de solo, o usuário do</p><p>sistema de irrigação obtém maior flexibilidade. Ele pode selecionar os valores desejados para</p><p>a umidade mínima e máxima do solo, personalizando assim o funcionamento do sistema de</p><p>acordo com as necessidades específicas de suas plantações.</p><p>Em resumo, ao empregar o sensor de umidade de solo no modo analógico, os</p><p>agricultores e jardineiros têm a capacidade de otimizar o uso da água, garantindo uma</p><p>https://capsistema.com.br/index.php/2022/02/02/sistema-de-irrigacao-automatico-usando-um-arduino-uno/</p><p>irrigação precisa e eficiente, contribuindo assim para o cultivo saudável das plantas e para a</p><p>conservação dos recursos hídricos.</p><p>4. Materiais e métodos</p><p>4.1 Materiais</p><p>✓ 01 Display LCD 16x2 – BlackLight Azul + Pinos Soldados</p><p>✓ 15 Jumper Macho-Fêmea</p><p>✓ 09 Jumper Macho-Macho</p><p>✓ 01 Placa Arduino Uno SMD ch340 + Cabo Usb</p><p>✓ 01 Protoboard 400 pontos</p><p>✓ 01 Sensor de Umidade do Solo Higrômetro</p><p>✓ 01 Potenciômetro Linear 10KΩ</p><p>4.2 Procedimento Experimental</p><p>Inicialmente foi realizada a programação, em linguagem C++, no software Arduino</p><p>IDE. Sendo primeiro definido os pinos utilizados e a variável nível definida, assim</p><p>posteriormente solicitando a leitura de nível. Então foi feito a condição que caso o valor</p><p>medido for acima de 600 será enviado para o LCD a informação “ESTOU COM SEDE”.</p><p>Dessa forma o usuário irá saber quando é necessário regar a planta e quando ser feito o valor</p><p>medido irá diminuir proporcionalmente como consequência a mensagem no LCD mudará</p><p>para “HIDRADATA”. Como mostrado na Figura 3:</p><p>Figura 3 – Código com finalidade de monitoramento de irrigação.</p><p>Fonte: Arduino IDE.</p><p>Com o código finalizado será necessário a montagem do circuito eletrônico para o</p><p>funcionamento do projeto. O pino analógico (A0) foi utilizada como entrada para o sensor de</p><p>umidade, poderia ser usado a entrada digital porém a analógica é mais fácil de adaptar. Como</p><p>é mostrado na Figura 4 as conexões do Arduino com o sensor, foi ajustado a sensibilidade do</p><p>sensor para uma melhor precisão.</p><p>Figura 4 – Ligação do sensor de umidade do solo higrômetro com o Arduino.</p><p>Fonte: Fritzing.</p><p>A conexão do LCD com o Arduino é necessário</p><p>atenção por conter muitas ligações.</p><p>E será preciso um potenciômetro para ajustar o contraste, tal maneira ajudará uma melhor</p><p>visualização da informação mandada para o LCD. Na qual é visto a ligação completa na</p><p>Figura 5.</p><p>Figura 5 – Ligação do LCD 16x2 e potenciômetro com o Arduino.</p><p>Fonte: Tinkercad.</p><p>https://capsistema.com.br/index.php/2022/02/02/sistema-de-irrigacao-automatico-usando-um-arduino-uno/</p><p>5. Resultados e Discussões</p><p>Após carregar o código no Arduino e alimentar o circuito, o LCD exibirá a condição</p><p>em que está o solo junto a planta. Se a umidade estiver abaixo do valor que foi calibrado, uma</p><p>mensagem de alerta será exibida no LCD, indicando que é necessário regar as plantas. Como</p><p>pode ser observado na Figura 6.</p><p>Figura 6 – Protótipo do monitoramento de irrigação, LCD indica necessidade de irrigação.</p><p>Fonte: Autoral.</p><p>E caso contrário será exibido que a planta está hidratada, assim mostrado na Figura</p><p>7. Este experimento demonstra como utilizar um Arduino para monitorar a umidade do solo e</p><p>fornecer alertas em tempo real para cuidar das plantas de forma mais eficaz.</p><p>Figura 7 – Protótipo do monitoramento de irrigação, LCD indica que a irrigação foi</p><p>realizada.</p><p>Fonte: Autoral.</p><p>6. Conclusão</p><p>Este experimento demonstrou de forma eficaz como utilizar um Arduino para</p><p>monitorar a umidade do solo e fornecer alertas quando necessário, contribuindo</p><p>significativamente para o manejo adequado das plantas em um ambiente controlado. Ao longo</p><p>do experimento, foi possível observar a integração de diferentes componentes, como o sensor</p><p>de umidade do solo, o LCD 16x2 e o potenciômetro de 10k, em um circuito funcional.</p><p>A utilização do Arduino como plataforma de controle permitiu uma abordagem</p><p>flexível e acessível para o monitoramento da umidade do solo, possibilitando ajustes e</p><p>melhorias conforme necessário. A visualização dos dados no LCD proporcionou uma</p><p>interface clara e intuitiva para o usuário, facilitando a interpretação das informações coletadas.</p><p>Além disso, a implementação de um alerta visual no LCD quando a umidade do</p><p>solo atingiu um nível crítico demonstrou a aplicação prática e útil deste sistema para auxiliar</p><p>no cuidado das plantas, garantindo que recebam a quantidade adequada de água para o seu</p><p>crescimento saudável.</p><p>Em suma, este experimento serviu como uma introdução valiosa ao uso do Arduino</p><p>em aplicações de monitoramento ambiental, destacando seu potencial para uma variedade de</p><p>projetos relacionados ao cultivo de plantas e agricultura de precisão.</p><p>7. Referênias</p><p>(1) EMBARCADOS. Disponível em: https://embarcados.com.br/arduino-uno/</p><p>(2) CAP SISTEMA. Disponível em: https://capsistema.com.br/index.php/2022/02/02/sistema-</p><p>de-irrigacao-automatico-usando-um-arduino-uno/</p><p>(3) PINHEIRO, Paulo Henrique de Amorim. Sistema para aquisição e atuação para controle</p><p>de umidade do solo. 2019.</p><p>https://embarcados.com.br/arduino-uno/</p><p>https://capsistema.com.br/index.php/2022/02/02/sistema-de-irrigacao-automatico-usando-um-arduino-uno/</p><p>https://capsistema.com.br/index.php/2022/02/02/sistema-de-irrigacao-automatico-usando-um-arduino-uno/</p>