Avaliação de sensor capacitivo para o monitoramento do teor de água do solo

Abstract

RESUMO:Este trabalho teve como objetivo avaliar sensores capacitivos desenvolvidos para monitorar o teor de água do solo. Os sensores foram submetidos a testes para avaliar o efeito da temperatura, o tempo de resposta, obter a equação de calibração e determinar a sua sensibilidade. Foram analisados em diferentes situações (solo, água e ar) e temperaturas (25 °C; 20 °C; 15 °C; 10 °C; 5° C e 0 °C). A calibração foi efetuada com um dos sensores capacitivos instalado em uma coluna de solo (indeformada) contida em um tubo de PVC (0,015066 m³) e suspensa em um dos lados de uma balança de braços. Na outra extremidade da balança, havia uma célula de carga conectada a um sistema de aquisição de dados. Os resultados indicaram redução na frequência do sensor capacitivo com o aumento da temperatura. O sensor capacitivo apresentou alta velocidade de resposta (menos de um segundo) ao imergi-lo na água e às variações da quantidade de água na amostra de solo e detectou as mudanças de perda de água pela coluna de solo no decorrer deste experimento, apresentando maior sensibilidade à medida que se diminui o conteúdo de água no solo. Portanto, o sensor capacitivo pode ser utilizado para determinar o teor de água do solo de forma adequada. PALAVRAS-CHAVE:automação, irrigação, capacitância, constante dielétrica. EVALUATION OF A CAPACITANCE SENSOR FOR MONITORING SOIL WATER CONTENTABSTRACT: This paper aims to evaluate a capacitance sensor for monitoring soil water content. Capacitance sensors were tested to evaluate the effect of temperature and response time, and to obtain the calibration equation and their sensitivity. Sensors were placed in different environments (soil, water and air) and temperatures (25 °C, 20 °C, 15 °C, 10 °C, 5 °C and 0 °C). The calibration was performed with one of the capacitance sensors installed in a PVC column containing 0.015066 m 3 of undisturbed soil and hanged on one side of a scale with a load cell connected to a data acquisition board on the other side. Results showed reductions in the frequency response of the capacitance sensor with increasing temperature. The response time was low (less than one second) as it was immersed into water, as well as to an abrupt change in soil moisture in the soil column. It was verified that the sensitivity of the sensor increases as the soil moisture decreases. Therefore, the capacitance sensor can be used to determine the soil moisture.KEYWORDS: automation, irrigation, capacitance, dielectric constant. INTRODUÇÃOPara realizar o manejo adequado de irrigação, é importante conhecer o teor de água existente no solo para, dessa forma, aplicar a quantidade de água necessária e no tempo correto. Nesse contexto, a utilização de sensores é um dos meios mais precisos para acompanhar o conteúdo de água no solo, e sua aplicação vem trazendo várias contribuições ao meio agrícola.

Measurement systems of soil water matric potential and evaluation of soil moisture under different irrigation depths

“…Under conditions of wetting and drying of the soil, the utilization of a capacitive sensor which has extreme values of dielectric constant in different environments (air and water) showed low response time to variations in soil water content (CRUZ et al 2010), thus constituting an alternative to estimating the soil water content under conditions of wetting and drying soil. In most of the dates evaluated in this study, the values of the matric potential measured by the puncture digital tensiometer were higher (less negative) when compared with those obtained using the mercury tensiometer (Figure 2).…”

Eficiência de equações empíricas utilizadas para determinar lâmina de lixiviação de sais e modelagem da distribuição do sódio no solo

“…Como alternativa, os sensores baseados na capacitância elétrica do solo têm sido utilizados e difundidos em pesquisas envolvendo a umidade do solo e o manejo da irrigação (CRUZ et al, 2010 Uma boa relação pode ser obtida com a seguinte equação:…”

Application of artificial neural networks as an alternative to volumetric water balance in drip irrigation management in watermelon crop

“…Four batteries of capacitive-type sensors were installed in each of the areas (Figure 4), developed at the Electronics and Agricultural Mechanics Laboratory (LEMA) of the Federal University of Ceará (CRUZ et al, 2010); three consisting of one pair of sensors (at a depth of 0.10 m ,0.30 m), and one of three sensors, the third being installed at a depth of 0.45 m. These batteries were installed in drip lines 4, 7, 10 and 12, at the end of the first third of each line, which is where the average pressure of the tubing is found (Figure 3). To calculate irrigation time by the method of volumetric balance, a spreadsheet was used, where the values for frequency were converted into values for volumetric water content using the calibration equations presented in Figure 5, and obtained by CRUZ (2009) Ea, the application efficiency.…”